В России
Выгодное повышение

«Росэнергоатом» завершил масштабную программу по повышению номинальной мощности своих наиболее современных энергоблоков с реакторами ВВЭР до 104% и теперь рассматривает возможность взятия новой, более амбициозной планки в 107-110%. Мотивы ясны: чем выше номинальная мощность, тем выше выработка, тем выше заработки. Тем более что вложения на киловатт при модернизации значительно ниже, чем при новом строительстве, а возврат на инвестиции, наоборот, выше. 

Увеличение мощности АЭС сверх номинальной является глобальным трендом последних примерно 30 лет: операторы быстро поняли, что повышение отдачи от действующих блоков равносильно строительству новых, но обходится заметно дешевле (подробно об этом мы писали чуть более года назад в майском номере. — Прим. ред.). Концерн «Росэнергоатом» занялся этой работой несколько позже, чем другие игроки, в 2004 году, когда был согласован запуск пилотного проекта на энергоблоке № 2 Балаковской АЭС. В 2007 году эта инициатива была оформлена в целую программу по увеличению выработки станций концерна, а через год началась опытно- промышленная эксплуатация пилота на повышенной мощности.

Реализация такой программы для «Росэнергоатома» стала и просто делом чести, ведь к тому моменту целый ряд АЭС, построенных по советским проектам в Восточной Европе, уже пережил комплекс работ по повышению тепловой мощности. Так, на АЭС «Ловииса» тепловая мощность двух энергоблоков была увеличена до уровня 109,1%, на АЭС «Пакш» (блоки № 1, 2, 4) — до 108%, на третьем блоке АЭС «Богунице» — до 104%, на двух блоках АЭС «Моховце» — до 104%. О том, как «Росэнергоатом» выполнял первый этап аналогичной программы, а также о планах по ее дальнейшему развитию рассказал на Международной технической конференции в конце мая замгендиректора концерна — директор по производству и эксплуатации АЭС Александр Шутиков.

«Итак, немного об истории вопроса, — начал вспоминать он. — Конечно, причиной была необходимость искать новые факторы и новые направления повышения энерговыработки. При этом играла роль и экономическая выгода — повышение мощности на 1 кВт обходится примерно в 10 раз дешевле, чем стоимость строительства 1 кВт новой мощности. Еще один фактор — это те работы по повышению мощности, которые были уже проведены к этому времени на атомных станциях советских проектов в Европе, да и во всем мире».

График перевода энергоблоков ВВЭР-1000 на работу с повышенной мощностью 104% Nном.На первых порах концерн поставил перед собой задачу по переводу блоков ВВЭР второго поколения на работу в режиме 104% от номинальной мощности. Всего у «Росэнергоатома» 10 блоков с ВВЭР-1000, все они переводились на повышенную мощность постепенно: пионером стал уже упомянутый энергоблок № 2 Балаковской АЭС, а замкнул этот процесс энергоблок № 4 Калининской АЭС и первый энергоблок этой же станции и второй Ростовской АЭС. Последние два блока в 2014 году планируется перевести из опытной эксплуатации в промышленную, четвертый блок проследует их путем после 2018 года. «Посмотрев на все наши энергоблоки, мы видим, что, казалось бы, недавно начата работа. Однако наработка составляет уже 36 реакторо-лет. Это уже большой срок, и можно уже сделать некоторые выводы», — сказал А. Шутиков.

По словам А. Шутикова, в ходе опытно-промышленной эксплуатации блока на повышенной мощности специалисты концерна проводят масштабные радиоэкологические и экологические исследования, проверяя состояние как наземных, так и водных экосистем; проводится постоянный производственный и радиационный контроль. «И надо сказать, что никакого заметного влияния или изменения влияния на окружающую среду за это время не зафиксировано, — заявил он. — По собранной статистике мы не видим никакого значительного влияния работы на повышенной мощности на дополнительные нарушения или отказы оборудования».

