Члены команды Westinghouse с тепловой трубой (Фото: Westinghouse)
Американская компания Westinghouse Electric завершила изготовление тепловой трубы длиной 3,7 м для ядерного испытательного реактора (NTR) компании Westinghouse, который планируется запустить в работу к 2026 г.
Проект стоимостью $9 млн поддерживается Программой демонстрации усовершенствованных реакторов (ARDP) Министерства энергетики США.В компании Westinghouse отметили, что тепловая труба, изготовленная на их предприятии в Вальц-Милле в Пенсильвании, «является одной из самых длинных в своем роде когда-либо изготовленных». Ранее компания занималась производством и испытанием тепловых труб длиной чуть более 1 м.
Такие трубы изготавливаются из специального сплава железа, хрома и алюминия, который обеспечивает превосходную термостойкость и производительность. Westinghouse намерена изготовить сотни таких труб для отвода тепла от топлива NTR. Данные, собранные NTR, будут использованы для информирования о конструкции микрореактора eVinci, который, по словам Westinghouse, начнет работать на коммерческих площадках уже в течение этого десятилетия. В настоящее время компания работает с Техасским университетом A&M и национальными лабораториями Лос-Аламос и Айдахо над анализом и испытанием компонентов тепловой трубы и нового замедлителя для топлива NTR.
Микрореактор eVinci представляет собой транспортабельный реактор, изготовление, заправка топливом и сборка которого полностью осуществляются на заводе, и обладает способностью подавать комбинированное тепло – до 13 МВт(т) и мощность – до 5 МВт(э). Небольшой размер реактора позволяет использовать стандартные способы транспортировки и осуществлять быстрое развертывание на площадке с улучшенными характеристиками надежности и минимальным обслуживанием, что делает его пригодным для использования на удаленных площадках. В реакторе будет использоваться топливо TRISO. Это один из нескольких проектов усовершенствованных реакторов, поддерживаемых программой ARDP, направленной на ускорение разработки и внедрение новых реакторных технологий.
В феврале Westinghouse подала уведомление о намерении представить ключевые отчеты о лицензировании реактора eVinci в Комиссию по ядерному регулированию США и Канадскую комиссию по ядерной безопасности для совместного рассмотрения.
Буровая установка DHBM для бурения скважин в Онкало (Фото: Posiva)
Финская компания по обращению с РАО Posiva Oy завершила бурение первых двух скважин для захоронения ОЯТ в подземном хранилище Onkalo, недалеко от площадки АЭС «Олкилуото», с использованием новой буровой установки, которой управляли сотрудники компании. Скважины для размещения контейнеров с ОЯТ расположены на глубине 430 м в специальном туннеле, построенном для проведения совместных функциональных испытаний (JFT).
Буровая установка Aava Downhole Boring Machine (DHBM) была доставлена на площадку Onkalo в июне 2022 г. с предприятия немецкого производителя Herrenknecht AG. Длина установки составляет более 9 м, ширина – 3 м, высота – почти 4 м, масса – 78 т. В комплекс буровой установки также входят 7-метровая энергетическая установка весом 22 т и установка для бурения высотой 4,1 м и массой 18,5 т.
Первые четыре скважины в туннеле были пробурены в конце 2022 г. в рамках работ по испытанию буровой установки, проводимых командой компании Herrenknecht.
Собственная бригада Posiva пробурит в общей сложности четыре скважины в туннеле JFT, доведя общее количество скважин в туннеле до восьми.В настоящее время Posiva завершила бурение первых двух, а все четыре скважины, как ожидается, будут завершены в начале марта.
Управление буровой установкой осуществлялось тремя операторами, нанятыми компанией Posiva. Два представителя Herrenknecht и команда из двух человек из Германии для обслуживания буровой установки остались на площадке для сопровождения работ.
«Бурение первых скважин с помощью буровой установки DHBM под управлением нашего персонала является значительным шагом вперед, поскольку Posiva движется к началу эксплуатации, – сказал руководитель программы Posiva Киммо Кемппайнен. – Благодаря этим двум скважинам мы уже сделали несколько практических замечаний по промышленному бурению. Обнаружили некоторые незначительные проблемы с буровыми зубьями новой установки. Или, к примеру, поняли, как обеспечить поддержку установке, когда потолок туннеля не соответствует его теоретическому профилю. Также была обнаружена потребность в достаточном количестве чистой промывочной воды для бурильной установки, чтобы избежать осаждения скальной породы в промывочной системе при бурении».
В Onkalo ОЯТ будет размещено в горной породе на глубине около 450 м. Система захоронения состоит из плотно герметизированного железно-медного контейнера, бентонитового буфера вокруг контейнера, материала обратной засыпки из разбухающей глины для туннеля, уплотнительных конструкций туннелей и помещений, и вмещающей горной породы.
В марте 2021 г. Posiva объявила, что в Onkalo начались работы по выемке грунта для 80-метрового туннеля в рамках JFT, которые предусматривают маломасштабное захоронение в реальных условиях и являются частью работ по вводу в эксплуатацию геологического пункта захоронения. Однако контейнеры, помещенные в горную породу в ходе испытаний, не будут содержать ОЯТ, поскольку цель заключается в демонстрации того, что методы, разработанные для захоронения, осуществляются как и запланировано. Контроль за испытанием будет осуществляться властями, которые будут рассматривать процессы испытания интегрированной системы в контексте лицензии на эксплуатацию.
В Posiva отметили, что эти работы в JFT планируется начать в феврале 2024 г.
Площадка для хранилища Posiva в общине Эурайоки, недалеко от АЭС «Олкилуото», была выбрана в 2000 г. На следующий год Финский парламент утвердил принципиальное решение по проекту хранилища. Компания Posiva, находящаяся в совместном управлении финских компаний-операторов Fortum и Teollisuuden Voima Oyj, подала заявку на получение лицензии на строительство в Министерство занятости и экономики в декабре 2013 г. В Posiva изучили горную породу на площадке «Олкилуото» и подготовили заявку на получение лицензии, используя результаты из подземной исследовательской лаборатории Onkalo, которая будет расширена и сформирует основу пункта захоронения. Правительство выдало лицензию на строительство по проекту в ноябре 2015 г., а работы по строительству пункта захоронения начались только год спустя.
В июле прошлого года Posiva объявила, что уже завершено сооружение первых пяти туннелей для захоронения. Общая протяженность туннелей, разработка которых началась в мае 2021 г., составляет около 1 700 м.
Предполагается, что в течение 100-летнего срока эксплуатации пункта захоронения будет вырыто 100 туннелей, общая протяженность которых составит около 35 км. Максимальная длина каждого туннеля составит 350 м. Туннели будут около 4,5 м в высоту и около 3,5 м в ширину.
Ожидается, что первый в мире пункт захоронения ОЯТ начнет работу в середине 2020-х гг. Аналогичное хранилище планируется построить в Форсмарке в Швеции.
Город Айкен, Южная Каролина (15 февраля 2023 г.) – на установке остекловывания отходов на площадке «Саванна-Ривер» (SRS) Управления по природопользованию США (EM) (в составе Министерства энергетики США) завершена модернизация технологического процесса, позволяющая повысить безопасность операций и эффективность переработки жидких высокоактивных РАО в стекло.
На установке по переработке отходов военной промышленности (DWPF), эксплуатируемой подрядчиком по переработке жидких РАО на площадке SRS, компанией Savannah River Mission Completion (SRMC) были возобновлены работы после ее отключения для удаления муравьиной кислоты из процесса остекловывания. В последние восемь месяцев на установке были проведены два запланированных эксплуатационных отключения для замены указанной кислоты. Второе и последнее отключение закончилось 31 января.
