Достоинства и недостатки подземных размещений АЭС

—Суммарная стоимость  строительства, затраты на ликвидацию АЭС по окончанию срока службы, затраты на возмещение ущерба от возможной  катастрофической аварии типа чернобыльской, меньше чем у наземной АЭС. —При строительстве подземных станций  резко уменьшается потребность  в дорогостоящих конструкционных  материалах, например, металлах. Ведь основным несущим материалом, принимающим  нагрузки, становится сама земная порода, а внешние конструкции приобретают  преимущественно изолирующие функции. Вместо устройств с толстенными стальными стенками аппараты подземной ядерной энергетики должны быть шахтами и скважинами в земной породе, с забетонированными стенками и изнутри офутерованными специальными материалами.  Именно земная порода должна принимать на себя внутреннее давление этих аппаратов [1].

—Максимальная заводская  готовность всех блоков АЭС и минимальный  срок строительно-монтажных работ  на месте размещения [3].

—Транспортабельность блоков для труднодоступных регионов и  при их удалении после окончания  эксплуатации станции.

—Высокая компактность (малогабаритность) станции: для размещения АЭС с  двумя блоками КЛТ-40 (тепловая мощность одного блока 300 МВт,  электрическая  мощность 100  МВт)  необходима подземная  выработка 25*30*100 м [4].

—Высокие маневренные  характеристики ЯЭУ и полная автоматизация  процесса работы при минимуме квалифицированного обслуживающего персонала.

—Возможность эксплуатации АЭС в маловодных  (или безводных)  регионах,  в том числе при  больших сезонных перепадах температуры  окружающего воздуха.

—Длительная работа станции  без замены ядерного горючего.

—Экономическая выгода использования  ядерного горючего по сравнению с  традиционным. 

—Использование плутония позволяет резко сократить запасы оружейного плутония, т.е. с выгодой  решить одну из острейших проблем  коллективной безопасности.

—Сжатые сроки строительства. При сооружении ПАТЭС возможно одновременное  и независимое производство работ  по строительству штолен и изготовлению, сборке и испытаниям оборудования энергомодулей  в заводских условиях. Готовые  «под ключ» энергомодули доставляются к уже построенным штольням и  устанавливаются там для эксплуатации. Благодаря этому технологическому приему сроки строительства не превышают 4…5 лет, тогда как строительство  стационарных АЭС занимает не менее 8…10 лет, а аналогичных подземных  – 10…12 Энергомодуль после выработки  ресурса выкатывается из штольни, выведенная из эксплуатации реакторная установка  после выгрузки облученного ядерного топлива закатывается вглубь штольни  для длительного хранения, а остальное  нерадиоактивное оборудование отправляется на судоремонтный завод на переработку. Новые энергомодули взамен выработавших ресурс устанавливаются в те же штольни. Таким образом, помимо многократного использования однажды построенных штолен для размещения новых энергомодулей после окончания срока службы выработавших свой ресурс, значительно сокращаются и сроки создания замещающих энергоблоков. Кроме того, не требуется организации специальных мест хранения огромного количества радиоактивных материалов, образующихся при демонтаже выведенных из эксплуатации реакторных установок традиционных АЭС, и не требуется строительства новых подземных сооружений для размещения замещающих блоков подземных АЭС. Согласно оценкам стоимость вывода из эксплуатации ПАТЭС составляет около 300 тыс $ (определяется практически только затратами на проходку дополнительного пространства в штольнях) , что несопоставимо ниже других видов АЭС [1].

Многоцелевое  использование:

—Теплоснабжение. Глубина расположения рабочего парогенератора задает параметры  рабочего пара на поверхности.  Если использовать этот пар в схеме  городского теплоснабжения,  то глубина  этой отметки может быть около 200 метров, получаемый при этом пар  с давлением примерно 18 кгс/см вполне удовлетворяет требованиям городского теплоснабжения. При этом давлении пар поступает в домовые или  квартальные бойлерные, в которых  нагревает воду, поступающую непосредственно  в дома и квартиры,  а конденсат  из бойлерных самотеком вновь  поступает в систему парогенерации. Таким образом, здесь вообще нет  ни одного устройства с подвижными частями, что определяет высочайшую надежность такой схемы. В дома и  квартиры поступает горячая вода уже из четвертого контура циркуляции,  что дает абсолютные гарантии,  что  радиоактивность ни при каких  условиях не окажется внутри вашего дома. Такого рода система теплоснабжения может вполне размещаться прямо  под центром города для снижения тепловых потерь в теплосети при  полнейшей безопасности [2].

—Получение пресной воды. Парогенератор  рабочего пара может быть выполнен по схеме выпарного аппарата, работающего  на минерализованной воде.  В результате АЭС с ПРЯР может стать не только источником электроэнергии,  но и  источником пресной воды.  В этом случае нет особой нужды стремиться к высоким энергетическим показателям  АЭС, ибо их ухудшение будет одновременно означать увеличение производства пресной  воды, которая может быть не менее  ценным выходным продуктом, чем электроэнергия. Такая конструкция АЭС особенно важна для водонедостаточных  регионов, например, для Средней  Азии. АЭС с установленной мощностью 1 ГВт может дать 0,01 кубокилометра  пресной воды в год, что позволит при рациональной системе орошения (а наличие19 одновременно и большого количества электроэнергии позволяет это легко сделать) оросить более 100 тысяч гектаров земли [2].