При этом специалисты на станциях ежегодно анализируют ряд параметров, которые предоставляются как в эксплуатирующую организацию, так и в регулирующий орган. «Это параметры именно реакторной установки. И мы видим, что на этом уровне мощности — 104%, — конечно, запасы достаточно большие. То же самое, если посмотреть все параметры по второму контуру — турбогенераторы, возбудители, турбины, — мы нигде не видим, по сути дела, достижения каких-то эксплуатационных пределов. Есть достаточно большой запас по всем значимым характеристикам оборудования», — отметил топ-менеджер концерна.

Не менее важна в этот период работоспособность систем аварийной защиты органов регулирования. О результатах наблюдений за этими параметрами также рассказал А. Шутиков: «Мы видим, что все работает и функционирует достаточно хорошо, нет никаких отклонений, а запасы по времени падения органов регулирования — я бы назвал их большими. И в процессе проведения ревизии оборудования каких-либо отклонений в операциях по органам регулирования СУЗ не было выявлено, все работает в штатном режиме».

Были выявлены и недостатки. В частности, при совмещении 18-месячных топливных циклов с работой на повышенной до 104% мощности обнаружилось, что под конец топливной кампании — примерно на 400-е эффективные сутки — линейное энерговыделение твэла может превысить максимально допустимый коэффициент запаса, а объемное энерговыделение в верхней части активной зоны будет неравномерным, рассказал А. Шутиков. По его словам, этот вопрос «Росэнергоатом» совместно с ОАО «ТВЭЛ» и ОКБ «Гидропресс» решают как в теоретической, так и в практической части. Во-первых, партнеры изучают, можно ли поднять значения линейного энерговыделения для работы реактора в 18-месячном топливном цикле и на увеличенной мощности, сняв излишний консерватизм, и работают над обоснованием безопасности эксплуатации при новых повышенных кривых (завершение этих работ запланировано на сентябрь 2014 года). А во-вторых, готовится внедрение ТВС с профилированными по высоте твэгами — опытную партию ТВС-2М на блоке № 2 Балаковской АЭС планируется опробовать в 2015 году.

Результаты эксплуатации при работе на повышенной мощности.Подводя итоги эксплуатации блоков ВВЭР-1000 на повышенной номинальной мощности, замгендиректора концерна отметил, что по факту основные параметры реакторной установки, активной зоны, равно как и турбоагрегата с конденсатно-питательным трактом, не превышали установленных пределов. А основные электрические параметры турбогенератора и возбудителя, а также температуры окружающих сред находились в рамках номинальных значений и величин.

Результаты же в киловатт-часах и деньгах еще более наглядные. А. Шутиков привел такие данные: за период реализации программы с 2008 по 2013 год работа на повышенной мощности реакторов ВВЭР-1000 позволила концерну выработать дополнительно 11,5 млрд кВт.ч. При этом четверть этого объема была произведена в 2013 году. По нашим подсчетам, при условии, что весь этот объем был продан по средней за год свободной цене оптового рынка, концерн дополнительно получил в прошлом году порядка 3 млрд рублей выручки. Для сравнения: стоимость всей программы модернизации, которая потребовалась для увеличения номинальной мощности, составила 2,7 млрд рублей.

Значения параметров ТГ и возбудителя.Еще в ходе реализации программы по повышению мощности до 104% руководство концерна задумалось о необходимости ее увеличения до 107-110%, сообщил А. Шутиков: «Почти что параллельно, с разрывом, может быть, в пару-тройку лет, были подготовлены и документы, необходимые для дальнейшей работы». Для реализации пилотного проекта по программе «107-110%» была выбрана также Балаковская АЭС, только блок № 4. «И здесь перед нами были три вопроса: может ли реактор, то есть активная зона, выйти на 110% или это будут 107%; может ли парогенератор при тех же самых условиях по влажности пара вытянуть эти 107% или 110%; третий момент — это уже так называемый хвост, турбинный генератор, что с ним будет при этих мощностях», — рассказал директор по производству и эксплуатации концерна.