Муравьиная кислота была заменена на гликолевую, что позволяет обеспечить большую безопасность операций и более высокую эффективность производства при сохранении химической стабильности. Разложение гликолевой кислоты при экстремально высокой температуре снижает образование водорода и аммиачных газов, что делает рабочее место гораздо более безопасным для персонала. Модификация также открывает другие возможности для улучшения, что приводит к еще более высоким темпам производства.
Повышение производительности DWPF поможет ей соответствовать мощности установки по переработке солевых отходов, которая сейчас перерабатывает большее количество отходов, чем когда-либо ранее. За два с небольшим года работы SWPF переработала почти 5 млн галлонов солевых отходов, и команда SRMC уже удвоила показатели производства, продемонстрированные в течение первого года эксплуатации.
Джим Фолк, помощник менеджера по утилизации отходов на площадке SRS (DOE), сообщил, что замена кислоты на гликолевую согласуется с усилиями по ускорению переработки отходов, что представляет собой количество отходов, проходящих через установку, и снижает риск, связанный с жидкими РАО, хранящимися на площадке SRS.
«Переход на гликолевую кислоту позволит увеличить производительность установки DWPF и дополнительно повысит общую безопасность для персонала установки и площадки SRS, – сказал Фолк. – Наша цель – улучшить производство, продолжая безопасно перерабатывать оставшиеся отходы».
Во время последнего отключения установки рабочие SRMC воспользовались приостановкой технологического процесса и улучшили работу всей программы переработки жидких РАО. Рабочие SWPF провели техническое обслуживание многочисленных насосов, заменили компоненты и провели модификацию для повышения общей производительности системы.
На расположенной неподалеку установке по производству соляного камня, где дезактивированный солевой раствор из SWPF перерабатывается методом цементирования, бригады рабочих восстановили часть технологического оборудования и выполнили механические врезки в недавно построенную установку по захоронению отвержденных отходов.
Перерыв в эксплуатации позволил решить множество задач на установке DWPF, включая выполнение требований безопасности, обеспечивающих внедрение гликолевой кислоты и значительную работу на системе газоочистки. Другие усовершенствования оборудования позволят установке поддерживать более высокий уровень производства, поскольку сейчас SWPF перерабатывает большие объемы радиоактивных элементов, включая плутоний.
Бригады, работающие на подземных резервуарах для хранения отходов на площадке, использовали комплексное отключение для выгрузки очередной партии шлама в резервуар подачи шлама, выполнения ремонта резервуара, в который поступает дезактивированный солевой раствор с установки SWPF, и начала удаления твердых осадков из резервуара приема продуктов переработки на установке DWPF.
Уайатт Кларк, главный директор по производству установки SRMC, сказал, что практически все последние модификации на объектах по переработке жидких отходов были выполнены с целью помочь повысить безопасность производства. «Защита наших работников всегда являлась нашей главной целью, – сказал Кларк. – Поскольку мы стремимся значительно увеличить переработку отходов на протяжении всей программы по переработке жидких отходов, мы продолжим уделять особое внимание безопасности работников. Я очень рад, когда наша команда может увеличить производство, одновременно предлагая большую защиту наших объектов».
В 43 резервуарах для хранения РАО на площадке SRS в настоящее время содержится около 35 млн галлонов жидких РАО, произведенных в качестве побочных продуктов переработки ядерных материалов, использовавшихся для национальной обороны, исследований, медицинских и космических программ США времен холодной войны. DWPF использует остекловывание для превращения высокоактивных РАО в стеклообразную форму, пригодную для длительного хранения и безопасного захоронения.
Технология металлического топлива Lightbridge (Фото: Lightbridge)
Корпорация Lightbridge и лаборатория Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) завершили совместный проект по демонстрации процесса литья ядерного топлива Lightbridge с использованием обедненного урана в рамках ваучерной программы Министерства энергетики США (DOE) по ускоренному внедрению инноваций в ядерной отрасли (GAIN).
В рамках проекта Lightbridge и PNNL работали вместе над исследованием процесса литья для получения сплава U-50Zr – урана, легированного приблизительно 50 % масс. циркония, – который станет основным этапом в производстве металлического ядерного топлива Lightbridge. Результаты были опубликованы лабораторией PNNL.
На протяжении всего проекта было выполнено пять плавок по 0,5–1 кг, при изготовлении которых использовали итеративный процесс для модификации методики литья на основе результатов анализа полученных слитков. Результаты работы помогут Lightbridge определить окончательный процесс, подходящий для производства образцов топливного материала для предстоящих испытаний на облучение в усовершенствованном испытательном реакторе в Национальной лаборатории Айдахо (INL), говорится в сообщении компании.
В Lightbridge отметили, что их собственная технология изготовления топлива Lightbridge может значительно улучшить безопасность, экономичность и устойчивость к распространению в отношении существующих легководных и тяжеловодных реакторов под давлением.Она также разрабатывает топливо Lightbridge для малых модульных реакторов.
Программа GAIN Министерства энергетики предоставляет ядерному сообществу доступ к технической, нормативной и финансовой поддержке, чтобы помочь вывести инновационные технологии на этап коммерциализации, обеспечивая при этом непрерывную безопасную, надежную и экономически эффективную эксплуатацию существующего атомного парка США. Программа осуществляет это путем выдачи ваучеров, которые предоставляют инноваторам передовых ядерных технологий доступ к исследовательскому потенциалу и экспертным знаниям, имеющимся в национальном лабораторном комплексе DOE. Lightbridge дважды получала ваучеры GAIN в поддержку разработки топлива Lightbridge, и имеет долгосрочное стратегическое партнерство с INL.
Йохан Коэтзи обсудил расширение службы общественного вещания Намибии, NBC (Фото: Rössing Uranium)
После завершения технико-экономического обоснования, правление компании Rössing Uranium Ltd одобрило продление срока эксплуатации намибийского уранового рудника до 2036 г.
«Мне доставляет большое удовольствие объявить, что 22 февраля 2023 г., после завершения удовлетворяющего банковским требованиям технико-экономического обоснования, Совет управляющих одобрил продление срока службы рудника с 2026 по 2036 гг. и рекомендованную операционную модель. Это дает руднику Rössing вторую жизнь и означает продолжение различных макроэкономических выгод для всех его заинтересованных лиц», – сказал управляющий директор Rössing Uranium Йохан Коэтзи.
Rössing – первый коммерческий урановый рудник в Намибии – начал производство в 1976 г. Несмотря на запланированный срок службы до 2025 г., предыдущий мажоритарный акционер компании, компания Rio Tinto, перенес закрытие на более ранний срок – 2020 г. Тем не менее Rio Tinto продала свою мажоритарную долю китайской корпорации China National Uranium Corporation (CNUC) в 2019 г., а в 2021 г. представители Rössing запустили исследования, чтобы оценить целесообразность продления срока службы рудника после 2026 г., подкрепив ее расширением открытой добычи, известной как 4-й этап расширения карьера. Этот вопрос будет решен в рамках продления лицензии на добычу полезных ископаемых на руднике Rössing на 15 лет – до июля 2036 г., которая была утверждена Министерством горнорудной промышленности и энергетики Намибии в 2021 г.
Коэтзи сказал, что работы по расширению начнутся в этом году, так как добыча урана продолжается в рамках текущих операций, которые известны как этап 2 и этап 3. Производство затем начнется с этапа 4 в 2026 г.
