РИТМ-200

РИТМ-200 — российский водо-водяной ядерный реактор, разработанный в ОКБМ имени И. И. Африкантова. Предназначен для установки на атомных ледоколах и перспективных плавучих атомных электростанциях производства «ЗиО-Подольск».

Реакторная установка РИТМ-200
Тип реактора водо-водяной
Назначение реактора судовой двигатель
электроэнергетика
Технические параметры
Теплоноситель вода
Топливо диоксид урана
Тепловая мощность 175 МВт
Электрическая мощность 55 МВт
Разработка
Научная часть ОКБМ имени И. И. Африкантова
Предприятие-разработчик ОКБМ имени И. И. Африкантова
Строительство и эксплуатация
Местонахождение Ледоколы типа ЛК-60Я
Перспективная ПАТЭС
Пуск 2017 год
Построено реакторов 6

В июне 2016 года первая энергетическая установка с двумя реакторами для первого атомного ледокола проекта 22220 типа «Арктика» (ЛК-60Я) доставлена на строительную площадку ледокола[1].

Конструкция

Реакторная установка (РУ) РИТМ-200 выполнена по двухконтурной схеме. Отличительной особенностью реактора являются 4 парогенератора, интегрированные в корпус активной зоны (традиционно парогенераторы делают в отдельном корпусе, соединённом с корпусом активной зоны трубопроводами теплоносителя первого контура; интегральная компоновка уменьшает материалоёмкость и габариты установки, снижает риск утечек из первого контура реактора, облегчает монтаж и демонтаж установки). 4 главных циркуляционных насоса расположены вокруг корпуса реактора[2].

Реактор будет обладать тепловой мощностью 175 МВт, обеспечивая мощность на валу двигательной установки 30 МВт (в транспортном варианте) или 55 МВт электрических (в энергетическом варианте). В целях соблюдения принципа нераспространения ядерного оружия, обогащение урана ограничено 20 %. Перезагрузка топлива от 7 до 10 лет, при запланированном сроке эксплуатации 40 лет[3].

Относится к 4-му поколению реакторных установок гражданского судового класса. В отличие от 3-го поколения (КЛТ-40С семейство) осуществлён переход от блочной компоновки к интегральной. В комплексе с применёнными решениями достигается 2-кратное массовое (3800 т → 2200 т) и габаритное совершенство (12 × 17,2 × 12 → 6 × 13,2 × 15,5).

Основополагающие решения:

  1. ядерная энергетическая установка (ЯЭУ) имеет в своём составе 2 реакторные установки (РУ) на базе водо-водяного реактора интегрированного типа тепловой мощность 175 МВт, расположенные в индивидуальных защитных оболочках (ЗО).
  2. Выработка пара (248 т/ч каждой РУ) осуществляется по традиционной и отработанной двухконтурной схеме путём передачи тепла от воды первого контура к воде и пару 2-го контура в парогенераторе.
  3. Обеспечение безопасности РУ РИТМ-200 базируется на следующих принципах:
    • Высокая тепло-аккумулирующая способность.
    • Естественная циркуляция теплоносителя 1-го контура, достаточная для расхолаживания реактора.
    • Минимальная протяжённость трубопроводов 1-го контура
    • Применение ограничения истечения в малых патрубках.
    • Больший по сравнению с блочной схемой объём теплоносителя 1-го контура в корпусе реактора увеличивают резерв времени до осушения активной зоны (АЗ) при аварии с течью теплоносителя 1-го контура.
  4. Снижение плотности потока нейтронов на корпус позволяет увеличить радиационный ресурс ПГБ и снизить температуру при гидравлических испытаниях.
  5. Введение систем безопасности, работающих по активному и пассивному принципу.

Парогенерирующий блок

В основу проекта РУ РИТМ-200 положен парогенерирующий блок (ПГБ) интегрированного типа с принудительной циркуляцией, расположением кассет ПГ внутри корпуса, а ЦНПК в отдельных выносных гидрокамерах и активной зоной с увеличенным энергоресурсом.

Наименование Количество
Активная зона 1
Парогенератор 4
ЦНПК 4
Привод СУЗ КГ 12
Привод СУЗ АЗ 6

Активная зона

В проекте использована активная зона кассетного типа с металлокерамическим топливом повышенной ураноёмкости, по сравнению с интерметаллидным топливом, удовлетворяющее требованию нераспространения ЯО.

Характеристика Значение
Ресурс, ч 75 000
Срок службы, лет 12
Размеры Dс × H 1600 × 1200
Энергоёмкость, ТВч·ч/м3 2,13
Количество ТВС, штук 199
Загрузка 235U, кг 438
Среднее обогащение, % < 20
Удельный расход 235U, г/(МВт·сут) 2,3

Парогенератор

В РУ применён высокоэффективный парогенератор (ПГ), удельная паропроизводительность которого более чем в 2 раза выше эксплуатирующихся змеевиков. Конфигурация парогенерирующих кассет позволяет компактно разместить их в корпусе ПГБ. Компактность ПГБ позволяет уменьшить массогабаритные размеры, что сокращает объём и продолжительность работ по монтажу непосредственно на судостроительном заводе, а также повышает качество изготовления ПГБ благодаря завершению всех работ на машиностроительном заводе. При этом упрощается и утилизация объекта, благодаря возможности выгрузки ПГБ целиком, с минимальным объёмом демонтажных работ.

Наименование Значение
Количество кассет ПГ 12
Длина активной части, мм 2000
Площадь теплообменной поверхности, м2 93,2

Насосы

Насосы традиционного исполнения, лопастной, одноступенчатый с герметичным асинхронным электродвигателем. Изменение частоты вращения осуществляется за счёт преобразования частоты питающего тока.

