ВВЭР-ТОИ

ВВЭР-ТОИ – типовой оптимизированный и информатизированный проект двухблочной АЭС с реактором технологии ВВЭР (водо-водяной энергетический реактор), выполняемый в современной информационной среде и в соответствии с требованиями ядерной и радиационной безопасности.
По итогам заседания Комиссии при Президенте Российской Федерации по модернизации и технологическому развитию экономики России, состоявшегося 22 июля 2009 года, Президентом России перед атомной отраслью в качестве одной из приоритетных на ближайшую перспективу была поставлена задача по оптимизации эксплуатационных характеристик водо-водяных энергетических реакторов.
Госкорпорация «Росатом» реализует программу строительства атомных энергоблоков в России. Масштабы развития АЭС до 2020 года определены, исходя из прогнозируемых возможностей энергомашиностроения по ежегодному выпуску основного оборудования АЭС с типовым энергоблоком ВВЭР и возможностей атомного строительного энергокомплекса по параллельному вводу основного оборудования на разных площадках.
Разработка проекта «ВВЭР-ТОИ» выполняется на базе проектных материалов, разработанных для проекта АЭС-2006, с максимальным учетом опыта, полученного отраслевыми организациями при разработке последних проектов АЭС, основанных на технологии ВВЭР (Нововоронежская АЭС-2).
В проекте «ВВЭР-ТОИ» учитывается опыт сооружения и эксплуатации АЭС с ВВЭР как в России, так и за рубежом. Проектные решения оптимизированы с целью минимизации отказов, отрицательно влияющих на экономические показатели энергоблока.

Двухблочная АЭС с энергоблоком ВВЭР-ТОИ

Цель

Цель разработки проекта «ВВЭР-ТОИ» – создание типового оптимизированного, информатизированного проекта энергоблока технологии ВВЭР нового поколения III+^[1], удовлетворяющего набору целевых параметров с использованием современных информационных и управленческих технологий.
Проект «ВВЭР-ТОИ» направлен на обеспечение конкурентоспособности российской технологии ВВЭР на международном рынке и ориентирован на последующее серийное сооружение АЭС с ВВЭР-ТОИ как в России, так и за рубежом.

Задачи

1. Разработка типового проекта энергоблока АЭС на базе оптимизированных технических решений проекта АЭС-2006.
2. Создание информационной модели энергоблока и обеспечение ее дальнейшего информационного сопровождения на всех стадиях жизненного цикла АЭС.
3. Создание единого информационного пространства для работы территориально распределенных участников Проекта, в частности разработка портальных и интеграционных решений.
4. Создание современного инструментария для проектирования и конструирования с обеспечением передачи всей необходимой информации на последующие стадии жизненного цикла энергоблока АЭС.
5. Создание системы управления закупками, поставками и автоматизированной идентификации оборудования.
6. Создание системы моделирования сооружения энергоблока, обеспечивающей взаимодействие в режиме реального времени между системой проектирования, системой управления закупками оборудования и системой управления сроками сооружения энергоблока^[2].

Основные технико-экономические показатели

№ п/п	Наименование характеристики	Величина
1	Срок службы, лет: - энергоблок - реакторная установка	60 60
2	Мощность энергоблока, МВт: - электрическая (брутто, гарантийный режим) - тепловая, передаваемая в машинный зал	1255 3300
3	Максимальное расчетное землетрясение, баллы по шкале MSK-64: - базовое значение - для конструкций и узлов, выполняющих функции безопасности за счет дополнительных мероприятий	8 9
4	Проектное землетрясение, баллы по шкале MSK-64	7
5	Время обеспечения автономности работы станции в случае запроектной аварии, ч	72
6	Турбина	тихоходная
7	Срок сооружения АЭС от первого бетона до физического пуска (для серийного блока), месяцы	40
8	Снижение расчетной стоимости сооружения для серийного блока по сравнению с первым блоком Нововоронежской АЭС-2, %	20
9	Снижение проектных эксплуатационных затрат энергоблока по сравнению с четвертым блоком Балаковской АЭС, %	10

Исходные требования к проекту

1. Устойчивость при экстремальных внешних воздействиях и природных катаклизмах.
2. Соответствие принятым в мировой практике нормам и правилам.
3. Соответствие климатическим условиям от тропиков до северных регионов.
4. Автономность при потере внешних источников электро- и водоснабжения.