Объем добычи на руднике Rössing составил 6,4 млн фунтов U3O8 (2 462 т урана) в 2021 г. Согласно информации компании, в общей сложности 1,5 млн фунтов было отгружено на западные установки по конверсии и продано заказчикам из Северной Америки, Азии (за исключением Китая) и Европы, Ближнего Востока и Африки; 4,6 млн фунтов было отгружено в Китай и продано Китайской национальной ядерной корпорации (CNNC), а дополнительные 0,6 млн фунтов было продано на местном рынке. Компания заключила договор о покупке будущей продукции с CNNC, дочерней компанией которой является CNUC.
Комиссия по ядерному регулированию США (NRC) передала площадку АЭС «Ла-Кросс», где был расположен реактор на кипящей воде в Висконсине, для неограниченного общественного пользования. Акция состоялась после того, как компания LaCrosseSolutions успешно закончила работы по выводу из эксплуатации объекта в соответствии со стандартами радиационной защиты NRC. АЭС «Ла-Кросс» служила площадкой для размещения реактора с кипящей водой, эксплуатируемого компанией Dairyland Power Cooperative с 1967 по 1987 гг., и была расположена недалеко от Генуи, штат Висконсин, округ Вернон. Лицензия была выдана LaCrosseSolutions в 2016 г. для завершения вывода из эксплуатации, и теперь, когда вывод из эксплуатации завершен, площадка передана обратно Dairyland Power. В результате имеющая лицензию площадка будет сокращена до участка, где расположен независимый пункт хранения ОЯТ «Ла-Кросс». Компания Dairyland Power Cooperative будет по-прежнему отвечать за безопасность и защиту хранилища и должна поддерживать страхование ответственности на сумму $100 млн до тех пор, пока топливо не будет вывезено с объекта. Dairyland Power Cooperative должна будет также безопасно вывести из эксплуатации хранилище ОЯТ и оставшуюся часть площадки после вывоза топлива. LaCrosseSolutions представила окончательные исследования состояния площадки и запросила полное освобождение площадки от надзора в феврале 2020 г. Часть площадки была освобождена NRC в мае 2022 г., и в ходе текущей деятельности освобождается оставшаяся часть площадки за пределами пункта хранения ОЯТ. Сотрудники NRC оценили изыскания, провели инспекции и проанализировали подтверждающие анализы, прежде чем прийти к выводу о том, что этот участок соответствует критериям NRC, и разрешить её неограниченное использование.
Энергоблок “Барака” № 3, который в настоящее время введен в коммерческую эксплуатацию (Фото:Enec)
Ядерная энергетическая корпорация Emirates Nuclear Energy Corporation (ENEC) объявила, что ее дочерняя компания Nawah Energy Company (NAWAH) по эксплуатации и техническому обслуживанию начала коммерческую эксплуатацию энергоблока № 3 АЭС «Барака» в ОАЭ.
Строительство АЭС «Барака» стоимостью $20 млрд началось в 2011 г. после того, как Южная Корея выиграла тендер на этот проект в 2009 г. Компания Korea Electric Power Company (KEPCO) возглавила консорциум, который сооружает АЭС, состоящую из четырех реакторов APR1400. Энергоблок № 1 был запущен и подключен к сети в 2020 г., энергоблок № 2 – в 2021 г. Энергоблок № 1 начал коммерческую эксплуатацию в апреле 2021 г., а энергоблок № 2 – в марте 2022 г. Энергоблок № 3 был подключен к сети в октябре 2022 г. Энергоблок № 4 завершил горячие функциональные испытания в июле 2022 г. и сейчас находится на завершающем этапе ввода в эксплуатацию. После того как все четыре энергоблока начнут работу, они будут вносить до 25 % определенных государством взносов в безуглеродную энергетику и станут крупнейшим источником регулируемой чистой электроэнергии.
В ENEC сообщили, что рабочие на АЭС «Барака» сократили время между загрузкой топлива и коммерческой эксплуатацией энергоблока № 3 на четыре месяца по сравнению с энергоблоком № 2 и более чем на пять месяцев по сравнению с энергоблоком № 1. Рабочие использовали опыт, накопленный при пусках двух предыдущих энергоблоков, продолжая при этом соблюдать все государственные нормы и международные стандарты, что было подтверждено Федеральным органом по ядерному регулированию ОАЭ (FANR) и Всемирной ассоциацией операторов атомных электростанций (WANO).
Управляющий директор ENEC Мохаммед Ибрагим Аль Хаммади сказал: «АЭС «Барака» является успешным глобальным ориентиром для других стран, стремящихся разнообразить свой энергетический портфель во время международных энергетических кризисов. С тремя энергоблоками, которые в настоящее время находятся в коммерческой эксплуатации, мы обеспечиваем энергетическую безопасность, демонстрируя устойчивый экономический рост, стимулируя инновации и способствуя достижению нашей безуглеродной стратегии до 2050 г. Мы с нетерпением ждем в ходе Конференции ООН по изменению климата (COP28) в ОАЭ в ноябре демонстрации того, насколько важна атомная энергетика в борьбе с изменением климата, используя проверенные и доступные на сегодняшний день решения».
ENEC отметила продолжающуюся поддержку со стороны компаний Emirates Water & Electricity Company (EWEC) и Abu Dhabi Transmission & Dispatch Company (TRANSCO). «Вклад EWEC и TRANSCO в поддержание инфраструктуры энергосети на мировом уровне имеет важное значение для надежного распределения электроэнергии с АЭС «Барака».
FANR подтвердил, что NAWAH выполнила все нормативные требования. С момента выдачи лицензии на эксплуатацию энергоблока № 3 в июне 2022 г. FANR продолжает осуществлять регулирующий надзор: начиная с загрузки топлива, испытаний, этапа достижения критичности и подключения энергоблока к государственной энергосети ОАЭ.
«Коммерческая эксплуатация энергоблока № 3 АЭС «Барака» является еще одним крупным достижением благодаря значительным усилиям, предпринятым за последние годы с момента утверждения «Ядерной энергетической программы ОАЭ, – заявил генеральный директор FANR Кристер Викторсон. – За этот период FANR провел проверку АЭС по вопросам выбора площадки, строительства, испытаний и, наконец, эксплуатации для обеспечения соблюдения оператором всех нормативных требований по безопасности населения и окружающей среды».
Он добавил: «FANR гордится наличием в Эмиратах экспертов в области атомной энергетики, которые сыграли решающую роль в процессе лицензирования и надзора за АЭС с момента ее создания: проведение инспекций по вопросам, связанным с ядерной безопасностью, физической ядерной безопасностью и нераспространением. Мы гордимся тем, что более 74 % рабочей силы FANR составляют граждане страны. Я поздравляю правительство ОАЭ и руководство АЭС с этим достижением».
АЭС “Брейдвуд” (слева) и “Байрон” (справа) (Фото: Constellation)
Американская энергетическая компания Constellation собирается инвестировать $800 млн в новое оборудование для увеличения мощности своих АЭС «Брэйдвуд» и «Байрон» в Иллинойсе. «Эти инвестиции в наш атомный парк мирового класса позволят нам генерировать больше безуглеродной энергии, используя то же количество топлива и те же площадки, и это создает преимущества для экономики, окружающей среды, семей и бизнеса в Иллинойсе, которые полагаются на нашу чистую энергетику», – сообщил президент и генеральный директор Constellation Джо Домингес.
Каждая АЭС состоит из двух четырехпетлевых реакторных установок с водой под давлением мощностью 1 120 МВт(э) по проекту компании Westinghouse. Энергоблоки АЭС «Брэйдвуд» начали коммерческую эксплуатацию в 1988 г.,а энергоблоки АЭС «Байрон» – в 1985 и 1987 гг. Согласно данным Агентства по охране окружающей среды инвестиции увеличат объем производства приблизительно на 135 МВт(э), что эквивалентно подключению в энергосеть 216-ти периодически работающих ветряных энергетических установок. По словам Constellation, ожидается, что реализация проекта на этапе строительства создаст рабочие места для тысяч квалифицированных профсоюзных работников, и в то же время расширит экономическую деятельность для расположенных поблизости с объектом предприятий местных общин.
