Про Атомные потуги...
Не знаю как вы, но я отчетливо вижу, что ядерная отрасль США явно в кризисе, после которого может наступить прорыв, продолжится стагнация или возникнут какие-то турбуленции. Правда я пока не понимаю, за счет чего можно совершить прорыв. За счет накачивания деньгами? Вряд ли. И разумеется мнение мое не претендует на истину. Это лишь частное мнение человека соответствующее его знаниям, опыту, представлениям.
Но с другой стороны, ничем иным как попытками действия этот кризис не побороть. Но действия производятся в странном направлении, скорее это имитация активности. Более того, DoE как бы не замечает России и Китая и постоянно твердит мантру о мировом лидерстве, о мировом технологическом преимуществе, но зачастую оценить простейшие вещи на экспертном уровне не в силах.
Попробуйте кому-то сказать, что например Kairos Power, это техническая глупость, что NuScale, уже состоявшееся фиаско с ценой близкой к миллиарду долларов, SMR-160 даже близко не может претендовать на название современного реактора, и вам мгновенно скажут, что вы ретроград и против технического прогресса и атомной энергетики... Давайте посмотрим на все эти конструкции по порядку.
Начнем с проекта Kairos Power (им выделено 300 млн. денег американских налогоплательщиков). Проект выглядит как «аквариум с золотыми рыбками», как развлечение:
- теплоноситель (flibe), нет технологии обогащения лития, цена кубометра около 1 млн долларов, отсутствие технологии работы с flibe. Проблема поддержания химически инертного состояния (решается постоянной подпиткой Be). Температура плавления около 460oC;
- топливо, примерно 320,000 шаров с топливом и еще столько же чисто графитовых или с топливом, но с B10 в сердечнике (наиболее адекватный сценарий для пуска), и еще примерно столько же с обедненным ураном (дорогой сценарий). Примерно 1.5 грамма U235 на один свежий топливный шар, и ~15,500 частиц TRICO? Сколько стоит один грамм урана и соответственно, один топливный шар в таком TRICO исполнении? Цена топлива будет запредельной, если даже обычный графитовый шар стоит 8-10 долларов.
- срок службы корпуса реактора 10 лет. Когда-то мы бились за 20. Напомните мне, сколько служит корпус ВВР? Сегодня, после внедрения технологий отжига, до 80 лет. Получается, что реактор придется менять каждые 10 или 20 лет?
- Но если можно как-то решить проблему влияния флюенса на корпус, то как решить проблему внутренних конструкций, которые предполагается выполнить целиком из графита? Как быть с поведением графита из-за облучения? Со сжатием, распуханием, растрескиванием?;
- Соответственно, возникает проблема появления механических осколков графита и заклинивания поглотителей СУЗ, перекрытия каналов охлаждения;
- Дополнительно не рассматривается проблема постоянной продувки аргоном всего верхнего пространства ЯР. А это множество механизмов, что требует уникальной и крайне сложной газовой системы. Активация аргона не принимается во внимание;
- эффективность поглотителей СУЗ критически мала, расположены они в отражателе, ИМ СУЗ на ТРОСОВОМ (!) приводе, без возможности силового введения, только за счет гравитации! Стержни а/з сбрасываются в засыпку. Предполагается, что они пройдут сквозь нее достаточно быстро, не повредят шары. Предполагаемая скорость введения отрицательной Rho спорна, не подлежит проверяемому расчету, а ссылки на эксперименты Беркли явно не адекватны (сброс тяжелого макета в пластиковые шары, в водяной ванне);
- система аварийного охлаждения ВОДЯНАЯ! Со сбросом холодной воды на горячие т/о (>600oC) расположенные по периметру корпуса ЯР. При этом у конструкторов нет никакого понимания о возможных гидроударах. Повреждение даже одной трубки этой системы неизбежно вызовет попадание воды прямо на корпус горячего ЯР. Никто не оценил последствия такой аварии;
- проблемы трития, лития связанные с особым, «оружейным» контролем;
- вроде бы, к этому они теперь добавили сверхкритический цикл на СО2... ну пусть будет еще и это. Главное чтобы было красиво и дорого.
