Презентація учасника VIII Міжнародної літньої ядерної школи, яка пройшла на Рівненській АЕС у липні 2019 року

1. Доклад по теме:
«АНАЛИЗ БЕЗОПАСНОСТИ РЕАКТОРОВ МАЛОЙ
МОЩНОСТИ НА ЛЕГКОЙ ВОДЕ»
Докладчик: Донской Д. А.
НТУУ «КПИ им. И. Сикорского»
Гр. ТЯ-81мн
donskoy.dimа@gmail.com
ЛЕТНЯЯ ЯДЕРНАЯ ШКОЛА – 2019

2. Текущие состояние ядерной энергетики в мире
Доля АЭС в общем производстве
Электроэнергии в странах мира
Доля АЭС
10.6 %
Действующее энергоблоки
454 (399.4 ГВт)
На стадии строительства
54 (55 ГВт)
Источник: МАГАТЕ PRIS
https://www.iaea.org/PRIS/

3. Прогнозы развития
мировой ядерной энергетики
Прогноз производства электроэнергии АЭС
в мире
Источник: МАГАТЕ
https://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/RDS-1-38_web.pdf

4. Необходимость создания новых энергоблоков
АЭС в Украине
График продления эксплуатации двенадцати энергоблоков АЭС Украины
Начиная с 2030 по 2040 года генерация электроэнергии на АЭС Украины уменьшится с 13,8 ГВт
до 3 ГВт (принимая во внимание пессимистический сценарий) в связи с выведением из эксплуатации
действующих энергоблоков.
Следует учитывать, что при одновременном строительстве трех энергоблоков для создания 11
ГВт замещающих мощностей будет необходимо более 20 лет.
Поэтому строительство энергоблоков Хмельницкой АЭС и освоение новых площадок АЭС
имеет наиважнейшее значение

5. Строительство новых энергоблоков АЭС
Распоряжением от 18 августа 2017 г.
Правительством Украины одобрена Энергетическая
стратегия Украины на период до 2035 года.
В стратегией помимо замещающих мощностей
предусматривается дополнительное размещение
энергоблоков АЭС общей установленной мощностью
1-2 ГВт. Из мировых тенденций это должны быть
энергоблоки с реакторами III-го поколения или III+.
В настоящее время ГП «НАЭК «Энергоатом»
ведет деятельность в части выбора новых технологий
для строительства энергоблоков АЭС. В качестве
наиболее перспективных в техническом и финансовом
планах сегодня являются Модульные реакторы малой
мощности.
*** Десять ведущих стран мира разрабатывают
более пятидесяти проектов ММР.

6. Диапазон мощности
SMR
Согласно классификации
МАГАТЭ, к малым относятся реакторы,
электрическая мощность которых не
превышает 300 МВт.
SMR

7. Потенциальные преимущества ММР
ЭКОНОМИЧНОСТЬ
- Низкие капитальные вложения
- Экономия за счет серийного
производства
ГИБКОСТЬ В ПРИМЕНЕНИИ
- Отдаленные районы
- Малые энергосети
МОДУЛЬНОСТЬ
- Многомодульность
- Модульное строительство
НЕБОЛЬШАЯ ПЛОЩАДЬ
- Уменьшенная санитарная
Зона и зона аварийного
планирования
ЗАМЕЩЕНИЕ ТЕС
ДОСТУПНОСТЬ
БОЛЕЕ КОРОТКИЙ СРОК
СТРОИТЕЛЬСТВА
БОЛЕЕ ШИРОКИЙ СПЕКТР
ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ
ГИБКОСТЬ В ВЫБОРЕ
БУДУЩЕЙ ПЛОЩАДКИ
УМЕНЬШЕНИЕ
ПРОИЗВОДСТВВА
СО2

8. Особенности ММР
Упрощенный дизайн за счет модульного
Заводского производства и интеграции систем Многомодульная конфигурация АЭС
Усиленная физическая безопасность
и сейсмостойкость за счет подземного размещения
Усиленная ядерная безопасность за счет
Пассивных систем
• Усиленные мероприятия
противодействия тяжёлым
авариям
• Пассивная система
охлаждения континента
• Система сброса давления
из ГО

9. Виды ММР по способу охлаждения
С водным охлаждением С газовым охлаждением С жидко – металлическим охл.