В собственности и эксплуатации Constellation, бывшей Exelon Generation, находится 21 ядерный реактор, компания также осуществляет прямое долевое участие в энергоблоках № 1 и 2 АЭС «Салем». АЭС «Брэйдвуд» и «Байрон» вошли в число АЭС в Иллинойсе, которые были спасены от преждевременного закрытия с принятием закона штата о климате и рабочих местах в 2021 г. Конгресс также принял в 2022 г. «Закон о снижении инфляции» (IRA), который обеспечивает базовый уровень поддержки для атомной энергетики по всей стране.
Продление срока службы американских ядерных активов до 80 лет стало более вероятным благодаря поддержке атомной энергетики со стороны IRA при условии, что она будет оказываться на постоянной основе. Это заставило Constellation изучить возможности повышения ядерных мощностей, которые были отменены десять лет назад из-за влияния рынка. Налоговые субсидии на производство новой безуглеродной электроэнергии помогает сделать эти инвестиции экономически выгодными, отметили в Constellation.
Увеличение мощности АЭС «Брэйдвуд» и «Байрон» будет включать замену основных турбин на современные высокоэффективные агрегаты. Constellation ожидает увеличения выработки электроэнергии на электростанциях уже в 2026 г., а выход на полную мощность будет осуществлен к 2029 г. Работы будут проходить поэтапно во время плановых остановов на перегрузку топлива.
Это последнее событие последовало за объявлением Constellation о значительном прогрессе, достигнутом в ее проекте по получению чистого водорода на АЭС «Найн-Майл-Пойнт» в северной части штата Нью-Йорк, и началом работ по возобновлению лицензий на эксплуатацию АЭС «Клинтон» и «Дрезден» в Иллинойсе. В Constellation заявили, что компания планирует обратиться в Комиссию по ядерному регулированию США (NRC) с просьбой о продлении лицензии в 2024 г. Если лицензии будут выданы, единственный реактор на кипящей воде (BWR) на площадке АЭС «Клинтон» сможет эксплуатироваться до 2047 г., а два реактора BWR АЭС «Дрезден» – до 2049 и 2051 гг.
Правительство Финляндии выдало новую лицензию на эксплуатацию обоих энергоблоков АЭС «Ловииса» компании Fortum до конца 2050 г. «Продолжение производства электроэнергии на АЭС «Ловииса» – это прежде всего инвестиции в обеспечение потребностей финского общества в электроэнергии для достижения амбициозных климатических целей, – сообщил президент и генеральный директор Fortum Маркус Раурамо. – Декарбонизация наших отраслей требует больших объемов чистой и надежной электроэнергии, которая не может быть покрыта только за счет новых дополнительных и непостоянных источников. В то же время атомная энергия является также основным фактором увеличения объемов ветряной и солнечной энергии в энергосистеме стран Северной Европы».
За последние пять лет Fortum уже инвестировала около €300 млн в переоборудование АЭС «Ловииса». При подаче заявки на получение новой лицензии в марте 2022 г. представители Fortum подсчитали, что инвестиции, связанные с продолжением работ и продлением срока эксплуатации АЭС, составят около €1 млрд к 2050 г.
«Сейчас мы имеем высокую степень общественного принятия атомной энергетики на наших основных рынках, Финляндии и Швеции, и мы рады, что у нас прекрасные отношения с городом Ловииса и проживающими поблизости общинами, – отметил Раурамо. – Параллельно с продлением срока эксплуатации мы проводим тщательную оценку экономической целесообразности строительства новых ядерных установок в Финляндии и (или) Швеции. Технико-экономическое обоснование, которое должно быть завершено в следующем году, сосредоточено на технических, экономических и социальных предпосылках, которые должны быть созданы для того, чтобы Fortum рассмотрела эти новые масштабные и долгосрочные инвестиции».
Решение правительства было принято после заявления Управления по ядерной и радиационной безопасности Финляндии (STUK) о продлении срока службы объекта в январе. В STUK заявили, что операции на энергоблоках № 1 и 2 АЭС «Ловииса» безопасны, проводятся в соответствии с законодательством и обладают необходимыми возможностями, процедурами, компетенциями и ресурсами для продолжения безопасной эксплуатации до 2050 г.
Fortum также подала заявку на получение лицензии на использование пункта для захоронения низко- и средне-активных радиоактивных отходов (РАО), расположенного на площадке АЭС «Ловииса», до 2090 г. Процесс лицензирования в настоящее время проводится в Министерстве экономики и занятости Финляндии (MEAE), а правительство примет решение весной. Отработавшее топливо с АЭС «Ловииса» будет направляться для утилизации в пункт захоронения Posiva, совместное владение которым осуществляют компании Fortum и Teollisuuden Voima (TVO).
АЭС «Ловииса» стала первой в Финляндии. АЭС располагает двумя энергоблоками ВВЭР-440 советского производства, которые были введены в эксплуатацию в 1977 и 1980 гг. Лицензии на эксплуатацию этих энергоблоков получили продление в 1998 и 2007 гг. Действующие лицензии следует обновить к концу 2027 и 2030 гг. В 2018 г. на АЭС была завершена крупнейшая за всю ее историю программа модернизации, которая включала полное обновление системы автоматизации АЭС.
Финская компания Teollisuuden Voima (TVO) заявила, что реактор EPR на энергоблоке № 3 АЭС «Олкилуото» (OL3) возобновит производство электроэнергии 25 февраля, а начало регулярного производства электроэнергии ожидается 29 марта, что представляет собой дополнительную задержку в пять дней после обнаружения неисправности клапана во время пуска реактора. В TVO сообщили о завершении инспекций, проводимых поставщиком турбинного острова OL3 – компанией Areva-Siemens. Однако при пуске энергоблока наблюдалась неисправность клапана, которая должна быть устранена во время холодного останова перед продолжением этапа опытно-промышленной эксплуатации.
Осенью 2022 г. были выявлены трещины в рабочих колесах питательных насосов, расположенных на турбинном острове OL3. Испытания на полную мощность были продолжены после проведения обширных исследований с двумя треснувшими рабочими колесами и двумя запасными рабочими колесами. Результаты наблюдений, сделанные в ходе инспекций питательных насосов, соответствовали ранее выполненным расчетам и анализам. Чтобы избежать повторного возникновения подобных повреждений для OL3 были разработаны рабочие колеса с более точными размерами. Новые рабочие колеса были установлены во всех четырех насосах питательной воды OL3 во время планового останова, также поставщик АЭС провел проверки в рамках подготовки к возобновлению опытной эксплуатации.
OL3 достиг первой критичности в декабре 2021 г. и был подключен к сети в марте 2022 г. Реактор EPR мощностью 1 600 МВт(э) впервые начал эксплуатироваться на полную мощность в конце сентября. Консорциум Areva-Siemens построил OL3 по контракту «под ключ» с фиксированной ценой. Строительство началось в 2005 г., и различные неудачи и задержки вызвали отставание объекта от первоначального графика более чем на 10 лет и значительное превышение бюджета. Как только начнется регулярное производство электроэнергии, OL3 будет производить около 14 % от общего потребления электроэнергии в Финляндии.
