Хо Синкай: перспективы быстрых в Китае

Международная конференция FR22 по быстрым реакторам и связанным с ними топливным циклам прошла в штаб-квартире МАГАТЭ в Вене с 19 по 22 апреля 2022 года.

В рамках конференции была организована панельная дискуссия по тематике инновационных быстрых реакторов.

Одним из участников дискуссии был Хо Синкай (Huo Xingkai), старший инженер китайского института атомной энергии (CIAE). В своей презентации он рассказал о перспективах развития быстрых реакторов в Китае.

Основные соображения

В пленарном докладе Китая на конференции FR22 говорилось, что коммерческое использование быстрых реакторов в этой стране начнётся в диапазоне 2030-2035 годов.

Хо Синкай в своём выступлении предпочёл выбрать в качестве ориентира для коммерческих быстрых реакторов дальнюю границу диапазона, то есть 2035 год. Возможно, что он ближе к истине, чем авторы пленарного доклада.

Заметим, что в 2021 году на одном из международных семинаров китайские докладчики приводили следующие данные по коммерческому CFR-1200: первый бетон в декабре 2028 года, ввод в декабре 2034 года.

Говоря о быстрых реакторах следующего поколения, панелист выделил следующий набор ключевых технологий, которые Китаю необходимо разработать и/или освоить:

• для обеспечения устойчивого развития:

      — топливные циклы с опорой на MOX в ближайшем будущем и на металлическое топливо в долгосрочной перспективе;

      — пиропроцессинг для полного извлечения младших актинидов;

• для улучшения экономических показателей:

      — повышение мощности блоков до 1000-1200 МВт(э), глубокие выгорания, длинные кампании реакторов, большие парогенераторы, встроенные холодные ловушки;

• для повышения безопасности:

      — пассивные системы отвода остаточного энерговыделения;

      — различные способы останова реактора, включая использование fluid suspension стержней регулирования и защиты;

      — отказ от пара в третьем контуре в пользу CO2 при сверхкритических параметрах (sCO2);

      — отказ от наличия зоны проектных аварий.

Кроме того, в будущем Китай планирует переходить на строительство интегрированных комплексов IFRES, в которых на единой площадке располагаются несколько блоков с быстрыми натриевыми реакторами и мощности по переработке ОЯТ и фабрикации топлива.

Такие комплексы будут производить электроэнергию, осуществлять расширенное воспроизводство ядерного горючего и выжигать младшие актиниды.

Краткая информация по IFRES приводилась в пленарном докладе, повторим её здесь.

Тип реакторов — быстрые натриевые. Мощность блока — 1000-1200 МВт(э). Топливо — MOX или металл. Коэффициент воспроизводства — более 1,1. Перегрузки не чаще раза в 12 месяцев. Срок службы — 60 лет, срок строительства — менее 60 месяцев.

Сверхкритический углекислый газ

Хо Синкай отдельно остановился на экспериментальных исследованиях, которые ведутся в Китае по освоению sCO2 для быстрых реакторах.

В 2021 году был изготовлен небольшой теплообменник «натрий-sCO2». С ним было выполнено 18 серий экспериментов в различных условиях и при различных расходах.

Показано, что конструкция теплообменника ведёт себя вполне удовлетворительно, расхождения между расчётными и измеренными параметрами невелики.

В этом году для института CIAE ведётся изготовление ешё целого ряда экспериментальных устройств для изучения взаимодействия натрия и sCO2. Несмотря на определённые задержки при изготовлении, в целом всё заказанное оборудование должно быть получено до июня 2022 года.

Был поставлен анализатор TOC, с помощью которого планируется измерять содержание углерода в натрии.

Экспериментальный теплообменник.
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра.

Анализатор TOC.
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра.

Сценарий развития

В заключительной части своей краткой презентации в панельной дискуссии Хо Синкай представил один из вариантов сценария развития атомной энергетики в Китае. Надо заметить, что это очень амбициозный сценарий.

График, иллюстрирующий сценарий, приведен ниже. На нём выделены следующие технологии (цифры жёлтым цветом):

1 — реакторы PWR поколения II;

2 — реакторы PWR поколения III;

3 — инновационные PWR;

4 — быстрые реакторы на MOX-топливе;

5 — быстрые реакторы с полным рециклом урана, плутония и миноров.

В данном сценарии суммарный парк легководных реакторов дойдёт в Китае до 200 ГВт(э) к 2050 году и сохранится на этом уровне до конца XXI века.

После 2060 года PWR поколения III начнут постепенно заменяться инновационными PWR, однако полностью до конца века их не вытеснят.

Рост быстрого парка в данном сценарии выглядит впечатляюще. Зародившись примерно около 2030 года, быстрый парк к 2055 году достигнет величины 200 ГВт(э), то есть в этот момент китайский атомный парк будет иметь суммарную мощность 400 ГВт(э), разделённую поровну между тепловыми и быстрыми реакторами.

Интересно, что дальнейшего роста сверх 400 ГВт(э) сценарий не предполагает. Большую часть второй половины XXI века китайская атомная энергетика будет существовать примерно на одной суммарной мощности, постепенно заменяя PWR на инновационные PWR и более быстро внедряя быстрые реакторы, работающие в цикле, замкнутом по урану и всем трансуранам.

Сценарий просчитан с китайским размахом. Остаётся только ждать и наблюдать, как именно он будет выполняться на практике.

Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра.

ИСТОЧНИК: AtomInfo.Ru

SinoAtom © 2017-2022 Frontier Theme