Принципы обеспечения безопасности

Принципы обеспечения безопасности

Защита населения и окружающей среды

Обеспечение радиационной безопасности организуется и осуществляется в целях предотвращения недопустимого воздействия источников ионизирующего излучения на персонал, население и окружающую среду в районе размещения АЭС.
Концепция по обеспечению радиационной и ядерной безопасности в проекте «ВВЭР-ТОИ» основана на:

• требованиях отечественных действующих правил и норм по безопасности в области атомной энергетики применительно к специфике разрабатываемого энергоблока с учетом их дальнейшего развития;
• современной философии и принципах безопасности, выработанных мировым ядерным сообществом и закрепленных в нормах безопасности МАГАТЭ;
• публикациях Международной консультативной группы по ядерной безопасности (INSAG), требованиях EUR;
• комплексе отработанных и проверенных эксплуатацией технических решений с учетом работ по их совершенствованию, направленных на устранение выявленных в процессе эксплуатации «слабых звеньев»;
• верифицированных и аттестованных расчетных методах, кодах и программах, отработанной методологии анализа безопасности, достоверной базе данных;
• организационных и технических мерах по предотвращению и ограничению последствий тяжелых аварий, которые разработаны по результатам исследований в области тяжелых аварий;
• опыте разработки установок нового поколения повышенной безопасности;
• обеспечении низкой чувствительности к ошибкам и ошибочным решениям персонала;
• обеспечении низких рисков значительных выбросов радиоактивных веществ при авариях;
• обеспечении возможности выполнения функций безопасности без подвода энергии извне и управления через интерфейс «человек-машина»;
• обеспечении отсутствия необходимости эвакуации населения, проживающего вблизи АЭС, при тяжелых авариях.
  

Барьеры безопасности

Барьеры безопасности

В проекте «ВВЭР-ТОИ» реализованы следующие принципы современной концепции многократной глубоко эшелонированной защиты:

• создание ряда последовательных барьеров на пути выхода в окружающую среду накопленных при эксплуатации радиоактивных продуктов. Для АЭС с реакторами ВВЭР такими барьерами являются ядерное топливо (топливная матрица и герметичные оболочки твэлов), границы контура теплоносителя, охлаждающего активную зону реактора (корпус реактора, компенсаторы давления, главные циркуляционные насосы, коллекторы парогенераторов, трубопроводы первого контура и соединенных с ним систем, теплообменные трубки парогенераторов) и герметичные ограждения помещений, внутри которых размещено оборудование и трубопроводы реакторной установки;
• высокий уровень надежности за счет реализации специальных требований к обеспечению и контролю качества при конструировании, изготовлении и монтаже, поддержание достигнутого уровня при эксплуатации за счёт проведения контроля и диагностики (непрерывных или периодических) состояния физических барьеров и устранения обнаруженных дефектов, повреждений и отказов;
• создание защитных и локализующих систем, предназначенных для предотвращения повреждений физических барьеров, ограничения или снижения размеров радиационных последствий при возможных нарушениях пределов и условий нормальной эксплуатации и аварийных ситуаций.
  

Защита АЭС от внешних воздействий

Защита от внешних воздействий

Внешние природные и техногенные воздействия, характеризующие условия площадки, принимаются с учетом обеспечения возможности строительства АЭС с энергоблоком ВВЭР-ТОИ в различных природно-географических регионах, а также в регионах, характеризующихся различными техногенными воздействиями.
Наиболее значимыми воздействиями, параметры которых существенно повлияли на технические решения проекта «ВВЭР-ТОИ», являются:

• сейсмические воздействия;
• воздействия, связанные с падением самолета;
• воздействие внешней воздушной ударной волны;
• наводнения и штормы;
• ураганы и смерчи.