Прирост выработки энергии за счет повышения мощности блока.В результате выполненных НИОКР, направленных на обоснование и определение объема необходимой модернизации, была создана конструкция ТВС-2М с перемешивающими решетками для повышения запаса до кризиса теплоотдачи. «Была разработана новая кассета, в которой будут установлены четыре дополнительные решетки типа «Прогон» и типа «Вихрь». Одна из них предназначена для того, чтобы выровнять теплоноситель между рядами тепловыделяющих элементов, и вторая решетка служит для того, чтобы путем турбулизации потока сорвать паровую пленку с поверхности твэла», — описал А. Шутиков. Эти ТВС уже изготавливает ТВЭЛ, первую партию кассет — на одну треть активной зоны — предполагается доставить на Балаковскую АЭС в текущем году. Кроме того, НИОКР показали, что при повышении мощности до 110% от номинальной модернизация корпуса реактора и внутрикорпусных устройств не требуется.

Однако еще в ходе НИОКР по предыдущему этапу программы была выявлена необходимость модернизации парогенераторов. «По парогенератору было не совсем ясно, сможет ли он в условиях сохранения той же самой влажности пара на выходе, то есть не более 0,2%, провести соответствующий расход пара. В этом случае были проведены разные моделируемые расчеты, и главным конструктором предложена модернизация парогенератора», — сообщил А. Шутиков. «Откровенно говоря, эта работа немного затянулась, — поделился он. — Мы ожидали ее завершения в прошлом году, но, видимо, есть сложности именно с точки зрения моделирования, с точки зрения точных расчетов. Наконец, мы в этом году сделали модернизацию одного парогенератора на четвертом блоке и планируем до конца года выполнить испытания. Эта работа запланирована после ППР».

Если же работоспособность парогенераторов на мощности 110% подтвердится, перед концерном встанет новый вопрос, что делать с генератором, и ответ на него должен быть получен уже в текущем году. «Если это будет 107%, то данный генератор сможет после модернизации взять эту нагрузку. Если это будет 110%, то, конечно, нам нужен новый генератор», — объяснил развилку топ-менеджер концерна. По его словам, работу по этому вопросу «Росэнергоатом» ведет и с конструкторами генераторов, и с «Силовыми машинами». «По нашему мнению — и это был бы лучший вариант, — необходимо сохранить генератор в этих же габаритных размерах. Тем не менее это очень сложная задача — при том, что мощность его должна быть порядка 1,15 тыс. МВт», — сказал он.

По турбине же подобных вопросов не возникает: ее конструкционные особенности позволяют при необходимой модернизации выдавать 1,1 – 1,15 тыс. МВт. «Мы планируем с текущего года, с этой кампании, начать загрузку активной зоны новыми твэлами, завершить ее в 2018 году и в 2018 году уже выйти на испытания блока в работе на тепловой мощности 107% от номинальной и, возможно, 110%», — заключил А. Шутиков.

Екатерина ТРИПОТЕНЬ

 

28.07.2014

Комментарии 0

Войдите или  зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии

Комментарий эксперта

Комментарий эксперта: 

Markov_PrInc

директор департамента по эксплуатации АЭС с ВВЭР концерна «Росэнергоатом»:

Программа по работе энергоблоков ВВЭР на повышенной мощности является частью большой программы по увеличению выработки электроэнергии на действующих энергоблоках АЭС концерна «Росэнергоатом». Эта масштабная программа состояла из нескольких подпрограмм. Первая — это увеличение мощности на АЭС с ВВЭР-1000, и фактически эта программа уже выполнена, недавно была завершена, у нас все блоки, участвовавшие в программе, работают на мощности 104% от номинальной. В этой программе раньше не было четвертого энергоблока Калининской АЭС, но буквально в июне должны быть уже выполнены необходимые испытания по повышению мощности. Теперь мы анализируем перспективы дальнейшего повышения мощности до 107-110% на АЭС с ВВЭР-1000. Пилотным здесь является блок № 4 Балаковской АЭС.

