Научно-техническая конференция "Теплофизика реакторов нового поколения"
("Теплофизика-2024") прошла с 16 по 19 апреля 2024 года на базе Физико-
энергетического института им. А.И.Лейпунского (АО "ГНЦ РФ - ФЭИ", входит в
научный дивизион госкорпорации "Росатом").
На полях конференции на вопросы электронного издания AtomInfo.Ru ответил
научный руководитель ФЭИ Владимир ТРОЯНОВ.
Владимир Михайлович, первый вопрос традиционный. Каковы Ваши
впечатления от конференции?
Конференция "Теплофизика" входит в число старейших научных мероприятий
атомной отрасли. Нынешняя конференция стала 45-й по счёту.
Год от года масштабы и форматы "Теплофизики" менялись. Когда-то она
помещалась в небольшом здании отдела подготовки кадров на улице Мигунова.
Сегодня, как вы сами видите, мы собрались в Доме культуры. Я предполагаю,
что в день открытия конференции будет присутствовать свыше 150 человек.
Интерес к конференции большой, и самое главное, что он не проходит. Это
означает, что у отрасли есть задачи, как новые, так и старые, для которых нужны
новые решения из-за появившихся новых требований.
Какие актуальные задачи теплофизики Вы видите сейчас?
Теплофизика - наука экспериментальная. Конечно, специалисты всегда уделяли
много внимания расчётным кодам и моделями, но они полуэмпирические или
эмпирические. Например, ни одна теория не объяснит вам, почему в формулу
для расчёта числа Нуссельта при развитом турбулентном режиме входит число
Прандтля в степени 0,43.
При этом теплофизика чрезвычайно важна, потому что она во многом
определяет эффективность ядерных источников энергии. Повышение
эффективности - это снятие запасов.
В теплофизике запасы могут быть вызваны разными причинами, в том числе
незнанием каких-то экспериментальных данных или погрешностями
применяемых эмпирических и аппроксимационных зависимостей. Чем больше
мы узнаём как учёные, тем меньшие запасы требуются для наших энергоблоков.
Хорошо, тогда конкретный вопрос. Натрием и натриевым теплоносителем
занимаются на протяжении нескольких десятилетий. Там все теплофизические
задачи уже решены?
Нет, не все. Целый ряд задач ещё остался. Одна из них - задача переведения на
новый уровень систем индикации течи и взаимодействия натрия с водой.
Новые быстрые натриевые реакторы должны обеспечивать безопасность на
качественно новом уровне. В частности, должна быть обоснована безопасность
при малых и больших течах в парогенераторах, а для этого потребуется
определить погрешности наших расчётов и провести экспериментальные
испытания. Это большая работа, которая начата, но до конца ещё не выполнена.
Есть вопросы, касающиеся аварий. Нейтронную физику БНов мы считаем очень
хорошо, а вот с авариями дело обстоит похуже.
Из-за этого приходится допускать консерватизм, обеспечивающий требуемый
уровень безопасности, что, в свою очередь, приводит к появлению в проектах
дополнительных ограничений. То есть, повышая точность расчётов аварийных
режимов, мы получаем прямой выигрыш в эффективности ядерной установки в
целом.
Есть также вопросы, которые появляются из опыта эксплуатации того или иного
оборудования. Например, мы полагали, что у нас хорошо отработаны
твёрдоэлектролитные датчики водорода и кислорода, но на практике оказалось,
что не всё так просто как хотелось бы.
Как Вы считаете, для БН-1200М объём обоснований достаточный?
На протяжении последних 10 лет мы настойчиво предлагали проведение
дополнительных работ и продолжаем предлагать и в настоящее время.
Добавлю, что возникают новые требования, о которых не было речи в прошлые
времена. Например, необходимость метрологической аттестации средств
измерений, от которых напрямую зависит безопасность атомных станций. И это
нужно принимать во внимание.
А по направлению ТЖМТ как обстоят дела?
Тяжёлометаллических теплоносителей у нас два типа, и между ними большие
технологические и идеологические различия.
Температура плавления свинцового теплоносителя высокая, и это
обусловливает целый ряд проблем. В свою очередь, более низкая температура
плавления свинца-висмута не всегда только преимущество, у этого
теплоносителя есть свои технические трудности.
Поэтому по ТЖМТ исследовательские работы ведутся. Для свинцового
теплоносителя важно повышать достоверность расчётов, а это сложно, так как
нет кодов, верифицированных на больших объёмах теплоносителя из-за
отсутствия больших стендов.
По свинцу-висмуту тоже есть вопросы, и, как я уже сказал, они другого
характера. Кроме того, свинцово-висмутовый теплоноситель сегодня
рассматривается и даже считается актуальным для АЭС малой мощности или для
микроАЭС.
В ФЭИ велась работа по проекту реактора СВГТ на теплоносителе свинец-
висмут.
Да, это проект микрореактора электрической мощностью не более 2 МВт(э).
Выше поднимать мощность нежелательно по ряду причин - например, потому
что он перестанет быть транспортабельным. При мощности до 2 МВт(э)
получаются блоки массой не более 60 тонн, которые можно транспортировать
обычными транспортными средствами.
В настоящее время работы по этому проекту ведутся факультативным порядком.
Мы считаем проект целесообразным, так как в него заложены все самые лучшие
идеи, которые нам казалось правильным применить для таких мощностей.
Конечно, есть вопрос, выходящий за рамки теплофизики и реакторостроения в
целом - это вопрос про экономическую целесообразность микроАЭС. В обычных
условиях их киловатт-час не может конкурировать с киловатт-часами от других
энергоисточников, поэтому нужно понять, кто и для каких потребностей готов
выступать как заказчик.
В программе "Теплофизики-2024" мы видим возвращение к истокам - доклад
по натрий-калию.
Про натрий-калий скажу почти то же самое, что и про свинец-висмут.
Техническая необходимость в освоении и применении такого теплоносителя
имеется, но очень трудно возобновлять работы по этому направлению после
многолетнего перерыва. А в случае натрий-калия пауза продлилась примерно 30
лет.
Наивно думать, что можно сесть и стартовать с той точки, на которой работы
остановились 30 лет назад! Потеряны школы, утрачены, к сожалению, люди,
руководившие этими школами, они в буквальном смысле слова отошли в мир
иной.
Вы правильно обратили внимание - да, мы стараемся реанимировать в ФЭИ
программу исследований по натрий-калию. В стране появляется к нему интерес,
пока небольшой и абстрактный, и мы его предвосхитили.
Сейчас мы воссоздаём экспериментальную базу, которая была ранее пущена на
иголки. База нужна для отработки всего комплекса технологий от начала до
конца жизненного цикла установки, включая обращение с отработавшим
натрий-калием. Наши усилия пока финансируются за счёт собственных средств
ФЭИ.
Спасибо, Владимир Михайлович, за ответы на вопросы электронного
издания AtomInfo.Ru.