Корпус реактора высокого давления (RPV) для энергоблока № 1 британской АЭС «Хинкли-Пойнт C» доставлен на площадку с завода Le Creusot компании Framatome в Бургундии, центральная Франция. Framatome завершила изготовление корпуса реактора в декабре 2022 г. Компания EDF Energy заявила, что команды затратили на его изготовление 80 000 инженерных часов. Реактор составляет 13 м в длину и весит 500 т.
Высокопрочный стальной цилиндр будет вмещать в себя активную зону и внутрикорпусные устройства и обеспечит путь для прохождения потока теплоносителя и направления движения регулирующих стержней. Он рассчитан на непрерывную работу в течение 18 месяцев между остановами на перегрузку топлива. Активная зона реактора будет иметь среднюю температуру около 300 °C и сможет выдерживать в пять раз большее давление, чем подводная лодка на нормальных рабочих глубинах.
После завершения строительства АЭС «Хинкли-Пойнт C» на площадке будет размещено два реактора EPR мощностью 1 630 МВт(э), поставляемых EDF. Строительство началось в декабре 2018 г., но проект уже столкнулся с проблемами задержки. В мае 2022 г. EDF после рассмотрения проекта подтвердила, что АЭС начнет работать на год позже запланированного срока, а стоимость ее строительства может увеличиться до £3 млрд ($3,7 млрд), превысив ранее предусмотренную бюджетом сумму. Дата пуска энергоблока № 1 перенесена на июнь 2027 г., при этом стоимость, по оценкам, составит £25–26 млрд, увеличившись, по сравнению с предыдущей оценкой, в £23 млрд. Первоначально стоимость строительства оценивалась в £18 млрд.
Тем не менее продолжаются работы по строительству здания реактора. В 2022 г. на реакторное здание энергоблока № 1 было поднято кольцо со стальной облицовкой весом 304 т. Это было третье и последнее кольцо, которое было установлено на здании, увеличив его высоту на 11,6 м – до 44 м. Более 8 000 рабочих задействовано в работах по строительству здания реактора на площадке.
Реактор прибыл в Великобританию в доки Эйвонмута в Бристоле перед тем, как был перевезен на барже к пристани Комбвич Уорф на р. Парретт в Сомерсете. Заключительной перевозкой был путь на стройплощадку на грузовике с сопровождением полиции протяженностью 6,4 км, который занял пять часов. Корпус реактора будет установлен в реакторном здании после подъема и установки купола.
Американская компания Georgia Power Company вновь задержала запуск двух новых энергоблоков (№ 3 и 4), строящихся на площадке АЭС «Вогтль» близ г.Ога́ста.В компании также добавили, что ее доля в расходах вырастет еще на $200 млн.
Материнская компания Southern Company объявила о задержках и росте затрат в своем отчете о корпоративной прибыли за 2022 г.
Теперь энергоблок № 3 сможет начать коммерческую эксплуатацию в мае или июне, а не в конце апреля. Энергоблок № 4 будет введен в коммерческую эксплуатацию в период с ноября 2023 г. по март 2024 г., а не в конце 2023 г. Оба энергоблока станут первыми новыми реакторами США за последние десятилетия. По сообщению компании-оператора, график пуска энергоблока № 3 зависит от успешных испытаний на энергоблоке № 4, которые по графику накладываются на пуск и ввод в эксплуатацию энергоблока № 3. График также зависит от поддержания общего темпа строительства и производства, особенно это касается объемов работ субподрядчиков, а также от поддержания надлежащего уровня квалификации рабочих. «Любые дальнейшие задержки могут привести к более поздним датам ввода в эксплуатацию и увеличению затрат», – сообщили в компании.
Общая стоимость проекта по строительству энергоблоков № 3 и 4 АЭС «Вогтль» обойдется его владельцам более чем в $30 млрд. Компания Georgia Power владеет 45,7 % проекта; Oglethorpe Power Corp владеет 30 %; Муниципальное управление электроэнергетики Джорджии (MEAG) владеет 22,7 %, а городу Далтон принадлежит 1,6%. Georgia Power списала дополнительные расходы в размере $201 млн в своем отчете о доходах, отразив увеличение расходов. Несмотря на задержки на АЭС «Вогтль», компания Southern по-прежнему объявила о стабильной выручке и сообщила о прибыли в размере $3,5 млрд в год.
В январе Georgia Power уведомила Комиссию по ценным бумагам и биржам США о том, что первоначальный запуск энергоблока № 3 АЭС «Вогтль» будет отложен после обнаружения вибраций в системе охлаждения реактора во время пуска и предэксплуатационных испытаний. Кроме того, строителям не удалось установить опоры, требуемые по проекту. Сейчас эти опоры уже установлены.
Тем не менее председатель и генеральный директор компании Southern Том Фэннинг сказал инвесторам, что они обнаружили еще несколько вопросов, требующих решения. К этим вопросам относились: течь клапана, который пришлось отремонтировать, а также проблема, связанная с расходом потока через главные циркуляционные насосы, которая все еще изучается. «Это может быть как физическая проблема, так и проблема, связанная с калибровкой измерений потока, – добавил он. – Мы продолжим уделять время решению этой проблемы должным образом, и не будем ставить под угрозу безопасность или качество, чтобы соответствовать графику», – сказал он во время телефонной конференции. Теперь ожидается, что реактор энергоблока № 3 достигнет критичности в марте или апреле.
Опыт, полученный при выполнении работ на энергоблоке № 3, используется на энергоблоке № 4, чтобы избежать возникновения одних и тех же проблем. По словам Фэннинга, все системы, необходимые для начала горячих функциональных испытаний на энергоблоке № 4, уже завершены. Он добавил, что, по сравнению с энергоблоком № 3, было отмечено «заметное улучшение» результатов испытаний на энергоблоке № 4. Несмотря на то, что в график изначально были заложены запасы по времени, сейчас с учетом опыта строительства энергоблока № 3, компания «дополнительно корректирует с учетом рисков график для энергоблока № 4, чтобы отразить в нем диапазон прогнозируемых дат ввода в эксплуатацию между концом первого квартала 2023 г. и концом первого квартала 2024 г.».
В компании Georgia Power отметили, что теперь прогнозируется потратить на строительство $10,6 млрд, не считая некоторых финансовых затрат. В эту сумму включены затраты в размере $407 млн., полученные от других совладельцев, после того как все три владельца подали в суд, чтобы заставить компанию выполнить соглашение о совместном несении расходов. Georgia Power урегулировала свой иск с MEAG, но все еще продолжается процесс урегулирования исков с совладельцами Oglethorpe и Dalton. Компания заявила, что, возможно, ей придется выплатить этим двум совладельцам еще $ 345 млн по этому делу.
Комиссия государственной службы Джорджии одобрила в начале 2009 г. проект новых реакторов для расширения АЭС «Вогтль», и строительные работы начались в том же году.В то время ожидалось, что два реактора AP1000 компании Westinghouse мощностью 1 117 МВт будут стоить около $14 млрд и будут введены в эксплуатацию в 2016 и 2017 гг. Энергоблоки № 1 и 2 АЭС «Вогтль» находятся в эксплуатации с 1987 и 1989 гг.
Установка стального внутреннего купола на энергоблоке №3 АЭС “Чанцзян” (Фото: China Huaneng)
Внутренний купол защитной оболочки установлен на энергоблоке № 3 АЭС «Чанцзян» в китайской провинции Хайнань. Китайская национальная ядерная корпорация (CNNC) сообщила, что стальной купол диаметром 46,8 м, высотой 23,4 м и весом 518 т был поднят на высоту около 70 м и установлен на место на высоте около 45 м с помощью гусеничного крана грузоподъемностью 3 200 т. Энергоблоки № 3 и 4 АЭС «Чанцзян» с реакторами Hualong One, планируется окончательно ввести в эксплуатацию в начале 2027 г. В CNNC заявили, что это событие ознаменовало собой переход от этапа строительства к этапу монтажа.
