Полигон АСММ

Атомных Станций Малой Мощности

БВ _ 2024
Современная Энергетика
1.07 - 24.07
О проекте
Наш проект – это концепция полигона атомных станций малой мощности на территории Физико-энергетического института в городе Обнинске.
Он представляет собой многофункциональную площадку для получения практических знаний обучающихся в международном научно-образовательном центре атомных и смежных технологий "Обнинск Тех"
Госкорпорация "Росатом" строит атомные электростанции как в России, так и за ее пределами. Портфель зарубежных заказов составляет 39 энергоблоков в 10 странах мира. Активно развивается и неэнергетическое применения ядерных технологий: ядерная медицина, системы контроля и диагностики, создание новых материалов с заданными свойствами, обеспечение продовольственной безопасности и многое другое. Все это обуславливает высокий спрос на высококвалифицированных специалистов в области атомных и смежных технологий
Актуальность
Проблема
Отсутствие центров комплексной подготовки высококвалифицированных специалистов в области использования атомной энергии, где обучающиеся могли бы жить, получать теоретические знания и проходить практику на реальных объектах без отрыва от образовательной программы
Цель
Целью нашего проекта является разработка концепции полигона атомных станций малой мощности, выполняющего такие функции, как:


  • Научно-исследовательская
  • Образовательная
  • Получение электроэнергии и тепла
  • Наработка изотопов для ядерной медицины
Гипотеза
Физико-энергетический институт может стать лидером в области подготовки высококвалифицированных кадров в рамках проекта международного научно-образовательного центра “Обнинск Тех” , а также базой для реализации инновационных исследовательских проектов атомной отрасли
Изучение теории, постановка задач и аналитический обзор существующих реакторов. Выбор типов реакторов для "Полигона АСММ" и его обоснование
Обоснование безопасности эксплуатации реакторов полигона, разработка предложений комбинированного использования пассивных и активных систем безопасности
Работа над демонстрационным макетом, проектирование и печать элементов макета, разработка системы управления, работа с сенсорным дисплеем и адресными светодиодными лентами
1 неделя
2 неделя
3 неделя
Этапы работы
Функционал
Образование
Использование нашего полигона в рамках обучения студентов в МНОЦ "Обнинск. Тех"
Проведение научных исследований, способствующих развитию атомной промышленности
Медицина
Наука
Наработка изотопов для Медицинского радиологического научного центра имени А.Ф. Цыба в
г. Обнинске, таких как актиний-225, молибден-99
Энергетика
Получение электроэнергии и тепла для собственных нужд и нужд города Обнинска
Проведен анализ почти двух десятков действующих реакторов

На основании проведенного анализа, мы остановились на наиболее актуальных технологиях:
Выбор реакторов
Мы исключили часть исследовательских реакторов по следующим критериям:
Реактор бассейного типа "РУТА"
Реактор на растворе солей "АРГУС-М"
Реактор со свинцово-висмутовым теплоносителем СВБР
Водо-водяной реактор "Шельф-М"
Технология устарела или не актуальна
Технология хорошо отработана, есть успешный опыт эксплуатации
Существуют аналоги с большим функционалом
Для оценки сильных и слабых сторон нашего продукта, а также для оценки возможных рисков и перспектив развития технологий, мы провели SWOT-анализ выбранных реакторов
SWOT анализ
АРГУС - М
РУТА
СВБР
ШЕЛЬФ - М
Безопасность
Затем был произведён расчет мощности остаточного тепловыделения для каждого из реакторов. Формула остаточного тепловыделения: W=6,5*10-2*W0*T-0,2. График остаточного тепловыделения представлен на рисунке:
Произведен расчет количества теплоты, которое выделится 4 реакторами за 5 суток. Соответственно такое количество теплоты нужно отвести во избежание тяжелых аварий, а именно 301,4 ГДж. На следующем этапе был произведен расчет объема воды, необходимого для охлаждения. Формула: m = Q / (c*t + λ). Затем был найден объем необходимый объем воды при начальной температуре в 40℃ - 117 м3.
СВБР – 9 дней
"Шельф-М" – 22 дня
"РУТА" – 108 дней
"Аргус-М" – 218 лет
Исходя из полученного объема воды, было найдено возможное время охлаждения реактора, при выходе из строя одного из них
Полигон АСММ будет располагаться в промышленной зоне города
Особенность ядерных реакторов -
Невозможность мгновенного прекращения их работы: при остановке реактора сохраняется остаточное тепловыделение
Одной из задач систем безопасности является обеспечение отвода остаточного тепла от активной зоны
Необходима разработка пассивной и активной системы безопасности для отвода остаточного тепловыделения
Системы безопасности
Системы, требующие для своей работы обслуживающий персонал и электроэнергию
НО
Активные системы безопасности, такие как насосы, могут не сработать в случае аварии с потерей электроснабжения.
Активные системы
безопасности
Проанализировав возможные варианты конструкции и вида теплоносителя, мы выбрали единую ПСБ с рабочим телом – водой. Система предусматривает наличие общего стока тепла для всех реакторов. Теплоотвод будет осуществляться благодаря наличию бака с перегородками, наполненного водой. Референтной системой безопасности стала ПСБ реактора ВВЭР-640. Данная система должная обеспечивать длительный автономный отвод тепла от всех реакторов
Какая у нас система безопасности?
Пассивная система безопасности полигона
График остаточного тепловыделения
Пассивные системы
безопасности
Не требуют энергоснабжения и работают на физических принципах и законах природы

