Анализ применения естественной циркуляции охлаждающих сред в судовых реакторных установках

В работе проанализированы проектные решения по использованию естественной циркуляции для расхолаживания активных зон плавучих объектов с ядерной энергетической установкой при различных начальных условиях. Отмечается, что важнейшим свойством реакторных установок атомных судов является заложенные в проект возможности по обеспечению естественной циркуляции теплоносителя в аварийных ситуациях, а также при работе на мощности. Это позволяет снизить зависимость безопасности реакторных установок от технического состояния источников электропитания. В настоящее время в реакторных установках также широко используется естественная циркуляция вспомогательных охлаждающих сред в пассивных системах безопасности. К ним относятся системы аварийного охлаждения реактора при помощи цистерны аварийного расхолаживания в том числе с использованием промежуточных теплообменников, снижения аварийного давления в защитной оболочке при аварии с большой течью теплоносителя, охлаждения корпуса реактора в запроектной аварии с образованием кориума. Предложен метод предварительного анализа возможности реакторной установки по обеспечению естественной циркуляции теплоносителя, позволяющий сопоставлять различные конструктивные решения, способствующие увеличению расхода теплоносителя при естественной циркуляции. Показано, что для работы реакторной установки в стояночном режиме и на энергетических уровнях мощности при естественной циркуляции теплоносителя целесообразным является переход к кипящим реакторам. Широкое применение получили пассивные системы безопасности с использованием естественной циркуляции на новых атомных судах пр. 20870, 22220, 10510. Прогнозируется дальнейшее развитие систем безопасности, использующих естественную циркуляцию для перемещения охлаждающих сред.

1. Королёв В. И. Анализ новых технических решений по реакторной установке «РИТМ 200» в пр. 22220 универсальных атомных ледоколов / В. И. Королёв // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. — 2022. — Т. 14. — № 6. — С. 945–960. DOI: 10.21821/2309-5180-2022-14-6-945-960.

2. Саркисов А. А. Безопасное развитие атомных энергетических технологий в Арктике: перспективы и подходы / А. А. Саркисов, С. В. Антипов, Д. О. Смоленцев [и др.] // Известия высших учебных заведений. Ядерная энергетика. — 2018. — № 3. — С. 5–17. DOI: 10.26583/npe.2018.3.01.

3. Пейч Н. Н. О возможности совершенствования систем аварийного охлаждения реакторных установок плавучих объектов / Н. Н. Пейч, Д. Н. Шаманов, А. В. Гравшин // Актуальные проблемы морской энергетики: материалы Восьмой междунар. науч.-техн. конф. — СПб.: СПб. гос. морской техн. ун-т, 2019. — С. 326–329.

4. Кудинович И. В. Интегральные водоохлаждаемые реакторы с пароконденсатным циклом и естественной циркуляцией теплоносителя для объектов морской техники Морские интеллектуальные технологии / № 4 том 3, 2020 / № 4 part 3, 2020, с. 146–151 DOI: 10.37220/MIT.2020.50.4.055.

5. Зверев Д. Л. Реакторные установки для атомных ледоколов. Опыт создания и современное состояние/ Д. Л. Зверев, Ю. П. Фадеев, А. Н. Пахомов [и др.] // Атомная энергия. — 2020. — Т. 129. — № 1. — С. 29–37.

6. Зверев Д. Л. Опыт создания и перспективы развития ядерных энергетических установок для ледокольного флота и энергообеспечения / Д. Л. Зверев, Ю. П. Фадеев, А. Н. Пахомов, В. И. Полуничев // Атомная энергия. — 2018. — Т. 125. — № 6. — С. 318–322.

7. Пат. 2307981 Российская Федерация, МПК F22B 1/00. Парогенерирующее устройство / М. Г. Хорьков, И. В. Кудинович, В. А. Воронцов; заяв. и патентообл. ФГУП «ЦНИИ им. акад. А. Н. Крылова». — № 2006100718/06; заявл. 10.01.2006; опубл. 10.10.2007, Бюл. 28.

8. Пат. 2732857 Российская Федерация, МПК G21C 15/00. Система пассивного отвода тепла реакторной установки / Н. Н. Пейч, Д. Н. Шаманов, Д. А. Алексеев; заяв. и патентообл. СПб. гос. морской техн. унт. — № 2019140364; заявл. 01.11.2018; опубл. 23.09.2020, Бюл. № 27.

9. Пат. 2740786 Российская Федерация, МПК G21C 15/18. Система пассивного отвода тепла реакторной установки / Н. Н. Пейч, Д. Н. Шаманов, Д. А. Алексеев; заяв. и патентообл. СПб. государственный морской технический университет. — № 2020113851; заявл. 03.04.2020; опубл. 21.01.2021, Бюл. № 3.

10. Пейч Н. Н. Исследование влияния высоты циркуляционного тракта на гидравлические характеристики систем пассивного отвода тепла морских атомных установок / Н. Н. Пейч, Д. Н. Шаманов, А. В. Гравшин // Морские интеллектуальные технологии. — 2018. — № 4–1 (42). — С. 140–143.

11. Гравшин А. В. Разработка и исследование систем пассивного отвода теплоты со струйными средствами циркуляции для судовых реакторных установок: дис… канд. техн. наук / А. В. Гравшин; науч. рук. В. В. Кожемякин— СПб., 2024. — 23 с.

12. Аполлова А. В. Разработка системы пассивного отвода тепла со струйными средствами циркуляции: дис. … канд. техн. наук / А. В. Аполлова; науч. рук. Н. Н. Пейч. — СПб., 2020. — 25 с.