Компания China Huaneng, которая владеет 51 % акций проекта, отметила, что для сборки внутреннего купола энергоблока № 3 АЭС «Чанцзян» использовались рабочие платформы и отдельные подвесные ячейки, что ознаменовало собой уход от традиционного способа строительства строительных лесов и «создало прецедент для отказа от использования в промышленности строительных лесов для завершения сборки куполов со стальной облицовкой и установки монтажных элементов».
Внутренний купол был подвешен с использованием 16 точек подвеса для протягивания через них стального троса, который соединяют с крюком через круговую переходную балку. После серии высокоточных перемещений и регулировки позиционирования весь процесс прошел гладко, с точностью до миллиметра.
Первый бетон для фундаментной плиты ядерного острова энергоблока № 3 был залит в марте 2021 г., а для энергоблока № 4 – в декабре следующего года. По данным China Huaneng, общий объем инвестиций в строительство второй очереди проекта АЭС «Чанцзян» (энергоблоков № 3 и 4) оценивается в ¥40 млрд ($6,4 млрд). Ожидается, что срок строительства займет 60 месяцев.
На АЭС «Чанцзян» уже размещены два действующих реактора с водой под давлением CNP-600 (энергоблоки № 1 и 2), которые эксплуатируются Хайнаньской ядерной энергетической компанией и начали коммерческую эксплуатацию в 2015 и 2016 гг. В 2021 г. CNNC также запустила строительство на площадке своего малого модульного реактора ACP100. Многоцелевой водяной реактор с водой под давлением мощностью 125 МВт(э) (Linglong One) предназначен для производства электроэнергии, отопления, пара и опреснения морской воды.
Внешний купол установлен на энергоблоке № 1 АЭС «Чжанчжоу» Китайской национальной ядерной корпорации (CNNC) в провинции Фуцзянь. Купол диаметром 55 м, высотой 13 м и весом около 420 т был установлен на место с помощью гусеничного крана грузоподъемностью 3 200 т. Дочерняя компания CNNC – China Nuclear Engineering and Construction Corporation (CNECC) – заявила, что «это событие ознаменовало собой завершение основной конструкции первого энергоблока с реактором Hualong One в рамках программы серийного строительства этих энергоблоков и закладывает прочную основу для проведения холодных функциональных испытаний и подключения к энергосети». Энергоблок № 1 АЭС «Чжанчжоу» – первый из двух возводимых на площадке энергоблоков с реактором Hualong One, которые планируется ввести в коммерческую эксплуатацию в 2024 и 2025 гг.
Заливка купола бетоном на площадке в рамках процесса подготовки к монтажу была завершена в январе. Стальной купол внутренней защитной оболочки энергоблока № 1 АЭС «Чжанчжоу» был установлен в октябре 2021 г. и залит бетоном в мае 2022 г. Основной функцией двухслойной защитной оболочки здания реактора является обеспечение его целостности и герметичности. Защитная оболочка играет основную роль в удержании радиоактивных веществ. Внутренний купол безопасности был установлен на здании защитной оболочки энергоблока № 2 АЭС «Чжанчжоу» в августе 2022 г.
Министерство экологии и окружающей среды Китая выдало лицензии на строительство энергоблоков № 1 и 2 АЭС «Чжанчжоу» в 2019 г. совместному предприятию CNNC-Guodian Zhangzhou Energy, владельцу проекта строительства АЭС «Чжанчжоу». Совместное предприятие было создано в 2011 г. корпорациями CNNC (51 %) и China Guodian Corporation (49 %). Лицензии выданы на 10-летний срок.
Китай начал строительство 23-км магистральной сети теплоснабжения от ядерного объекта, которая соединит городские округи Яньтай и Вэйхай в провинции Шаньдун. Государственная энергетическая инвестиционная корпорация (SPIC) заявила, что это вспомогательный объект реализации третьего этапа проекта централизованного теплоснабжения от ядерного объекта мощностью 900 МВт в провинции Шаньдун. Общий объем инвестиций по проекту составил ¥700 млн ($102 млн). Проект также включает в себя строительство центра распределения тепла от источников, где будут применяться интеллектуальное управление графиком снабжения и платформа управления для контроля параметров, добавили в SPIC.
«Несмотря на то, что проект теплоснабжения от ядерного объекта все еще находится в зачаточном состоянии, он предоставит ценный опыт для дальнейшего продвижения аналогичных схем отопления по всей стране», – сказал Линь Боцян, глава Китайского института исследований в области энергетической политики Сямэньского университета.
АЭС «Хайян» в провинции Шаньдун уже имеет систему теплоснабжения, подключенную к двум действующим атомным энергоблокам, что стало первой коммерческой попыткой в Китае поставлять тепло от действующих объектов атомной энергетики. Система производит забор нерадиоактивного пара из второго контура энергоблока № 2 АЭС «Хайян». Затем этот пар подается через многоступенчатый теплообменник на теплообменную станцию на площадке.
SPIC запустила первый этап своего проекта по теплоснабжению от ядерного объекта в провинции Шаньдун в 2019 г. Он позволил обеспечить отопление 700 000 м2, после чего последовал второй этап в 2021 г., который обеспечил отопление 5 млн м2.
В настоящее время проводится третий этап строительства, который, как ожидается, начнет обеспечивать теплоснабжение уже в этом отопительном сезоне. Он охватит 30 млн м2 и, как ожидается, удовлетворит потребности в отоплении миллиона жителей. По словам SPIC, ожидается, что показатели выброса углерода снизятся в несколько раз.
В конечном итоге SPIC планирует расширить зону отопления на весь полуостров Цзяодун. «Строительство этой теплосети знаменует собой официальное начало первого в Китае проекта по строительству протяженной сети магистральных трубопроводов для теплоснабжения от ядерных объектов между городами префектуры, – говорится в сообщении SPIC. – Проект обеспечит межрегиональное взаимодействие и совместное использование источников тепла с нулевыми выбросами углерода».
Еще один проект отопления от ядерного объекта реализуется на юге провинции Чжэцзян, где в декабре 2021 г. был введен в эксплуатацию первый этап на базе АЭС «Циньшань».В настоящее время централизованное отопление от ядерного объекта обеспечивает 460 000 м2 жилья в трех жилых районах и 5 000 м2 квартир для почти 4 000 жителей округа Хайян. Этот проект также осуществляется в три этапа. Общая цель состоит в том, чтобы к 2025 г. расширить сеть теплоснабжения на площадь 4 млн м2, охватив основную территорию городского округа Хайян и всю территорию города Шупу.
Государственный министр Индии по науке и технологиям Джитендра Сингх (Фото: Twitter Джитендра Сингх)
Государственный министр Индии по науке и технологиям Джитендра Сингх объявил, что АЭС будет построена в штате Харьяна и станет первой на севере Индии. АЭС Gorakhpur Haryana Anu Vidyut Pariyojana (GHAVP) будет расположена в городе Горакхпур в районе Фатехабад примерно в 150 км к северу от Нью-Дели. Сингх сказал, что это решение соответствует приоритетной цели по увеличению ядерного потенциала Индии. В Министерстве по атомной энергии Индии (DAE) заявили, что одним из основных достижений действующего правительства станет строительство АЭС в других частях Индии, помимо южных штатов, таких как Тамилнаду и Андхра-Прадеш, или штатов на западе страны, таких как Махараштра, где расположено большинство действующих электростанций. Сингх также отметил, что DAE также получило разрешение на создание совместных предприятий с предприятиями государственного сектора (PSU) для размещения АЭС.