Что же получается в итоге? Реактор стоимостью наверное в ~1,000 раз больше аналогичного ВВР? Кроме того, объем такого ЯР в десять раз больше чем объем аналогичного и даже большего по мощности LW-SMR, с соответствующим ухудшением экономических показателей конструкций АЭС. Не забудем еще и про промежуточный контур. Серьезные проблемы можно спрогнозировать с ремонтопригодностью и обслуживанием. Разве на такой реактор можно найти покупателя? Только сумасшедшего. Ну и конечно же экономика проекта никак не рассчитывалась, поскольку проект не для того создавался.
Вероятно единственный положительный аспект, проект развивает технологии обращения с flibe. Но не за такие же деньги.
Второй проект, в который уже вложено огромное количество средств налогоплательщиков, NuScale. С этом проектом, как и с его похожим и еще более невероятно убогим SMR-160 (HOLTEC и 147.5 млн) можно развлекаться долго. Еще 15 лет назад, в беседе, CTO NuScale было указано на проблемы с которыми он столкнется в будущем. То пророчество оказалось абсолютно верным и стоило NuScale несколько десятков миллионов долларов. Проект имеет некоторые замечания со стороны NRC, что впрочем не мешает ему активно продвигаться на рынок «бумажных» реакторов. Основными техническими проблемами NuScale можно считать:
- Идею с использованием укороченных стандартных ТВС 17Х17, которая явно провалилась. Даже такое, условно «стандартное» топливо подлежит сертификации. Более того, все пределы ограничивающие его использование понятны и многократно подтверждены. А это означает, что для проектирования были жестко заданы пределы по перепаду температуры в АЗ, по нагреву ТН1. Значит верхние пределы параметров пара определены и они не более 320оС;
- Применение топлива в предложенной конфигурации означает перенос всех застарелых проблем в проект который декларируется как инновационный. Вероятно, спасти ситуацию может использование ATF (хромирование поверхности);
- Неоптимизированные габариты АЗ и отсутствие точного физического профилирования АЗ сильно снизит выгорание (из-за неравномерностей) и ограничит повторное использование топлива, а это еще больше ухудшает экономику проекта;
- Недостаточный нагрев теплоносителя в АЗ не позволял развить требуемый напор ЕЦ и дизайнерам пришлось увеличивать размеры корпуса. К слову, он в 4 раза выше других, реально существующих проектов (см. выше замечание об экономике Kairos Power и влиянии размеров на стоимость зданий АЭС);
- Неумение спроектировать прямоточный парогенератор (ПГ), попытка сэкономить на ПГ вылилось в совершенно архаичную навитую вокруг конструкцию. Это увеличило гидравлическое сопротивление контура;
- Абсолютно непонятна надежность и ремонтопригодность такого ПГ, что неизбежно отразится на экономике проекта;
- Мало того, возникли проблемы с оценкой устойчивости как в первом, так и во втором контурах. В первом контуре проблема усугубляется использованием электро-парового компенсатора давления и соответствующими последствиями;
- NRC уже представила замечания по анализу, оба они по делу, кроме того, анализ нестабильностей в первом контуре выполнен некорректно;
- Мне кажется, что они пока не понимают проблему разогрева. Выход в КП придется осуществлять на «холодном» реакторе. В противном случае, необходимость отдельной системы подогрева еще больше ухудшит эксплуатационные свойства ЯР;
- Несмотря на то, что проект представляется как ЯР для удаленных сетей, маневренность такого ЯР крайне ограничена, не более +/- 5%. Это связано с типом топлива, с конструкцией компенсатора давления (КД) и ПГ, с алгоритмами управления.
Таким образом, в итоге получился проект с более чем сомнительными техническими свойствами, без каких либо преимуществ и прорывов. Который преподносится как «не имеющий аналогов и впервые изобретенный», что позволяет ему кое-где обходить сложности с лицензированием. Реактор стоимостью примерно в 5 раз больше аналогичного по мощности русского ВВРД РИТМ и значительно уступающий ему в технических характеристиках?
Аналогичные проблемы у SMR-160, но они еще более усугубляются применением другого типа ПГ, а оценивать SMR-160 по экономическим показателям совершенно бессмысленно, достаточно сравнить размеры реакторов.
То есть, три из пяти выбранных DoD для поддержки проектов не только заведомо и серьезно проигрывают существующим и перспективным разработкам России и Китая технически, но и ни как не могут соперничать с ними экономически. Еще даже до начала серьезных разработок. Это путь в тупик и бесполезная трата денег Американских налогоплательщиков.