Тред №150483

Частъ 1

Это докризисное интервью, май 2008, но актуальности не потеряло (в двух частях из-за размера)

http://www.atominfo.ru/news/air3955.htm

Ёрг Темме: АЭС малой мощности с реакторами ВТГР четвёртого поколения могут прекрасно дополнить сети ветряных станций



Как писало ранее электронное издание AtomInfo.Ru, германская группа компаний TEMME разрабатывает высокотемпературный реактор с подземным размещением. Мы обратились к председателю совета директоров "TEMME AG" Ёргу ТЕММЕ с просьбой прокомментировать некоторые детали проекта, а также ответить на ряд других вопросов.

Уважаемый господин Темме, мы с большим интересом ознакомились с сообщениями в прессе о проекте высокотемпературного реактора, который предлагает Ваша фирма. Позвольте, прежде всего, спросить, не опасаетесь ли Вы, что нынешнее "антиатомное" законодательство Германии станет препятствием на пути реализации Ваших планов?

Для законов и правительств, которые их выпускают, характерна общая черта - они приходят и уходят. Это происходит независимо от мнения народного большинства. Это звучит провокационно, однако соответствует реальности. Подтверждением этому может служить пример с увеличением НДС в Германии с мая 2006 года - увеличение налога с 16 до 19% оказалось самым большим в истории ФРГ. До выборов партии отрицали свои намерения, но после выборов повышение всё-таки произошло. Конечно, большинство населения не поддерживало рост налогов, но, в конце концов, жители Германии привыкли к новым реалиям.

Проблемой немецкой атомной энергетики является не закон, а добровольно взятая на себя костность. Изначально технологии атомной энергетики ориентировались на экономические критерии. Впоследствии предпринимательские цели были вытеснены политическими до такой степени, что атомная энергетика и политика стали неразрывными. Но предприниматель - это тот, кто "предпринимает" и действует.

Атомный закон в Германии не является нерушимым. Иллюстрацией этому служат примеры, которые подаются решительными и мужественными предпринимателями. В профессиональных кругах всё интенсивнее задаётся вопрос о правильности отказа от атомной энергии. Острота этого вопроса нарастает параллельно с удорожанием традиционных энергоносителей и увеличением потребления энергии в глобальных масштабах.

Хотя дискуссия на тему атомной энергетики проходит зачастую на повышенных тонах, в профессиональных кругах прекрасно известно, что в Германии разрешено строить реакторы для исследовательских целей. Так, например, в 2004 году под Мюнхеном был запущен новый исследовательский реактор FRM II мощностью 20 МВт. Нынешнее законодательство запрещает в рамках атомного закона только строительство энергетических реакторов. Иными словами, даже сейчас в Германии имеются интересные возможности для исследовательских работ, и количество таких проектов не ограничивается.

Германские политики заняты сейчас проблемой, каким образом представить избирателям свою положительную оценку атомной отрасли. Осенью 2009 года в нашей стране состоятся выборы, и все эмоциональные темы - в том числе, и использование атомной энергии - будут обсуждаться только после того, как будет сформировано новое правительство.

У нас достаточно терпения и уверенности в том, что атомная энергия в технологически развитой экономике Германии займет рациональное и приемлемое место. А упомянутый мной пример с НДС демонстрирует, какие впечатляющие изменения могут происходить после выборов.

Теперь, если возможно, мы хотели бы узнать в общих чертах, в чём заключается суть Вашего проекта, и на каком этапе сейчас ведутся работы?

Начну с того, что энергетический рынок Западной Европы меняется из-за появления децентрализованных возобновляемых источников энергии и нынешней ситуации с ископаемыми энергоносителями.

На конец 2007 года в Германии было установлено 19 460 ветряных электрогенераторов общей мощностью в 22 247 МВт. Для этой мощности (22,2 ГВт) были подготовлены и дополнительно созданы соответствующие ёмкости сетей. Но ветряная энергия имеет флуктуативный характер. Часто фактически в распоряжении имеется всего лишь 10% от общей номинальной мощности ветряных станций. В этом случае, ёмкости сетей не используются.