На АЭС GHAVP будет размещено два энергоблока с тяжеловодными реакторами под давлением (PHWR) мощностью 700 МВт(э). На сегодняшний день из общего объема выделенных средств в размере 206 млрд рупий ($2,48 млрд) было израсходовано в общей сложности 49 млрд рупий ($592 млн), что составляет около 23,8 %. По информации DAE, успешно продвигается строительство других основных зданий или сооружений АЭС. К ним относятся: насосная станция пожаротушения, аварийная насосная станция, зона хранения мазута, вентиляционная труба, подвесная емкость, здание управления распределительными устройствами и другие. Уже размещены заказы на поставку основного оборудования (компонентов) длительного цикла изготовления, такого как главные циркуляционные насосы, парогенераторы, коллекторы реакторов, верхние блоки перегрузочной машины, замедлитель и прочее оборудование теплообмена.
Художественное изображение здания реактора Pallas (Изображение: ANVS)
Управление по ядерной безопасности и радиационной защите Нидерландов (ANVS) выдало лицензию на строительство реактора Pallas в Петтене в муниципалитете Схаген. Агентство Министерства инфраструктуры и водного хозяйства Нидерландов (Rijkswaterstaat) в рамках «Закона о воде» также выдало разрешение на забор и сброс охлаждающей воды. Это означает, что разрешение на строительство зданий и трубопроводов охлаждающей воды, соответствии с «Законом об охране окружающей среды» (общие положения), также вступит в силу.
Реактор Pallas будет построен взамен существующего ядерного реактора с высокой плотностью нейтронного потока (HFR) мощностью 45 МВт(т). Реактор HFR, эксплуатируемый Группой по ядерным исследованиям и консультациям (NRG) от имени Объединенного исследовательского центра Европейского союза, был запущен в работу в сентябре 1960 г. Он обеспечил около 60 % европейского и 30 % мирового использования медицинских радиоактивных источников. Новый реактор Pallas «бассейнового» типа мощностью 55 МВт(т) сможет создавать нейтронный поток более эффективно и результативно, чем HFR.
Представители Pallas заявили, что заявка на лицензию на строительство была подана в ANVS и Департамент общественных работ в июне 2022 г. «после длительного процесса подготовки». Решение о финансировании всеобъемлющей программы Pallas обсуждается правительством и, как ожидается, будет принято в этом году. Министр здравоохранения, социального обеспечения и спорта поручил представителям Pallas продолжить подготовку проекта во избежание нежелательных задержек. Таким образом, подготовка к строительству котлована будет продолжена до принятия окончательного решения о финансировании.
В ANVS сообщили, что окончательное разрешение на строительство реактора Pallas ознаменовало собой «первое разрешение на строительство нового ядерного реактора, выданное в Нидерландах за последние десятилетия». Фонд подготовки к строительству реактора Pallas уже получил один отчет о воздействии на окружающую среду (MER), в котором рассматривается воздействие строительства реактора на окружающую среду. Фонд отправил этот отчет в ANVS вместе с заявкой на получение разрешения.
В ANVS отметили, что в ходе публичных консультаций по вопросу выдачи разрешений граждане и заинтересованные группы подняли вопросы относительно выбросов азота, которые также упоминались в отчете MER. В ответ представители Pallas представили дополнение к оценке воздействия на окружающую среду (EIA). Вопрос с азотом не подпадает под «Закон об атомной энергии» или обязанности ANVS, но подпадает под «Закон об охране природы». Pallas уже получил разрешение в рамках «Закона об охране природы», но информация о выбросах азота в настоящее время дополняется для завершения EIA.
«Наши лицензиаты и юристы много работали над рассмотрением заявки на получение лицензии от представителей Pallas, – сообщил член правления ANVS Марко Брюгманс.– А также провели предварительные консультации в отношении требований, предъявляемых к выдаче разрешений, и этот процесс проходил в течение нескольких лет. Представителям Pallas пришлось четко продемонстрировать, что реактор может работать безопасно, если он будет построен заявленным образом. Теперь, когда были предприняты все необходимые шаги, включая проведение консультаций, мы выдали разрешение на строительство и будем следить за тем, чтобы представители Pallas соблюдали установленные нами нормы».
В ANVS подчеркнули, что пока только получили разрешение на строительство, а для эксплуатации потребуется получить отдельное разрешение. «Прежде чем мы выдадим его, предстоит провести еще один этап рассмотрения». По сообщению ANVS, вероятнее всего, это произойдет в 2028 г.
Инфракрасное изображение из вакуумной камеры Wendelstein 7-X, показывающее распределение температуры на водоохлаждаемых перегородках дивертора (Изображение: MPI for Plasma Physics)
После успешного повторного ввода в эксплуатацию осенью 2022 г. стеллараторная установка термоядерного синтеза Wendelstein 7-X в немецком Институте физики плазмы Макса Планка (IPP) добилась значительного успеха. В 2023 г. был намечен оборот энергии в 1 ГДж, но уже сейчас исследователям удалось достичь 1,3 ГДж. Кроме того, установлен новый рекорд по времени затухания реакции при сохранении плазмы горячей в течение восьми минут.
Wendelstein 7-X – крупнейший в мире термоядерный стелларатор. Его целью является исследование пригодности таких объектов для производства электроэнергии. Стеллараторы отличаются от термоядерных реакторов токамаков, таких как Объединенный европейский токамак (JET) в Великобритании или ITER, строящийся во Франции.В то время как за основу токамака взята однородная тороидальная форма, в стеллараторе эта форма скручена в виде восьмерки. Это позволяет избежать проблем, с которыми сталкиваются токамаки, когда магнитные катушки, удерживающие плазму, становятся менее плотными на внешней стороне тороидального кольца.
Основная сборка установки Wendelstein 7-X была завершена в 2014 г., а первая плазма была произведена в декабре 2015 г. В конце 2018 г. эксперименты были временно прекращены после двух успешных этапов работ. Затем началась модернизация корпуса устройства получения плазмы. В ходе трехлетних ремонтных работ установка Wendelstein 7-X была оснащена в первую очередь водяным охлаждением элементов стенки и модернизированной системой нагрева.
Теперь система нагрева может выдавать в плазму в два раза больше энергии, чем раньше,и эксперименты с термоядерным синтезом можно проводить в новых диапазонах параметров. «Сейчас мы изучаем возможности достижения более высоких показателей энергии, – пояснил профессор доктор Томас Клингер, руководитель отдела по процессам переноса и динамики в стеллараторе института IPP. – При этом мы должны продвигаться постепенно, чтобы не перегрузить и не повредить установку».
В настоящее время исследователи достигли нового значимого события: впервые они смогли достичь энергооборота в 1,3 ГДж – значения, в 17 раз превышающего наилучшее значение, достигнутое до модернизации (75 МДж). В результате оборот энергии будет равен удвоенному значению тепловой мощности, умноженному на длительность разряда.
Инфракрасные изображения из вакуумной камеры Wendelstein 7-X показывают не саму плазму, а распределение температуры на водоохлаждаемых перегородках дивертора. Перегородки дивертора используются для рассеивания тепла от плазмы. При этом четко прослеживается определенная линия в центре, так называемая линия удара. Это место, где плазма соприкасается с дивертором, и температура имеет самые высокие значения.На отдельных участках регистрировалась температура до 600 °C (красные области). Диверторные плитки способны выдерживать температуру до 1 200 °C.