Результаты

Результатом работы над проектом стала разработанная концепция полигона атомных станция малой мощности в рамках участия Физико-энергетического института в проекте «Обнинск Тех». Создание этого полигона обеспечит материально-техническую и экспериментальную базу для обучения специалистов в области атомных и смежных специальностей, а также позволит приблизиться к ключевому показателю в 30% доли рынка мирового ядерного образования. Кроме того, на полигоне АСММ может производиться наработка радиоактивных изотопов для ядерной медицины. Также сооруженные атомные реакторы смогут обеспечить как собственные нужды Физико-энергетического института в электричестве и тепловой энергии, так и покрыть до 35% тепловой и до 12% электрической энергии, потребляемой городом Обнинском и Северной агломерацией Калужской области
Перспективы к 2035
Образование
Медицина
Энергетика
Обнинский институт атомной энергетики (филиал НИЯУ МИФИ):
Студентов 3,5 тыс. → 10 тыс.
Иностранных студентов - 500 → 5 тыс.
37 новых лабораторий
С помощью "Полигона АСММ" занять до 30% рынка мирового ядерного образования
Увеличение наработки изотопов для ядерной медицины, которые широко применяются в "Медицинском радиологическом научном центре имени А.Ф. Цыба":
∙ стронций-82
∙ молибден-99
∙ актиний-225
∙ таллий-201
В связи с ростом города и промышленных мощностей Северной агломерации Калужской области планируется покрыть до 12% электропотребления города Обнинска и до 35% потребления тепловой энергии
Макет
С целью визуализации предложенного нами решения по созданию "Полигона АСММ" мы разработали демонстрационный макет нашего продукта.
Данная система включает в себя модели реакторных установок с системами обеспечения и необходимой инфраструктурой.
В технической части нашего проекта используются аппаратная платформа Arduino и микрокомпьютер Raspberry Pi, а также адресные светодиодные ленты и сенсорный дисплей, которые позволяют полностью сделать интерактивной работу всего макета
Наша команда
Люди отдавшие часть себя этому проекту
  • Калякин Дмитрий
    Научный руководитель
  • Фарнакеев Игорь
    Научный руководитель
  • Жаркова Дарья
    Лидер / Дизайнер
  • Вишня Максим
    Лидер / Конструктор
  • Григорьев Алексей
    Физик / Аналитик
  • Конев Артём
    Конструктор
  • Лель Александр
    Физик / Программист
  • Тюлюпа Дмитрий
    Программист
https://t.me/atomRussiaa
Мы это:
Казань, Карасук, Невинномысск, Новосибирск, Обнинск, Санкт-Петербург, Сириус, Тольятти