В течение 48 месяцев нами изучается и апробируется интеграционная модель сетей на примере ветряного энергопарка 20/110 кВ. В ней подтверждается, что комбинация из АЭС и ветряных электрогенераторов представляет собой идеальный вариант для стабилизации сетей и экономного производства электроэнергии без выбросов газа СО2. Использование свободных мощностей сетей понижает себестоимость энергии и позволяет, согласно нашей оценке, только в одной Германии использовать 2800 МВт(эл.) мощностей АЭС.

Интересным решением представляются ветряные парки, расположенные в малонаселённых регионах с установленной мощностью 20-30 МВт. Такие парки обычно подключаются в сети 20 кВ к подстанции на 110 кВ, реже 220 кВ. На подстанции собирается электроэнергия с многих ветряных парков - в среднем, около 100 МВт.

Эти исходные предпосылки важны для планирования мощности АЭС. Как раз поэтому мы и работаем над концепцией модульного реактора.

Общий принцип, который мы используем в своей разработке - защитная армированная оболочка реактора на базе новых материалов, а также технологии активной и пассивной защиты:

heavy armoured containment = HEART.

Принцип HEART используется нами при проектировании модулей реактора. Мы выбрали для нашей концепции реактор ВТГР четвёртого поколения, однако возможна адаптация проекта для разрабатываемых в США реакторов SSTAR, что позволит улучшить шансы на рынке и обещает увеличение сбыта.

     SSTAR - Small Sealed Transportable Autonomous Reactor, реакторная концепция, предлагаемая в национальной лаборатории "Лоуренс-Ливермор".

Приобретённые знания и технические разработки, полученные на базе HEART, могут также найти своё применение и при проектировании "больших" АЭС. Часть элементов модулей разрабатывается нами таким образом, что возможна их адаптация к действующим АЭС. Принимая во внимание всеобщее стремление к продлению сроков службы атомных станций, мы должны задуматься над улучшением их защиты от нападений террористов. С этой точки зрения, принцип HEART может оказаться весьма полезным.

Итак, мы работаем над концепцией модульного реактора ВТГР, соответствующего принципу HEART. Один реакторный модуль (мы называем его CC, или "core-containment", т.е. "активная зона и контейнмент") с активной зоной, заполненной шаровым топливом типа TRISO, является производителем высокотемпературного тепла.

Это тепло может быть использовано в промышленных целях (например, в нефтехимическом производстве) или в качестве дополнительного источника тепла. Последнее утверждение я хотел бы пояснить подробнее. Для сокращения возможных расходов, наши модули могли бы подключаться к паровому контуру работающей электростанции.

Так как размеры модулей HEART невелики, то их можно устанавливать внутри гермооболочек выведенных из эксплуатации АЭС. Такой способ интеграции новой и старой технологий позволит упростить сложную процедуру получения разрешений. А для того, чтобы самостоятельно производить электроэнергию без привлечения "стороннего" оборудования, нам необходимо состыковать модуль CC с турбинным модулем TC (turbine-containment, т.е. "турбина и контейнмент").

Тепловая мощность реакторного модуля составляет 30 МВт, а удельная мощность - 4,3-4,58 МВт/м3. Величина электрического к.п.д. равняется 35%. Таким образом, одна связка CC-TC обладает мощностью 10,5 МВт(эл.). Необходимо отметить, что реакторы ВТГР уже продемонстрировали свои высокие качества - достаточно вспомнить об исследовательском атомном реакторе в Juelich (Германия), который надёжно отработал в течение 20 лет.

Подобная "двухвалентная" выдача тепловой энергии позволяет варьировать доли тепла, используемые для производства электроэнергии или для технологических целей. И это позволяет улучшить производительность всей установки в целом, а также эффективно регулировать производство электроэнергии.

Я напомню, что активное внедрение ветряной энергетики, которая флуктуативна по своей природе, выдвигает новые требования к стабильности западноевропейских сетей, общее количество которых постоянно растёт. В этих условиях, стабилизирующее регулирование электрогенерации становится предельно важной задачей.

При интеграции АЭС в имеющуюся структуру ветряных электрогенераторов, мы будем ориентироваться на среднегодовую загруженность ветряков. Рассмотрим в качестве примера очень высокий уровень загруженности - 33%. Это означает, что у ветряного парка общей мощностью 30 МВт не используется, в среднем, 20 МВт. В этом случае, мы можем добавить к сети ветряных электрогенераторов два наших модуля CC, каждый из которых, как я уже говорил, способен производить в комбинации с турбинными модулями по 10,5 МВт(эл.).

