РУТА - одноцелевая реакторная установка для производства тепловой энергии. Установка спроектирована для теплоснабжения городов и поселков в топливодефицитных районах с продолжительным отопительным периодом. Возможно эффективное использование установки РУТА в составе опреснительной станции в качестве источника тепла для термической дистилляции морской воды.
В 1990-х годах были выполнены проектные разработки и проведены технико-экономические исследования для вариантов РУ РУТА тепловой мощностью от 20 до 70 МВт. Характерные этапы этих работ:
- разработан эскизный проект РУТА-55 (1992 г.) и подготовлен технико-экономический доклад по атомной станции теплоснабжения (ACT) РУТА 4x55 МВт (тепл.) для г. Апатиты Мурманской обл. (1994 г.);
- проект РУТА получил одобрение НТС Минатома и Миннауки РФ (1993 г.);
- проект РУТА занял первое место в своей мощностной группе на конкурсе Ядерного общества (1994 г.);
- ИНЭИ РАН в сотрудничестве с НИКИЭТ и ФЭИ проведены специальные предмаркетинговые исследования, подтвердившие возможность эффективного использования ACT РУТА тепловой мощностью 50-70 МВт в существующих теплосетях северных и восточных регионов России (2000 г.);
- в рамках Программы координированных исследований МАГАТЭ по ядерному опреснению выполняются технико-экономические исследования и оптимизация параметров реактора для ядерного опреснительного комплекса на базе реактора РУТА (1998-2001 гг.).
Основой установки является водо-водяной реактор бассейнового типа с воздушной средой атмосферного давления в надводном объеме корпуса. Он разработан на базе реакторов исследовательского назначения и представляет собой специальную энергетическую модификацию аппаратов этого типа. В активной зоне реактора используются шестигранные ТВС со стержневыми твэлами. Топливо - двуокись урана с 4 %-ным обогащением по 235U. Оборудование первого контура скомпоновано в корпусе (баке) реактора и работает при давлении, близком к гидростатическому. Первичные теплообменники пластинчатого типа выполняются из алюминия. Возможны режимы работы реактора с естественной и принудительной циркуляцией теплоносителя первого контура.
Низкие параметры теплоносителя и простота конструкции обеспечивают высокую надежность реакторной установки РУТА. Повышенный уровень безопасности установки определяют следующие основные свойства:
- отсутствие избыточного давления в баке реактора;
- большая теплоаккумулирующая способность воды в баке;
- интегральная компоновка оборудования первого контура в баке;
- естественная циркуляция теплоносителя в первом контуре в широком диапазоне мощностей;
- низкая напряженность активной зоны (20 кВт/л);
- развитые свойства саморегулирования мощности за счёт отрицательных обратных связей;
- запирающее соотношение давлений в трех контурах реакторной установки (Р1<Р2<Р3), исключающее возможность попадания радиоактивных продуктов в контур потребителя.
В атомной станции теплоснабжения с реакторной установкой РУТА тепловая энергия передается потребителю через промежуточный контур и используется для нагрева воды в сетевых теплообменниках. С учетом низкого температурного потенциала генерируемой реакторной установкой тепловой энергии целесообразно в системах теплоснабжения использовать установку РУТА совместно с неядерным пиковым источником тепла, например, с пиковой котельной на органическом топливе, бойлерами ТЭЦ и т.д. Сетевая вода после нагрева в сетевых теплообменниках ACT может, если это необходимо, подаваться затем на пиковые подогреватели для дополнительного нагрева воды в соответствии с графиком регулирования тепловой нагрузки. При такой схеме теплоснабжения потребление органического топлива может быть уменьшено на 70-90 % (в зависимости от мощности ACT и графика тепловой нагрузки).
Продольный разрез реакторной установки РУТА
Экономический эффект обеспечивается как резким сокращением затрат на дорогое в доставке топливо, так и высоким значением КИУМ реакторной установки. Невысокие удельные капитальные затраты, являющиеся следствием простоты конструкции реакторной установки и ее систем, способствуют формированию низкой себестоимости тепловой энергии.
Разработка и внедрение проекта РУТА позволит создать конкурентоспособный источник тепла для централизованного теплоснабжения и опреснительных систем и обеспечить существенное уменьшение расхода органического топлива и снижение стоимости тепловой энергии.
Ю. А. Мишанина
