Skip to content

Внимание ! Мы в Одноклассниках

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗМЕЩЕНИЯ АТОМНЫХ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ТИПА «ЕЛЕНА-АМ» В БУЛУНСКОМ УЛУСЕ РЕСПУБЛИКИ САХА(ЯКУТИЯ)

УДК 621.039.9
Лепов В.В.**.,Степанов В.Е. (Уртуус)**, Степанова К.В.**
Яковлева В.Д.***
**-ФГБУН Институт физико-технических
проблем Севера имени В.П. Ларионова
***- ФГБОУ ВО «Арктический государственный агротехнологический университет, г.Якутск

 
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗМЕЩЕНИЯ АТОМНЫХ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ТИПА «ЕЛЕНА-АМ» В БУЛУНСКОМ УЛУСЕ РЕСПУБЛИКИ САХА(ЯКУТИЯ)

 
Аннотация. Обоснованы перспективы создания агрокомплекса по овощеводству и рыбоводству в арктическом поселении на базе эксплуатации атомной термоэлектрической станции теплоснабжения «Елена-АМ» (АТСТ ). Электрическая мощность АТСТ равна 400 кВт. Пиковые нагрузки требуют подключения дизельной электростанции. Тепловая мощность АТСТ составляет 14 МВт. На энергетических режимах АТСТ работает без участия персонала, который осуществляет регламентные работы вахтовым методом. На территории потребителя требуются специалисты по радиационному мониторингу, электро- и теплоснабжению, которые проходят обучение в АГАТУ и других вузах в г. Якутске.
Ключевые слова. Уран-235, ядерный реактор, трехконтурная система охлаждения, термоэлектричество, электрическая мощность, тепловая мощность..

Первые шаги по применению мирного атома в Якутии
Разработка стратегии энергетического развития Северо-Востока России якутскими учёными началась в середине 60-х годов прошлого века, когда разрабатывались схемы тепло- и электроснабжения районов, в том числе арктических, составлялся топливно-энергетический баланс Якутии. В 1990-м году, на основе научного задела статей 1984-85 годов по возможности размещения атомных станций малой мощности, Институтом физико-технических проблем Севера Якутского филиала Сибирского отделения Академии наук СССР был подготовлен отчет по закрытой хоздоговорной работе «Рациональные направления развития энерго-топливо-водоснабжения предприятий ПО «Якутзолото» в бассейне реки Яна на период до 2010 года», в котором запланировано семь вариантов энергоснабжения, включая размещение ГЭС, ГРЭС на угле или на жидком топливе, стационарной АЭС с водо-графитовым реактором, и малой АЭС с водо-водяным реактором изолированного типа (самый безопасный вариант).
В 2010 году в ИФТПС СО РАН была выполнена и принята Правительством РС(Я) как государственный документ Энергетическая стратегия развития Республики Саха (Якутия) до 2030 года, В ней предусматривалось несколько сценариев развития энергетики, в которых предусматривалась возможность строительства трех малых атомных станций, в том числе в поселке Усть-Куйга Усть-Янского улуса. Однако для реализации планов необходимо было провести соответствующие исследования и технически обосновать этот проект.
Однако уже 2021 году в общественной палате Республики Саха (Якутия) прошли общественные слушания по теме строительства мини-АЭС в поселке Усть-Куйга. Такие же слушания прошли и в самом поселке, однако часть населения высказывается резко против проекта.  Соглашение о строительстве мини-АЭС в поселке Усть-Куйга между Якутией и госкорпорацией «Росатом» было подписано 23 декабря 2020 года. Документ закреплял принципы тарифообразования на электроэнергию в рамках проекта сооружения атомной станции малой мощности (АСММ) на базе реакторной установки РИТМ-200 в поселке. Сейчас в срочном порядке организуются работы по экологическому мониторингу и технико-экономическому обоснованию строительства малых АЭС на территории Якутии.
В прошлом, 2022, году вышло Постановление Правительства РФ от 28.09.2022 №1705, в котором дано задание ГК «Росатом» произвести проектировочные работы и начать строительство и размещение на территории Республики Саха(Якутия) атомных станций малой мощности (АСММ) типа «РИТМ 200Н» в п. Усть-Куйга Усть-Янского улуса, «Шельф М» (место не определено) и атомной термоэлектрической станции теплоснабжения (АТСТ) «Елена-АМ».