10. Объект и цель исследования
ОБЪЕКТ: модульный реактор малой мощности типа NuScale (США)
ЦЕЛЬ: анализ вопросов безопасности NuScale на базе информации, находящейся
в открытых источниках и проведения независимых многочисленных исследований с
использованием расчетной модели для компьютерного кода TRACE.

11. Метод исследования. Описание компьютерного кода
Теплогидравлический код TRACE разработан при
поддержке КЯР США.
Код TRACE вобрал в себя лучшие модели и
характеристики существующих расчетных кодов, таких как
TRAC-P, ТRAC-В, RELAP5, RAMONA и соответственно на них
похож.
TRACE является кодом усредненных параметров.
Использование кода для решения практических задач
теплогидравлического анализа требует разработки
соответствующей расчетной модели, которая отражает с
определенными допущениями реальный физический объект.

12. Метод исследования. Описание компьютерного кода
Моделируемые компоненты можно разделить на три разные
категории:
• гидродинамические компоненты
• тепловые конструкции
• связи
Основные г/д элементы которые моделируются в коде, это:
• Труба
• Насос
• Арматура
• Тройник и тд.
В коде реализовано два типа тепловых структур (ТС): HTSTR
и REPEAT-HTSTR (ТС для топливных элементов). Тепловые
структуры моделируют теплообмен в двумерном приближении и
имеют 3 вида геометрических форм - цилиндрическую, сферическую
и плоскостную.

13. Актуальность и ценность работы.
1) данная тематика актуальна;
2) количество работ, посвященных анализу безопасности
очень мало, учитывая новизну данного вопроса;
3) известные работы включают отрывочные данные, не
имеют расчетных методик и носят, как правило,
разрозненный характер;
4) результаты численного моделирования
экспериментально не подтверждены, либо отсутствуют в
открытом доступе.

14. Актуальность и ценность работы.
5) в Украине отсутствует опыт по разработке расчетных
моделей и выполнения расчетно-аналитических
исследований для ММР.
6) учитывая планы НАЭК «Энергоатом» по строительству
SMR-160, целевым результатом данной работы будет
освоение навыков, и подготовка научно-технической базы
(разработка модели) для дальнейших работ по
лицензированию ММР в Украине.

15. NuScale. Параметры

16. NuScale. Параметры

17. Текущее состояние работы
Собраны исходных данные для создания
модели (геометрические параметры,
другое)
Разработана сама нодализационная
схема
Смоделировано состояние Steady State
Изучен User's Manual TRACE, а так же
гидродинамические элементы в
графической оболочке SNAPE, основы
построения нодализационных схем
реакторных установок, их компонентов и
узлов.
Создана расчетная теплогидравлическая
модель модульной реакторной установки
малой мощности
Получены параметры давления и
температуры на входе и выходе из
активной зоны.

18. Давление и температура на входе и выходе из активной зоны
Время моделирования 5000 секунд
Давление ниже, чем ожидалось,
разница составляет 10 кгс/см2.
Давление установившегося
состояния имеет значения 118
кгс/см2 (начало моделирования
– 128 кгс/см2 )
Через 4500 секунд давление и
температура стабилизируются.
s
Номинальное давление
Давление на входе и выходе
psia

19. Давление и температура на входе и выходе из активной зоны
Разница между температурами
составляет примерно 33 С (вх.
– 277 С , вих. – 310 С)
Температура холодной нитки
несколько отличается от заявленной,
вероятной причиной этому может
служить разная эффективность
отведения тепла, которая может быть
вызвана отличиями в скоростях
потока и потерями на трение
*** Давление и температура на
графиках представлены в
Британской системе измерения
(psia и F)
s
F
температура на выходе из АкЗ
температура на входе в АкЗ
Номинальная температура

20. Дальнейшие планы
Детальный анализ полученных результатов, далее вывод о
соответствии полученных значений параметров
действительности, а разработанная теплогидравлическая
модель работает соответствующим образом.
Вопрос верификация и валидации расчетной модели
остается открытым, и будет решен в течение следующих
этапов работы.
По завершению этого будет сделано первоначальное
сравнение расчетных данных с информацией, приведенной в
отчете по анализу безопасности NuScale,
В будущих этапах работы предполагается детальное изучение
пассивных систем безопасности РУ.
Предполагается выбор исходного события предусмотренного
проектом, смоделирована аварийная ситуация для дальнейших
анализов.
Будут сделаны выводы относительно оценки безопасности РУ.