Системы и элементы АЭС в составе базового варианта проекта разработаны исходя из следующих природных и техногенных проектных воздействий:

• максимального расчетного землетрясения (МРЗ) до 8 баллов по шкале MSK-64 с максимальным горизонтальным ускорением на свободной поверхности грунта 0,25g;
• проектного землетрясения (ПЗ) до 7 баллов по шкале MSK-64 с максимальным горизонтальным ускорением на свободной поверхности грунта 0,12g;
• падения самолета массой 20 т со скоростью 215 м/с в качестве проектного исходного события;
• падения тяжелого самолета массой 400 т со скоростью 150 м/с в качестве запроектного исходного события с учетом возгорания топлива; для этого события проект обеспечивает отсутствие выхода радиоактивных веществ в окружающую среду;
• внешней ударной волны с давлением сжатия во фронте 30 кПа и продолжительностью фазы сжатия до 1 с;
• расчетной максимальной скорости ветра до 56 м/с.
  

Управление тяжелыми авариями

Устройство локализации расплава

Процесс моделирования сооружения АЭС

Современные АЭС отличает беспрецедентно низкий риск распространения ионизирующих излучений и радиоактивных веществ в окружающую среду. Это достигается за счет новейших защитных и локализующих технологий системы безопасности.
В проекте «ВВЭР-ТОИ» принята в качестве базового варианта конфигурация, построенная на двухканальной структуре активных систем безопасности без внутреннего резервирования и четырехканальной структуре пассивных систем безопасности.
Состав активных систем безопасности:

• система аварийного и планового расхолаживания и охлаждения бассейна выдержки;
• система аварийного ввода бора;
• система аварийного расхолаживания парогенераторов;
• система аварийного электропитания (дизель-генераторы).

Состав пассивных систем безопасности:

• пассивная часть системы аварийного охлаждения зоны;
• система пассивного залива активной зоны;
• система подачи воды бассейна выдержки в первый контур;
• система пассивного отвода тепла от парогенераторов;
• система защиты первого контура от превышения давления;
• система защиты второго контура от превышения давления;
• быстродействующая редукционная установка;
• система аварийного газоудаления;
• система аварийного электропитания (аккумуляторы);
• пассивная система фильтрации протечек из внутренней оболочки.

В качестве одного из средств управления запроектными авариями в состав проекта «ВВЭР-ТОИ» входит устройство локализации расплава активной зоны (УЛР) – уникальная российская технология безопасности, которая обеспечивает гарантированное управление безопасностью благодаря локализации и охлаждению расплава при тяжёлой запроектной аварии на внекорпусной стадии локализации расплава. В рамках проекта «ВВЭР-ТОИ» выполняются работы по оптимизации технических решений проекта устройства локализации расплава с целью снижения стоимостных показателей и параллельному обоснованию эффективности работы УЛР. Предполагается достичь значительного уменьшения габаритных размеров корпуса УЛР и массы жертвенных материалов, а также перейти к модульной конструкции корпуса УЛР, что позволит облегчить вопросы транспортировки крупногабаритного оборудования на площадку сооружения АЭС.
Предусматриваемое в проекте «ВВЭР-ТОИ» сочетание пассивных и активных систем безопасности обеспечивает отсутствие разрушения активной зоны в течение не менее 72 часов с начала возникновения тяжелой запроектной аварии при любом сценарии ее развития, а технические решения проекта гарантируют переход реакторной установки в безопасное состояние при любых комбинациях исходных событий (природных и техногенных), приводящих к потере всех источников электроснабжения, что существенно повышает конкурентоспособность проекта на внешнем и внутреннем рынках производства электроэнергии^[3].

Отличительные особенности проекта

Генеральный план АЭС с ВВЭР-ТОИ

Типовой проект

Проект «ВВЭР-ТОИ» является основой разработки проектов серийного строительства атомных станций на площадках с широким диапазоном природно-климатических условий, в расчете на весь спектр внутренних экстремальных и внешних техногенных воздействий, характерных для всех потенциальных площадок строительства. Проект разрабатывается таким образом, чтобы его применение в индивидуальных проектах различных АЭС не требовало изменений основных концептуальных, конструктивных и компоновочных решений, а также дополнительных анализов безопасности и других обосновывающих документов, представляемых в государственные надзорные органы для получения лицензий на строительство.

