Использование подземного пространства

Атомные электростанции

Многочисленными отечественными и зарубежными исследователями показано, что строительство и эксплуатация подземных АЭС (ПАЭС) являются более безопасными, экологически и экономически выгодными по сравнению с наземными вариантами [Мостков, Кирилов, Николаев, 1985; Юфин , 1989; Мостков, Дмитриев, Рахманинов, 1993; Котенко , Морозов, Петров, 1999]. Это подтверждается почти тридцатилетним опытом эксплуатации экспериментально-промышленных подземных АЭС во многих странах мира, в том числе и в России.

На рис. 2.93 приводятся компоновки подземных АЭС, запроектированных в США.

Обычно ПАЭС состоит из трёх основных частей:

энергогенерирующий комплекс (атомный реактор, парогенератор, турбогенератор);

технологический комплекс для сбора и обработки радиоактивных отходов;

комплекс горных выработок для хранения переработанного ядерного топлива.

Возможный риск возникновения аварийных ситуаций снижается за счёт системы многобарьерной защиты, основанной на изоляционных свойствах вмещающего горного массива. При гипотетической аварии с расплавлением активной зоны реактора объём аварийного выброса уменьшается за счёт того, что:

1. горные породы, в которых размещается ПАЭС, являются достаточно надёжным барьером распространения газообразных и жидких радионуклидов;

2. при строительстве реакторной камеры применяются специальные методы проведения буровзрывных работ или механизированная проходка, снижающие до минимума нарушения естественного состояния горного массива и его изолирующих свойств;

3. железобетонная обделка реакторной камеры проектируется таким образом, чтобы при любых авариях не нарушалась целостность вмещающего массива;

4. для дополнительного улучшения физико-механических и изолирующих свойств горных пород в районе реакторной камеры и хранилища радиоактивных отходов проводится их укрепи тельная цементация или тампонаж с использованием химических растворов.

Таким образом, при подземном размещен ии АЭ С решаются многие проблемы.

1. Повышается безопасность эксплуатации за счёт того, что:

конструкция И вмещающий массив воспринимают аварийные нагрузки и являются универсальным барьером, надёжно изолирующим ПАЭС от окружающей среды;

снижается интенсивность вероятных сейсмических воздействий;

при аварийном охлаждении реактора возможна организация отвода тепла непосредственно в грунт, либо устройство теплоак-кумуляторов , использующих тепло, отводимое от реактора, работающего в штатном режиме;

проблема утилизации и нераспространения радиоактивных отходов решается за счёт организации в станционном комплексе долговременного хранилища отработанного ядерного топлива, что на достаточно длительное время откладывает необходимость его переработки и транспортировки.

2. Повышается экономическая конкуретноспособность АЭС за счёт того, что:

подземное размещен ие АЭ С позволяет расположить станцию в непосредственной близости от городской черты. Это повышает эффективность теплоэлектроснабжения за счёт сокращения потерь энергии при передаче на большие расстояния и использования тепла, выделяемого реакторами ПАЭС, для централизованного теплоснабжения;

процесс ликвидации ПАЭС сопровождается значительно меньшими затратами на демонтаж, дезактивацию и захоронение отходов и конструкций по сравнению с наземной АЭС. Отработавшие срок службы реакторные блоки и конструктивные элементы могут захораниваться на месте при минимальной стоимости и объёме работ;

устройство в общем станционном комплексе долговременного (на 100—200 лет) хранилища радиоактивных отходов не только решает проблемы их утилизации, но и значительно снижает её стоимость.

При подземном расположен ии АЭ С появляются принципиально новые возможности пространственной компоновки станции (см. рис. 2.93) и облегчаются основные несущие конструкции за счёт передачи части нагрузок на массив. Чаще всего используются следующие варианты объёмно-планировочных решений:

реакторная группа оборудования и систем размещается под землёй, а все остальные системы — на поверхности;

всё оборудование и системы размещаются под землёй в одной камерной выработке;

всё оборудование и системы размещаются под землёй в нескольких камерных выработках, соединённых между собой системами тоннелей.

При разработке камерных выработок ПАЭС предъявляются повышенные требования к сохранности контура выработки, к конструкции и материалам обделки. К массивам горных пород предъявляют те же требования, что и при проектировании хранилищ радиоактивных отходов, отдавая предпочтение породам с коэффициентом крепости по шкале Протодьяконова ƒкр > 10.

Таким образом, подземное размещен ие АЭ С обеспечивает её надёжность, экономическую эффективность, безопасность эксплуатации и последующей ликвидации станции.