Для отвода наибольших тепловых потоков используются особо термостойкие диверторные перегородки. Они являются частью внутренней стенки, которая теперь охлаждается системой из 6,8 км водопроводных труб, установленных на завершающей стадии модернизации.В настоящее время ни одна другая установка термоядерного синтеза в мире не имеет такой полностью охлаждаемой внутренней стенки. Нагрев плазмы происходит благодаря работе трех компонентов: впервые установленного устройства нагрева ионов, нагрева путем впрыска нейтральных частиц и системы микроволнового нагрева электронов.
В настоящее время система микроволнового нагрева электронов имеет особое значение, поскольку она достигает больших значений по мощности в течение нескольких минут. Энергооборота в 1,3 ГДж удалось достичь при средней мощности нагрева 2,7 МВт, при этом разряд длился 480 с. Это также новый рекорд для Wendelstein 7-X и один из наилучших показателей во всем мире. До модернизации установка Wendelstein 7-X достигала максимального показателя по времени плазмы в 100 с при значительно меньшей мощности нагрева. В течение нескольких лет планируется увеличить оборот энергии до 18 ГДж, при этом плазма будет удерживаться стабильной в течение получаса.
‘Тепловой барьер’ предотвращает попадание вольфрама в плазму (Изображение: UKAEA)
В ходе экспериментов, проводимых на Объединенном европейском токамаке (JET) Управления по атомной энергии Великобритании (UKAEA) в Калхаме, удалось получить «чистую» плазму за счет создания теплового барьера.
Чтобы выдерживать интенсивное тепло, образующееся в процессе термоядерного синтеза, внутренние стенки токамака должны быть изготовлены из металлов с высокой температурой плавления, таких как вольфрам. Однако вольфрам может загрязнять и разбавлять плазму, когда горячая плазма взаимодействует со стенками установки. Образовавшиеся примеси могут чрезмерно охлаждать плазму, поглощая тепло, которое затем выходит из нее в виде света. Это уменьшает мощность реакций термоядерного синтеза в плазме.
Ученые из EUROfusion и UKAEA выяснили, что создание особого вида «теплового барьера» предотвращает попадание вольфрамовых загрязнений в ядро плазмы. Такой барьер напоминает тонкую кожу с внешней стороны плазмы, где создается большой перепад температуры, составляющий 20 миллионов градусов Цельсия. До демонстрации на JET этот способ поддержания «чистой» плазмы был чисто гипотетическим. Метод был опробован в рамках серии экспериментов, которые способствовали тому, что JET побил мировой рекорд получения устойчивой энергии термоядерного синтеза в 2022 г.
«Наши измерения показали, что мы на шаг ближе к решению одной из величайших научных задач нашего времени, – сказал доктор Энтони Филд, старший научный сотрудник UKAEA. – Плазма может защитить себя от вольфрамовых загрязнений, которые могут охладить ее, при условии поддержания на границе плазмы перепада температуры, составляющего 20 миллионов градусов Цельсия. Этот барьер не дает ионам вольфрама помешать нам в достижении условий термоядерного синтеза».
Полученные результаты будут использованы в работе на Международном термоядерном экспериментальном реакторе (ИТЭР), который в настоящее время строится в Сен-Поль-ле-Дюранс на юге Франции. Доктор Жоэль Майлу, руководитель целевой группы JET, сказала, что это был «основной результат, предсказанный теорией, который мы никогда раньше не наблюдали». Она объяснила: «При определенных условиях мы можем заставить плазму вытеснить металлические примеси к самой границе, чтобы они не охлаждали удерживаемую плазму, где происходит реакция термоядерного синтеза. Это важнейший компонент для обеспечения устойчивой высокой производительности синтеза в ITER».
Доктор Альберто Лоарте, руководитель научного отдела организации ITER сказал, что результаты подтверждают давний прогноз о том, что высокопроизводительные плазмы, необходимые для производства энергии термоядерного синтеза, могут очень эффективно оградить себя от примесей вольфрама, поступающих из стенок установки. «Это было очень сложно продемонстрировать экспериментальным путем, поскольку для этого в небольших современных токамаках необходимо достичь условий, приближенных к условиям ITER. Ученым JET удалось приблизиться к условиям ITER, чтобы увидеть этот новый эффект в действии. Это обеспечивает надежную основу для наших прогнозов поведения плазмы в реакторе ITER».
Доктор Атина Каппату, научный координатор экспериментов JET из немецкого Института физики плазмы Макса-Планка сказала: «Мы знали, что теория предсказывала, как ITER-плазмы могут использовать резкий перепад температуры для предотвращения проникновений примесей, но этого еще не было продемонстрировано на нашем устройстве. Было очень интересно увидеть, что мы можем создать условия, достаточно близкие условиям ITER, чтобы продемонстрировать этот эффект в плазмах JET и извлечь из этого пользу для решения вопроса по достижению высокой производительности синтеза».
В феврале 2022 г. токамак JET продемонстрировал рекордные 59 МДж устойчивой энергии термоядерного синтеза. Этого удалось достичь консорциуму экспертов, студентов и сотрудников EUROfusion со всей Европы при совместном финансировании Европейской комиссией. Углубленный анализ результатов серии экспериментов, проводимых на рекордных мощностях токамака JET, будет представлен на Конференции МАГАТЭ по термоядерному синтезу в октябре.
Завод по производству тяжелой воды в Неукене (Фото: Правительство Аргентины)
Аргентина будет экспортировать часть тяжелой воды, производимой на ее повторно введенном в эксплуатацию производственном предприятии в Неукене, для научных и медицинских целей. Большая часть тяжелой воды пойдет на поддержание работы трех АЭС страны. Завод также может быть модифицирован для производства чистых видов топлива, таких как аммиак и водород.
Предприятие в Неукене обеспечивало ядерную программу Аргентины с 1993 г., но в 2017 г. было законсервировано. «Имея мощность 200 т в год, это был крупнейший в мире подобный объект, и он остается одним из самых передовых», – сказала Адриана Серкис, президент Национальной комиссии по атомной энергии Аргентины (CNEA).
Министр по стратегическим вопросам Мерседес Марко дель Понт, член делегации, посетившей объект, заявила: «Аргентина обладает богатым научно-техническим потенциалом в сфере атомной энергетики, что создает возможности не только для осуществления энергетического перехода, но и для увеличения преимуществ для развития страны в целом».
Между CNEA и правительством провинции Неукен уже заключено соглашение о возобновлении работы предприятия. Они совместно владеют заводом, при этом контрольный пакет акций принадлежит Неукен.
Серкис сказала: «Сначала мы сосредоточимся на том факте, что одна из производственных линий могла продолжать производить тяжелую воду не только для продолжения работы наших трех АЭС, но и в качестве высокоценного экспортируемого товара». Согласно планам, первая производственная линия должна возобновить работу в 2025 г.
Согласно отчету компании BNamericas Неукен производит собственный аммиак для использования в процессе производства тяжелой воды, который можно продавать как отдельный продукт. Последующие производственные линии могут быть перепрофилированы для получения водорода. Это были бы низкоуглеродные товары, поскольку электростанция снабжается электроэнергией от близлежащей гидростанции мощностью 128 МВт(э), которая имеет возможности для расширения.
АЭС Аргентины – «Атуча I», «Атуча II» и «Эмбальсе» – потребуется около 485 т тяжелой воды до их планового закрытия. Остальная часть может быть отправлена на экспорт в другие страны, использующие тяжеловодные реакторы под давлением – потенциально: в Канаду, Китай, Индию, Румынию и Южную Корею. Это вещество также находит применение в ряде научно-технических областей, в том числе в качестве метки в медицинских исследованиях и различных видах спектроскопии.