История вопроса.
Под руководством академика Александрова Анатолия Петровича в 1975 году в ИАЭ имени И.В. Курчатова была начата разработка автономной АСММ с электрической мощностью до 10 кВт со сроком работы при одной заправке топливом до 10 лет. Все работы были завершены в 1982 году запуском стенда-прототипа «Гамма» на территории Курчатовского института. Три основных характеристики «Гаммы»:
– на энергетическом уране-235 работал водо-водяной источник тепловой энергии;
– система охлаждения была естественной безнасосной (естественной циркуляцией в первом и втором контурах ядерного реактора);
– термоэлектрическая выработка электричества.
Потребителю на отопление помещений подавалась вода от 3-го контура.
Установка «Гамма» имела тепловую мощность реактора в 220 кВт. Средняя температура теплоносителя -1-го контура – 325 град Цельсия, давление в 1-м контуре 17 Мпа, Электрическая мощность термоэлектрогенератора – 6,6 кВт. Эта установка до сих пор находится в рабочем состоянии как опытно-демонстрационная установка.
В Курчатовском институте эти работы продолжались, в 1990 году был завершен проект необслуживаемой саморегулируемой атомной термоэлектрической станции (НС АТЭС) «Елена». Было обосновано размещение этой станции в с. Кюсюр Булунского района, найдена площадка, где станция могла работать при одной загрузке 25 лет с электрической мощностью в 100 кВт и мощностью на теплофикацию до 3 МВт. В 1990 году в ИФТПС СО РАН под руководством академика В.П. Ларионова (отв. исполнитель к.т.н. А.П. Шадрин) были завершены хоздоговорные работы с Курчатовским институтом по Технико-экономическому обоснованию размещения НС АТЭС «Елена» в с. Кюсюр Булунского района. Жители с. Кюсюр были согласны с проектом и сильно хотели его реализации. Однако перестройка Горбачева и её последствия помешали размещению Елены в с. Кюсюр. В 1991 году за подписью Председателя верховного совета Николаева М.Е. за номером «№684-1212 ноября 1991 г.» вышло Постановление Верховного совета Якутской-Саха ССР «Об объявлении территории Якутской-Саха ССР безъядерной зоной», где на её территории было запрещено производство, размещение, хранение и испытания ядерного оружия и его компонентов, ввоза, хранения и захоронения радиоактивных отходов, не производимых и неиспользуемых в республике, добыча расщепляющегося сырья и производства радиоактивных продуктов [1]. Эти популистские и вредительские действия руководства Якутии во главе с М. Е. Николаевым стали препятствием приходу мирной атомной энергии. Финансирование работ по размещению НС АТЭС «Елена» в поселке Кюсюр было прекращено.. (Ссылка: Бурцев И.С. Якутия радиоактивная. Якутск: Сахаада, 2021.- 152 с. – текст в стр.113). Однако в последующем Курчатовский институт продолжил свои уникальные разработки по данному проекту [2].
Итак, пока тема подготовки кадров для «Елены» в АГАТУ неактуальна, поскольку она задумана как автоматическая станция без постоянного персонала. Но весьма привлекательны функциональные возможности «Елены» для развития с. Кюсюр.