Инновационные технологии проектирования

1. Единое информационное пространство проектирования – мультиплатформенный программно-аппаратный комплекс управления инженерными данными для конструирования и проектирования, а также организации коммуникаций между территориально распределенными участниками проекта.
2. Расширенный функциональный анализ (основан на расширенном применении стандартов МАГАТЭ) – практическая основа для уточнения задания на автоматизацию технологических процессов АЭС и проектирования организационно-функциональной структуры эксплуатации и обоснованного расчета штатного коэффициента.
3. MultiD-проектирование – развитие опыта «полевого инжиниринга», существенно повышающего возможности управления проектом за счет детальной проработки технологических решений по строительству и монтажу оборудования.
   

Возможность модернизации

3D-проект энергоблока ВВЭР-ТОИ

Схемные решения, конструкция оборудования, систем и сооружений энергоблока ВВЭР-ТОИ обеспечивают возможность его модернизации, позволяющей:

• повышать годовую энерговыработку (например, за счет повышения КИУМ, сокращения времени плановых и неплановых простоев и т.д.);
• уменьшать энергопотребление собственных нужд;
• снижать потери электрической и тепловой энергии;
• улучшать условия работы персонала;
• поддерживать должный уровень безопасности, следуя всевозрастающим требованиям нормативных документов и необходимости периодического получения разрешений на эксплуатацию в период проектного срока службы АЭС.
  

Центр виртуального прототипирования

Центр виртуального прототипирования

Центр виртуального прототипирования – это комплекс программно-технических средств, позволяющих визуализировать проектные и конструкторские модели. Он представляет собой сферу диаметром 6 м, в центре которой на прозрачной стеклянной площадке, на высоте 2 м, зрителям демонстрируется изображение в 3D-формате. Это позволяет достичь эффекта полного погружения в виртуальную среду.
Практическое применение комплекса:

• интерактивное управление моделью АЭС;
• планирование и анализ проектных решений;
• отработка процессов эксплуатации, технического обслуживания и ремонта АЭС;
• моделирование действий при возникновении чрезвычайных ситуаций;
• возможность использования в качестве полигона для ситуационно-кризисного центра.
  

CAVE (Cave Automatic Virtual Environment) или «пещера» – система виртуальной реальности полного погружения

В настоящее время в России нет аналогичных технических реализаций при проектировании сложных технологических объектов. Такой способ демонстрации применяется пока только в оборонной промышленности, крупных автомобильных корпорациях и авиастроении^[4].

Сроки реализации проекта

Моделирование монтажа купола здания реактора

2009 год:

• 22 июля 2009 года принято решение Комиссии при Президенте РФ по модернизации и технологическому развитию экономики России о начале проекта в рамках краткосрочного приоритета развития ядерных технологий в РФ;
• стадия инициирования работ по проекту.

2010 год:

• концептуальная модель ядерного острова и энергоблока ВВЭР-ТОИ;
• создание организации-держателя базовой технологии, оснащенной современными инструментами проектирования и конструирования.

2011 год:

• 3D-проект ядерного острова и энергоблока;
• выполнение расчетных обоснований безопасности.

2012 год:

• MultiD-проект АЭС с ВВЭР-ТОИ;
• формирование пакета актуализированных нормативно-технических документов в целях обеспечения применения в проекте новых технологий проектирования и сооружения.

Проект полностью реализуется в 2009-2012 гг.

Примечания

1. ↑ ec.europa.eu/research/press/2009/pdf/fisa/heikinheimo.pdf, Gen III/III+ Nuclear Reactors RESEARCH NEEDES AND CHALLENGES, FISA 2009, Prague.
2. ↑ www.aep.ru/activity/prospective/2006, ОАО «Атомэнергопроект».
3. ↑ А.Ю. Кучумов, А.Ю. Алаев «Концепция безопасности проекта «ВВЭР-ТОИ». // Росэнергоатом — 2011. — № 4.
4. ↑ www.rosenergoatom.ru/wps/wcm/connect/rosenergoatom/site/journalist/presscenter/news/1453c60047ae2dee813f9932dd078209, Управление информации и общественных связей ОАО «Концерн Росэнергоатом».

Ссылки

1. www.rosatom.ru
2. www.rosenergoatom.ru
3. www.i-russia.ru
4. www.aep.ru
5. www.niaep.ru

---