Ядерное коммунальное теплоснабжение

История китайского тепла




Китайские атомные корпорации, стремясь расширить границы применения атомной энергии, обратили в прошлом году внимание на использование реакторов для целей местного теплоснабжения.
Тема в мире не новая, но точно также она не нова и для атомной отрасли Китая.

Начало пути

Один из проектов, разработанных в КНР в 90-ые годы - реактор NHR-200 мощностью 200 МВт(т), предназначающийся для теплоснабжения и опреснения морской воды.

Общее представление об этом проекте - который, правда, так и не был реализован - можно получить из статьи большого коллектива авторов (Дачжун Ван и др.) из пекинского института ядерных технологий (INET), опубликованной в журнале "Desalination" в 1994 году.
Хотя статью и наши дни разделяет почти четверть века, аргументация в пользу АСТ в статье почти такая же, как и сегодня: "Так как энергетическая система (КНР) характеризуется доминированием угля и распределение угольных ресурсов неравномерно, то многие промышленные центры и города страдают от нехватки энергии и перегруженности (линий) доставки угля, а также от экологических загрязнений, вызванных массовым сжиганием угля".

Работы над проектами атомных станций теплоснабжения проводятся в Китае с 80-ых годов. Потенциальный рынок для них авторы статьи оценивали более чем оптимистично, так как на отопление и производство низкотемпературного тепла в КНР в середине 90-ых годов расходовалось до 25% от общего энергопотребления.

Кроме того, авторы особо подчёркивали, что построить АСТ в Китае возможно с применением китайской технологии, что для 90-ых годов должно было прозвучать заманчиво для Пекина.

Первый практический опыт атомного отопления институт INET получил в 1983-1984 годах, когда один из его бассейновых реакторов был приспособлен для отопления ближайших помещений. В статье не приводится название реактора, но вычислить его не так сложно. Институт INET входит в состав университета Цинхуа, а из университетских реакторов под нужное описание подходит реактор ESR-901.

Он известен также как swimming pool reactor с двумя активными зонами. Это первый в народном Китае исследовательский реактор, созданный собственными силами. На критику впервые реактор был выведен в октябре 1964 года и до сих пор остаётся в строю - хотя свежей информации о том, продолжает ли он работать на отопление, нет.





Вдохновлённые первыми успехами специалисты INET двинулись дальше, и в ноябре 1989 года на критику был выведен реактор NHR-5, исходно спроектированный как реактор теплоснабжения. Его мощность была побольше, чем у ESR-901, и составляла 5 МВт(т). 

Исходя из условий работы китайских теплосетей, конструкторы выбрали для NHR-5 корпусную компоновку.

Кроме работ по теплоснабжению, на реакторе проводились эксперименты с производством электроэнергии из пара низкого давления, а также эксперименты по опреснению.




Проект NHR-200
Надо признать, что NHR-5 произвёл благоприятное впечатление на китайское общество, и уже к середине 90-ых годов о желании построить подобный реактор - но большей мощности! - атомщикам дали знать почти два десятка городов и крупных предприятий.

Ответом на интерес заказчиков должен был стать реактор NHR-200 мощностью 200 МВт(т), за разработку которого взялись в INET. Для проекта даже установили временные рамки - пуск первого блока в 1998 году и строительство нескольких пар блоков в различных регионах Китая в конце 90-ых годов.

По задумке конструкторов, NHR-200 представлял собой корпусной легководный реактор с трёхпетлевой интегральной компоновкой, использующий естественную циркуляцию для отвода тепла от топлива. Рассматривались варианты реактора с давлением или с подкипанием теплоносителя а активной зоне.

Активная зона располагается в нижней части корпуса реактора. Теплообменники первого контура с U-образными трубными пучками расположены по периферии в верхней части корпуса. Для усиления естественной циркуляции внутри корпуса предусмотрен подъёмный участок (riser).










При работе на мощности в нормальных условиях теплоноситель первого контура не содержит бора. Контроль реактивности осуществляется с помощью борных стержней регулирования и выгорающих поглотителей с оксидом гадолиния.

Гидравлические привода СУЗ соответствуют принципу fail-safe, то есть стержни СУЗ автоматически падают в активную зону при таких событиях как потеря внешнего питания, разрыв трубопроводов первого контура и так далее. Кроме того, в качестве второй независимой системы безопасности предусмотрена система аварийного ввода борной кислоты в теплоноситель первого контура.

Отработавшие топливные сборки переставляются на свободные позиции вокруг активной зоны. Иными словами, нужды в бассейне выдержки у NHR-200 нет.

Кроме первого контура, реакторная установка NHR-200 имеет ещё два - промежуточный контур и контур потребителя. Это стандартное решение для проектов АСТ, промежуточный контур нужен для зашиты от попадания в контур потребителя радиоактивных материалов.





Экономика проекта

Интересно посмотреть, какой специалисты INET видели экономику проекта NHR-200.

Стоимость строительства NHR-200, работаюшего только в режиме теплоснабжения, оценивалась китайцами как 110,4 миллионов долларов (1991) США.

Стоимость первой топливной загрузки составляла 13,6 миллионов долларов (1991), стоимость перегрузок - 4,1 миллионов долларов (1991), прочие эксплуатационные расходы - 4,05 миллионов долларов (1991).









Упоминания о проекте NHR-200 можно было встретить ещё долго, практически до аварии на Фукусиме. Строить такие реакторы в Китае всё-таки не стали, руководство страны предпочло сделать ставку на развитие больших энергоблоков.

Но тема АСТ в китайской атомной отрасли, как мы теперь можем видеть, не умерла. Её подхватила корпорация CNNC, причём она вернулась к бассейновому направлению.