Недостатком термоэлектрического способа выработки электроэнергии является его низкий КПД, 3 – 5 %. Безусловными достоинствами являются длительность работы при одной загрузке топлива и автоматический режим работы вплоть до состояния необслуживаемости. Необслуживаемая термоэлектрическая станция электроснабжения (НС АТЭС) «Елена» 1990 года могла работать 25 лет при одной загрузке ядерного топлива. Но экономическая эффективность установки резко возрастает, если использовать сбросное тепло (горячую воду) для отопления зданий и производственных механизмов. В с. Кюсюр проживает 2000 человек. НС АТЭС полностью обеспечит отопление поселка, недостаток электроэнергии в моменты пиковой нагрузки обеспечивает резервная дизельная станция, подключаемая автоматически. Эта система позволит снизить в 7 – 10 раз потребление дизельного топлива. Как изложено в [2], тепловая мощность улучшенной станции «Елена» равна 3 МВт, электрическая мощность – 70 кВт, на третий контур на отопление подается вода с температурой 90 град Цельсия. Диаметр станции 4,5 м., высота 14 м при шахтном размещении, масса (без воды) сухая составляет 160 т, срок работы при одной загрузке топлива – 25 лет.
При этом обеспечивается агрокомплекс с 1000 человек – работниками для цехов:
– фитодром, где выращиваются зернобобовые культуры и корма, семенные и плодово-овощные культуры;
– молочная ферма на 1000 голов КРС;
– откормочный комплекс на 250 бычков;
– птицефабрика;
– пруд для выращивания карпа;
– мини-завод по переработке мясо-молочной продукции;
– сушилка, мельница, мини-пекарня;
– мини-завод плодоовощных консервов;
– биоустановка по переработке жидких удобрений и метана.
В активной зоне АТЭС вода под давлением в 200 атм. (19,6 Мпа) и температурой 311 град. Цельсия (не закипает из-за высокого давления) и входной температурой в 311 град. Цельсия подогревается в реакторе до 328 град. Цельсия по естественной циркуляции под давлением в 0,36 МПа потоком в 100кг/с подается на термоэлектрические контакты, на второй контур идет вода с температурой в 110 град. Цельсия и греет третий контур для отопления. В конкурсе проектов Ядерного общества Росатома в 1994 году проект НС АТЭС «Елена» занял первое место.
В настоящее время в Курчатовском институте завершается проектирование новой атомной термоэлектрической станции теплоснабжения (АТСТ) «Елена-АМ» с существенно улучшенными характеристиками. Электрическая мощность равна 400 кВт, тепловая мощность – 14 МВт. В станции трехконтурная схема охлаждения, с третьего контур подается вода для отопления объектов с температурой 102 градусов Цельсия. Пиковые нагрузки по электричеству обеспечиваются автоматически подключаемыми дизель-генераторами, которые также нужны в моменты ремонтных работ на АТСТ. Следовательно, в поселке необходим постоянный персонал из местного населения. Выпускники АГАТУ инженерного факультета по электро и теплоснабжению подходят для этой цели, Курчатовский институт готов оказать помощь выпускникам для подготовки их к работе с учетом специфики атомной станции. АТСТ «Елена» по стоимости и простоте установки превосходит все другие проекты АСММ и поэтому может быть размещена во всех населенных пунктах Булунского улуса. ИФТПС ФИЦ СО РАН планирует выполнить НИР по технико-экономическому обоснованию с экологической экспертизой размещения АТСТ «Елена-АМ» в Булунском улусе РС(Я).

 
Список литературы
Бурцев И.С. Якутия радиоактивная. Якутск: Сахаада, 2021.- 152 с. – текст в стр.113.
Каплар Е. П. РНЦ «Курчатовский институт». История и основные итоги разработки необслуживаемой саморегулируемой атомной термоэлектрической станции «Елена». Электронная библиотека ИСТОРИЯ РОСАТОМА Общие вопросы История атомной энергетики Советского союза и России. Вып.5. История малой атомной энергетики. – 2004. Интернет ссылка: http://elib.bibliofnjv.ru/text/istoriya-atomnoy-energetiki_v5_2004/go,60/.

Оставить комментарий

Войти с помощью: