30-летний опыт промышленной эксплуатации реактора БН-600

Развитие быстрых реакторов и натриевой технологии результат планомерной реализации идеи расширенного воспроизводства топлива и замыкания топливного цикла. Решение этой задачи надолго отодвинет вопрос обеспечения топливом, переживающей вторичный бурный рост, атомной энергетики.

Конструкция реактора БН-600 создавалась в период 1963-73 гг., при этом его создатели использовали опыт, накопленный при разработке, сооружении и эксплуатации натриевых быстрых реакторов – БР5/БР-10, БОР-60 и БН-350. Главной задачей эксплуатации этого реактора было подтверждение возможности реализации технологии БН-реакторов на промышленном уровне.
Он начал свою работу в  апреле 1980 г. На номинальную электрическую нагрузку 600 МВт (эл.). БН-600 был выведен в октябре 1981 г. и с этого времени работает в базовом режиме на номинальной мощности реактора со среднегодовым коэффициентом ее использования (77?80)%, определяемом, в основном, периодами планового технического обслуживания оборудования. В общей сложности время работы реактора БН-600 в режиме выработки электроэнергии достигло величины 200 тыс. часов, что соответствует примерно 8 тыс. эквивалентным суткам работы на полной мощности и составляет 76,8% календарного времени. По этому показателю БН-600 превзошел все когда-либо действовавшие аналогичные крупные реакторные установки. Среднегодовой коэффициент использования установленной мощности (КИУМ) БН-600 на протяжении всего периода работы оставался стабильно высоким. За 30 лет эксплуатации только шесть значений КИУМ меньше 70%, три из них приходятся на начальный период работы и связаны с освоением режимов работы энергоблока в целом и отдельного его оборудования.



рис. 1 Распределение КИУМ БН-600 по годам

1990 г. (КИУМ 65,9%) – потери выработки электроэнергии были связаны в основном с неплотностью в системе охлаждения генераторов.
1991 г. (КИУМ 69,8%) - неисправности оборудования 3-го (пароводяного) контура и один случай течи воды в натрий в парогенераторе.
1998 г. (КИУМ 47,9%) – спланированный ремонт центральной поворотной колонны (ЦПК) реактора.
КИУМ БН-600 с начала эксплуатации составляет 72%, средний КИУМ (медиана) – 75,7%. Максимальное достигнутое значение КИУМ 83,5%.
Период эксплуатации БН-600 можно условно разделить на два отрезка времени: с апреля 1980 г. по сентябрь 1981 г. – период освоения БН-600, характеризуемый поэтапным повышением мощности от 30% до 80%; с октября 1981 г. по настоящее время – работа в режиме промышленной выработки электроэнергии.


Рис. 2 Интенсивность использования установленной мощности БН-600: 1 – плановые инспекции и перегрузки топлива; 2 – отказы оборудования и ошибки персонала; 3 – прочие причины (теплоснабжение, диспетчерские ограничения, снижение вакуума и др.); 4 – освоение блока; 5 – выработка электроэнергии

На втором отрезке работы БН-600 было  достигнуто  значение КИУМ - 73,9%.  Достигнутое значение годового КИУМ (77÷80)% является максимальным при существующей продолжительности плановых остановок энергоблока. В настоящее время продолжительность плановых инспекций оборудования определяется в основном нормативным временем капитального ремонта турбоагрегатов (50 суток) и  необходимостью  проведения  перегрузок  топлива  в  реакторе  дважды  в  год. Основные эксплуатационные показатели БН-600, достигнутые за 30-летний период и в 2009 г., приведены в таблице.



рис. 3 Основные эксплуатационные показатели БН-600

За прошедшее время эксплуатации реактор БН-600 продемонстрировал высокие показатели по безопасности и надежности работы, подтвердив тем самым основные концепции безопасности проекта и перспективность развития технологии быстрых реакторов.
Срабатывание аварийной защиты (АЗ) происходило в основном в начальный период эксплуатации энергоблока. За последние 9 лет (2001-09 гг.) эксплуатации энергоблока не было ни одного случая аварийного останова реактора. Среднее количество аварийных остановов реактора БН-600 за 7000 часов его работы, оцененное за период 1990-2009 гг., составляет 0,2 (по АЭС стран мира ˜0,6).



Рис. 4 Количество срабатываний АЗ

После освоения персоналом реакторной технологии и отладки работы основного оборудования внеплановые потери КИУМ происходят в основном из-за отказов технологического оборудования 3 контура и электроснабжения. На рис. приведено распределение во времени отказов оборудования и ошибок персонала, имевших место в 1982-2009 гг. Следует отметить, что ни одна из имевших место неисправностей оборудования или ошибок персонала не привели к негативному воздействию на население, персонал и окружающую среду. По международной шкале ядерных событий INES, все события относятся к уровню 0 и вне шкалы, за исключением одного события 1-го уровня, т.е. являются несущественными.