Такую концепцию мы называем MMC (modular-multi-core, т.е. "модульные мультизоны"). При этом, конструкция стандартного модуля ориентирована на выгодное по стоимости производство малой серии.

При эксплуатации смешанных ветро-атомных систем, у нас появляются возможности реагировать на потребности региона без потери эффективности. Вернёмся к нашему условному примеру (30 МВт ветряных станций со средней загрузкой 33%, и 2 модуля CC). Пусть в данный конкретный момент загрузка ветряных генераторов возрастает, и свободные мощности сети сокращаются, скажем, до 5 МВт. В этом случае, на модулях CC мы можем перейти на выработку тепла.

Разумеется, далеко не везде есть гибкий потребитель теплоты. Поэтому нам нужно работать над созданием стратегии интегрированного использования сетей. Один из простых вариантов - это наличие производства по опреснению. Мы называем это вариантом "W" (water, т.е. "вода").

Кстати говоря, если возможность получения электричества от сети отсутствует, то мы можем установить малый модуль мощностью до 200 кВт, который позволит использовать технологию RO (reverse osmosis, т.е. "обратный осмос"). Такой модуль мы называем W-RO. В зависимости от концентрации соли, для опреснения 1 м3 необходимо 2-4 кВт×ч электроэнергии. Возможно также отдельное или дополнительное подключение оборудования MSF (Multi Stage Flash Evaporation, т.е. "многоступенчатая система быстрого испарения") в модуле W-MSF. Оба варианта предназначаются для регионов, бедных питьевой водой. Стоит отметить, что воду легко хранить без сложных накопительных систем, и это позволит компенсировать перепады мощностей в сетях.

Но как поступать в тех регионах, где отсутствует потребность в опреснении? В этом случае, теплоту, вырабатываемую на модулях CC в моменты высокой нагрузки ветряных генераторов, можно использовать для электролиза воды. Производство водорода без привлечения ископаемых энергоносителей и без выбросов CO2 станет экономически разумным. Мы сможем с чистой совестью утверждать, что выполняется требование "Получение водорода из чистой ветряной энергии без CO2", хотя фактически значительная часть необходимой для производства водорода энергии будет поступать от АЭС.

Таким образом, за счёт гибкого использования различных видов энергии становится возможной оптимальная эксплуатация сетей, состоящих из ветряных генераторов и малых атомных станций. Это позволит стабилизировать сеть и оптимизировать сбыт электроэнергии.

Если в настоящее время действующие АЭС предлагают только один вид продукции - электричество, то в нашей концепции MMC (modular-multi-core) делается ставка на диверсификацию продукции - кроме дешёвой электроэнергии, мы сможем также предлагать потребителю высокотемпературное тепло для различных промышленных целей. Для этих целей, мы проработали такие концепции, как MMC-W-RO, MMC-W-MSF и MMC-H2.

Мы счастливы видеть, что в Германии не прекращаются работы над высокотемпературными реакторами. Конечно, те достижения в этом направлении, которых добились в таких германских центрах, как Юлих (Juelich) и Аахен (Aachen), известны многим специалистам. Но всё же, по какой причине Вы выбрали для своего проекта именно ВТГР? Это только дань истории, или Вы руководствовались другими соображениями?

Говоря точнее, Германия - это одно из полей деятельности международного консорциума, созданного в форме партнёрства четырёх стран Евросоюза. Мы предпочитаем, как вы уже поняли, говорить об энергии в общем и целом, а не только об электричестве.

Производство энергии с помощью технологии ВТГР четвёртого поколения имеет ряд преимуществ, а именно:

   * надёжность рабочего процесса,
   * экономный расход энергосырья,
   * гибкость в использовании энергосырья,
   * получение комбинации высокотемпературного тепла и электроэнергии,
   * возможность создания экономичных АЭС малой мощности и их интеграции в систему MMC.

Реакторы ВТГР обладают важными преимуществами в плане устойчивости к коррозии. Так, в Германии был опробован графит в качестве как конструкционного материала, так и замедлителя. В активной зоне реакторов ВТГР отсутствуют конструкционные материалы с сильным поглощением нейтронов и неустойчивостью к высоким температурам. Преимущество ВТГР - высокая рабочая температура и, соответственно, высокий термический к.п.д.