—Хранение радиоактивных  отходов. Важным преимуществом подземного размещения АЭС является и возможность  хранения жидких и твердых радиоактивных  отходов в подземном пространстве в течение всего периода эксплуатации станции. Этим исключается необходимость  их транспортировки, что неизбежно  связано с риском аварии, чревато  облучением персонала и населения. Подземные выработки, где размещены  энергоблоки АЭС, могут использоваться как могильник радиоактивных  отходов  после вывода станции  из эксплуатации. Радиоактивные отходы – одна из основных проблем ядерной  энергетики, окончательно не решенная ни в одной стране. В большинстве  стран принят примерно одинаковый подход к выводу АЭС из эксплуатации, включающий три этапа. Первый этап – выгрузка отработавшего ядерного топлива, блокировка и герметизация трубопроводов и  запорной арматуры. Второй этап включает демонтаж радиоактивного и нерадиоактивного оборудования, консервацию оборудования, которое не может быть демонтировано  из-за высокой радиоактивности. Наконец, третий этап – окончательная разборка и утилизация оставшихся конструкций  и освобождение промплощадки АЭС. Причем, заключительный третий этап может быть выполнен не ранее,чем через 100 лет  после останова станции, а МАГАТЭ признает только его в качестве окончательного вывода АЭС из эксплуатации [7].

При снятии с эксплуатации подземной АЭС ее подземные помещения  могут быть использованы как могильник  радиоактивных отходов. После выгрузки отработавшего ядерного топлива  и слива теплоносителя подземные  выработки с радиоактивными отходами и радиоактивным оборудованием  заполняются породой и омоноличиваются. Расчеты показали, что в этом случае затраты на вывод АЭС из эксплуатации значительно (более чем в 10 раз) сокращаются  и, помимо того, отпадает необходимость контроля радиационной обстановки на промплощадке в течение длительного времени. Кроме того, подземное захоронение радиоактивных отходов в геологические формации рекомендовано МАГАТЭ, как наиболее перспективный метод [7].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Недостатки подземных размещений АЭС

 

—Загрязнение подземного пространства может оказаться еще опаснее, особенно если, радиоактивные вещества попадут в грунтовые воды.

— Необходимо полное изменение схемы и конструкции ядерно-энергетических устройств, изменение самой инженерной идеологии ядерной энергетики [2].

—Для того, чтобы исключить даже самое маловероятное появление радиоактивности на поверхности, схема энергетического использования ядерной энергии должна быть, как минимум, трехконтурной. Только в этом случае можно полностью гарантировать, что разрыв любого контура не приведет к выносу радиации на поверхность земли.

—Общие капитальные затраты на строительство атомной электростанции вырастают в 1,2–1,4 раза.

—Достоинства подземной атомной станции при этом в полной мере не реализуются, поскольку реактор остаётся связанным технологическими коммуникациями с наземным оборудованием (например, паропроводами). Циркулирующий в паропроводах теплоноситель подвергается воздействию радиации. Можно разместить под землю также и парогенераторы, чтобы выход к поверхности имели исключительно трубопроводы чистого пара, однако такой шаг ещё больше увеличит капитальные затраты, если сравнивать с наземной атомной электростанцией [3].

—Ограничение мощности для подземного энергоблока, которое связано с его размерами. Оболочкой подземного реакторного зала должно выдерживаться давление со стороны окружающих горных пород, то есть давление извне. Так что существуют определенные ограничения по габаритам зала, при превышении которых, естественно, оболочка станет непрочной. Увеличение толщины будет бесполезным, поскольку это вызовет внутренние напряжения у строительного материала, которые также приведут к снижению прочности.

Исходя из этого, реактор большого размера под землю поместить  невозможно, а небольшой по размерам не будет выработать большую мощность. Специалистами высказано мнение, что крупнейший подземный атомный  энергоблок имеет ограничение мощности не более 250–300 МВт [4].

—Отсутствие естественного охлаждения. У современных реакторов-новостроек есть конвективная система расхолаживания. Таким образом, в случае отказа всех систем охлаждения естественным путём корпус реактора будет обтекаться воздухом, который будет отбирать выделяемое тепло, а потом самотёком уносить его в атмосферу. То есть, даже при остановке всех насосов и отсутствии всего электроснабжения перегрева реактора не будет. На подземной атомной станции не удастся обеспечить охлаждение конвективной самотягой воздуха: для этого необходимо искать другие пути обеспечения безопасности [4].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

Итак, основными преимуществами подземного размещения АЭС являются: лучшая защита от внешних ЧС, терроризма, в случае аварии последствия для населения и экологии будут минимальны; возможность строительства вблизи населённых пунктов для снабжения теплом и пресной водой. Высокая модульность станции позволяет осуществлять строительство и демонтаж в кратчайшие сроки. Возможность использования подземных пространств для хранения радиоактивных отходов. Экономическая выгода в долгосрочной перспективе.

Основные недостатки: высокая стоимость при строительстве, низкая мощность, неотработанность технологий строительства и эксплуатации.     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемой литературы

 

1. Муратов О.Э. Подземные атомные теплоэлектростанции повышенной безопасности // Энергия: экономика, техника, экология, 2002, №11, с.19-23.

2.Юровицкий В. Подземная  ядерная энергетика [Электронный  ресурс]  — Режим доступа: http://www.yur.ru/technics/AtomStation.htm

3.Л.М.Векслер. “Сопоставление наземного и подземного расположения атомных станций, Апатиты, 1992.

4. Е.О.Адамов и др. Концептуальные  положения создания подземных  АЭС и выбор реакторных установок  для них, Апатиты, 1992.

5. Н.Н.Мельников, В.П.Конухин, В.А.Наумов. Подземные атомные электростанции. Апатиты, 1992.

6.Н.Н.Мельников и др. Подземное захоронение радиоактивных отходов. Апатиты, 1998.

7. В.И.Бурак, О.Э.Муратов  и др. Обращение с радиоактивными отходами и радиационная безопасность при выводе из эксплуатации ПАТЭС С.-Петербург, 2000.