Второе — это повышение мощности на АЭС с ВВЭР-440 на блоках № 3 и 4 Кольской АЭС. Речь идет о повышении мощности сразу до 107%. Четвертый блок уже отработал несколько топливных кампаний на этой мощности, и сейчас мы получаем разрешение на промышленную эксплуатацию, документы поданы в Ростехнадзор. Третье — это повышение КПД турбины и вообще второго контура. И четвертое — это переход АЭС с ВВЭР-1000 на 18-месячный топливный цикл. Идея 18-месячной топливной кампании, когда мы ее разрабатывали, уже подразумевала, что блоки ВВЭР-1000 будут работать на повышенной мощности.

Возвращаясь к работе на повышенной мощности, хочу отметить, что было принято решение эту программу на РБМК не внедрять в связи с проблемой по распуханию графита, несмотря на то что эту проблему уже решили. Вообще, программа распространяется только на блоки второго поколения. А блоки первого поколения — № 1 и 2 на Кольской АЭС, № 3, 4 и 5 на Нововоронежской АЭС — в программе не участвуют.

Реализация программы по повышению мощности обошлась где-то в 300 млн рублей на каждый блок. В основном эти средства были направлены на модернизацию оборудования или его замену. Например, в первую очередь меняли систему внутриреакторного контроля, которая очень дорогая и стоит порядка 50-60 млн рублей. Таково было требование главного конструктора и научного руководителя для того, чтобы повысить точность измерений параметров активной зоны реактора. Но у этих инвестиций в модернизацию очень высокая окупаемость. И в целом с точки зрения экономического эффекта результаты программы определенно положительные.

Что касается взаимодействия с регулятором, то у нас состоялось необходимое взаимодействие. Все необходимые документы, обосновывающие возможное повышение мощности до 104%, были предоставлены и своевременно рассмотрены Ростехнадзором в соответствии с административным регламентом.

 

Dolgov_PrInc

директор департамента ОАО «ТВЭЛ»:

Концерн «Росэнергоатом» является нашим основным заказчиком ядерного топлива. Одной из основных задач, которые концерн ставит перед нами, является обоснование работоспособности топлива ВВЭР-1000 при мощности 104% при 18-месячном топливном цикле и для реакторов ВВЭР-440 на мощности 107%. Данная задача уже практически решена. Следующим этапом является обоснование работоспособности топлива для ВВЭР-1000 при мощности 107% и в перспективе до 110% от номинальной.

В настоящее время основным топливом для ВВЭР-1000 являются ТВСА-Plus разработки ОКБМ и ТВС-2М разработки «Гидропресса». ТВСА-Plus эксплуатируются на четырех блоках Калининской АЭС, ТВС-2М — на четырех блоках Балаковской АЭС и двух блоках Ростовской АЭС. Обе кассеты унифицированы по топливному пучку и обладают идентичными технико-экономическими характеристиками, которые позволили поднять мощность до 104%, реализовать 18-месячный топливный цикл. Топливо обосновано для выгорания в твэлах до 72 МВт сут. / кг U.

Начиная с 2000 года при поддержке концерна «Росэнергоатом» мы выполнили достаточно обширную программу по опытной эксплуатации различных модификаций топлива ТВСА и ТВС-2. В настоящее время эти программы в основном завершены, мы имеем топливо, которое в том числе отправлено в горячие камеры для исследований, мы имеем результаты эксплуатации, визуальных осмотров и послереакторных исследований. Все это послужило основой для очередного шага по модернизации, по усовершенствованию ядерного топлива для реакторов ВВЭР-1000. На сегодняшний момент мы считаем перспективной конструкцией ТВС четвертого поколения, она существует в двух вариантах: разработки ОКБ «Гидропресс» и ОКБМ. Мы постарались максимально унифицировать обе конструкции. ТВС четвертого поколения позволят нам увеличить загрузку двуокиси урана до 568 кг, что, в свою очередь, дает преимущества эксплуатации в виде увеличения длительности кампании (на 8%), либо сокращения количества ТВС подпитки (на 10%), либо уменьшения среднего обогащения подпитки.

 

Аналитика