Приводы системы управления защитой (СУЗ)

Группа исполнительных механизмов аварийной защиты (АЗ) предназначена для быстрого глушения реактора и поддержания его в подкритическом состоянии в аварийной ситуации.

Группа исполнительных механизмов компенсирующих групп (КГ) предназначено для компенсации избыточной мощности реактивности в режимах пуска, работы на мощности и остановки реактора.

Приводы СУЗ[что?] РУ РИТМ-200 созданы на базе приводов КЛТ-40С. Особенностями СУЗ РУ РИТМ-200 являются:

  • увеличенный ресурс и срок службы.
  • увеличенная длина рабочего хода органов.

Применение

Предназначен для установки на ледоколах и перспективных плавучих атомных электростанциях[2][4].

Рассматривается возможность установки РИТМ-200 на плавучих энергоблоках (ПЭБ) проекта 20870.
Эти же реакторы «Росатом» планирует установить на Модернизированный плавучий энергоблок (МПЭБ) для энергоснабжения Баимского ГОКа на Чукотке.[5][6]

Также, на основе реактора РИТМ-200 предполагается строить АЭС малой мощности. В 2018 году ОКБМ имени И. И. Африкантова и Государственный специализированный проектный институт (ГСПИ, входит в ГК «Росатом») разработали проект двухблочной АЭС с реакторами РИТМ-200; он одобрен, сейчас рассматриваются варианты строительства АЭС малой мощности[7].

Поколения, перспективы и предыстория

Гражданские реакторы ОКБМ Африкантова

Реактор Поколение Компоновка Мощность(тепловая) Суда / кол-во РУ Масса реактора Масса ЯЭУ* (т), размер д×ш×в (м) Физ размеры одного реактора, д×ш×в (м)
ОК-150 1 Петлевая компоновка РУ 90 «Ленин» / 3
ОК-900;

ОК-900А

 2 РУ с блочной компоновкой ПГБ 159;

171

 «Ленин»; / 2

«Арктика» /2, «Сибирь» /2, «Россия» /2,

«Советский Союз» /2, «Ямал» /2, «50 лет Победы» /2

 —;

2603, 7,6×13,3×20
КЛТ-40;

КЛТ-40М;

КЛТ-40С

 3 РУ с блочной компоновкой ПГБ 135;

171;

150

 «Севморпуть»; / 1

«Таймыр» «Вайгач»; / 1

ПАТЭС / 2

 —;

—;

—;

 —;

—;

3743, 12×17,2×12
РИТМ-200;

РИТМ-200Б(проект)

РИТМ-400(проект)

 4 РУ с интегрированной компоновкой ПГБ 175;

209;

350

 ЛК-60Я / 2, новое поколение ПАТЭС (РИТМ-200М)

мелкосидящее судно

ЛК-110Я / 2

 1000;

1200;

1400

 2 × 1220, 6×13,2×15,5;

1 × 1300т, 7,2×7,2×16;

2 × 2020, 9×9×17;

 6 × 6 × 15,5;

7,2 × 7,2 × 16;

7 × 7 × 15,5

*Масса ЯЭУ (ядерная энергетическая установка) — масса 2 или 3 реакторов с биологической защитой и защитой между собой.

Параметры
  • Период непрерывной работы — 26 000 часов.
  • Срок между перезагрузками — до 10 лет.
  • Назначенный срок службы — незаменяемого оборудования — 40 лет, заменяемого оборудования — 20 лет.
  • Назначенный ресурс — незаменяемого оборудования — 320 000 часов, заменяемого оборудования — 160 000 часов.
  • Обогащение топлива — не более 20 %.
  • Коэффициент использования установленной мощности — 0,65.
  • Рабочее давление первого контура, МПа — 15,7;
  • Температура первого контура — 277 на вход, 313 на выход;
  • Расход теплоносителя первого контура через активную зону, 3250 тонн в час;
  • Паропроизводительность — 248 тонн в час (295 °C, 3.82 МПа)
  • Размеры для двух РУ в пределах защитной оболочки (ЗО) — 6 × 13,2 × 15,5 метров.
  • Физический размер — 6 × 6 метров с полной массой около 1000 тонн. Интегрированный корпус ПГБ (паро-генерирующий блок), позволивший существенно снизить массу и габариты РУ в пределах ЗО.
  • Низкообогащённая кассетная активная зона, по конструктивному исполнению аналогичная активной зоне реактора КЛТ-40С РУ ПАТЭС, обеспечивающая высокую продолжительную работу без перезарядки и выполнение требований нераспространения.
  • Увеличенный ресурс и срок службы основного оборудования до заводского ремонта.
  • Увеличены резервы времени для принятия решений в аварийных ситуациях.

См. также

Ссылки

Примечания
  1. «Атомэнергомаш» завершил изготовление реакторной установки «РИТМ-200»
  2. РИТМ-200, буклет «ОКБМ Африкантов» (недоступная ссылка)
  3. Small nuclear reactors for power and icebreaking.
  4. ПАТЭС.
  5. Сахалин затянуло в водород. «Росатом» может выпускать его с помощью плавучих АЭС // "Коммерсантъ" №72 от 23.04.2021
  6. Росатом построит четыре энергоблока для Баимского ГОК почти за 200 млрд рублей. Плавучие энергоблоки должны быть поставлены заказчику в срок до 31 июля 2031 года // ТАСС, 2 ноя 2021
  7. Где в России могут построить АЭС малой мощности с РИТМ-200 // strana-rosatom.ru
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.