Рис. 5 Распределение нарушений нормальной эксплуатации БН-600 из-за отказов оборудования и ошибок персонала

Несмотря на то, что БН-600 проектировался в 1963-73 гг., показатели экологичности энергоблока находятся на уровне современных типов реакторов. Выход долгоживущих газоаэрозольных радионуклидов в окружающую среду отсутствует. Выход инертных радиоактивных газов в настоящее время пренебрежимо мал и составляет <1% от допустимой величины по санитарным нормам. Количество твердых и жидких радиоактивных отходов не превышает 50 м³ в год. Дозовые нагрузки на персонал ниже средних значений по атомной энергетике в целом.
За 30-летний период эксплуатации БН-600 были получены следующие существенные достижения:
- Проведены длительные ресурсные испытания крупногабаритного оборудования, работающего в натрии;
- Освоена натриевая технология;
- Отработаны и оптимизированы режимы эксплуатации энергоблока;
- Освоена технология замены и ремонта натриевого оборудования, включая насосы и парогенераторы;
- Получен уникальный опыт по течам натрия, который показал эффективность защитных систем по локализации последствий течей;
- Улучшено максимальное выгорание топлива более чем в 1,5 раза с 7% до 11,4% т.а., ресурс ТВС – более чем 2,5 раза по сравнению с 1980 г.
- Наработан опыт переработки изотопов высоких концентраций;
Основные технико-экономические показатели БН-600 достигли значений:
- коэффициент полезного действия (КПД) энергоблока брутто - около 42%, КПД нетто - 39%;
-  время использования установленной мощности около 7000 часов в год.
БН-600 относится к энергоблокам АЭС второго поколения, назначенный проектом 30-летний срок его эксплуатации истек в апреле 2010 г. После получения положительного прогноза остаточного ресурса основных элементов энергоблока и результатов оценки экономической целесообразности было принято решение о продлении срока эксплуатации БН-600. Этому  решению в немалой степени способствовали:
- высокая степень безопасности и экологической чистоты энергоблока;
- планомерное выполнение мероприятий по повышению уровня безопасности;
- надежная и экономичная работа энергоблока за предшествующий период эксплуатации.
Работы по комплексному обследованию энергоблока, оценке его безопасности и работоспособности незаменяемых узлов и конструкций реактора, выполненные в 2003-05 гг., показали возможность и экономическую целесообразность продления срока эксплуатации БН-600 еще на 15 лет.
Начиная с 2005 г., на энергоблоке ведутся работы по модернизации и замене оборудования. Работы проводятся в двух направлениях: повышение безопасности и устранение отступлений от нормативных документов и замена оборудования, выработавшего свой ресурс. В рамках первого направления предусмотрено:
- сооружение резервного пульта управления;
- создание второго комплекта аппаратуры аварийной защиты;
- оснащение дополнительной системой аварийного расхолаживания с теплообменниками «натрий-воздух»;
- повышение сейсмостойкости зданий, сооружений и оборудования;
- повышение надежности системы аварийного электроснабжения;
- модернизация системы радиационного контроля.
По второму направлению выполняется замена следующего оборудования:
- парогенераторов (72 модуля);
- рабочих колес главных циркуляционных насосов первого контура;
- питательных насосов;
- лопаток, рабочих колес и диафрагм последних ступеней цилиндров низкого давления турбин;
- системы возбуждения турбогенераторов и др. (всего по 19 системам).
Уникальность выполняемых в рамках продления срока эксплуатации БН-600 работ состоит в том, что они проводятся во время плановых остановок энергоблока, т.е. эксплуатация БН-600 продолжается в штатном режиме. После выполнения основных работ была получена лицензия на эксплуатацию БН-600 до 2020 г.
Успешная работа энергоблока БН-600 послужила обоснованию сооружения новых энергоблоков с реакторами на быстрых нейтронах (БН-800, БН-К).

Михаил Баканов, Олег Потапов (Белоярская АЭС)

Источник: energyland.info

Назад

Материалы из архива

5.2008 Японский физик заявил о проведенной реакции холодного ядерного синтеза

Ещё одна группа учёных заявила о том, что ей удалось провести в лабораторных условиях реакцию холодного ядерного синтеза. Заслуженный профессор в отставке Йосиаки Арата из Университета Осаки и его китайский коллега Юэчан Чжан из Шанхайского университета представили результаты эксперимента, в ходе которого было зафиксировано не предусмотренное известными законами выделение энергии.

12.2008 Минэнергетики РФ разработало проект Энергетической стратегии страны до 2030 года

Министерством энергетики Российской Федерации разработан проект Энергетической стратегии России на период до 2030 года (ЭС-2030). Данный документ является не просто пролонгацией предыдущей стратегии до 2020 года, а формирует новые стратегические ориентиры развития энергетического сектора в условиях перехода российской экономики на инновационный путь развития, определенный Концепцией долгосрочного социально-экономического развития Российской Федерации.

4.2007 От «бомбы» до «нано»

М.В.Ковальчук, член-корр. РАН, директор РНЦ "Курчатовский институт"А.Ю.Гагаринский, д.ф-м.н., замдиректора, главный ученый секретарь РНЦ "Курчатовский институт"Созданые с помощью «нано» материалы выводят ядерную энергетику на новый технологический уровень. Нанотехнологии уже в ближайшее время способны помочь снизить энергетические затраты практически во всех областях экономики. Существо глобальных энергетических процессов сегодня – в начинающемся переходе от доминирующего в мировой энергетике традиционного органического топлива к ядерной энергетике деления и синтеза как основе энергетической системы будущего.