РИТМ-200

Реакторная установка РИТМ-200
Реакторная установка РИТМ-200
Тип реактора	водо-водяной
Назначение реактора	судовой двигатель; электроэнергетика
Технические параметры
Теплоноситель	вода
Топливо	диоксид урана
Тепловая мощность	175 МВт
Электрическая мощность	55 МВт
Разработка
Научная часть	ОКБМ имени И. И. Африкантова
Предприятие-разработчик	ОКБМ имени И. И. Африкантова
Строительство и эксплуатация
Местонахождение	Ледоколы типа ЛК-60Я; Перспективная ПАТЭС
Пуск	2017 год
Построено реакторов	8

РИТМ-200 — российский водо-водяной ядерный реактор, разработанный в ОКБМ имени И. И. Африкантова. Предназначен для установки на атомных ледоколах и перспективных плавучих атомных электростанциях производства «ЗиО-Подольск».

В июне 2016 года первая энергетическая установка с двумя реакторами для первого атомного ледокола проекта 22220 типа «Арктика» (ЛК-60Я) доставлена на строительную площадку ледокола^[1].

В ноябре 2023 года разработка ядерной реакторной установки для универсального атомного ледокола проекта 22220 удостоена премии Правительства Российской Федерации в области науки и техники^[2].

Конструкция

Реакторная установка (РУ) РИТМ-200 выполнена по двухконтурной схеме. Отличительной особенностью реактора являются 4 парогенератора, интегрированные в корпус активной зоны (традиционно парогенераторы делают в отдельном корпусе, соединённом с корпусом активной зоны трубопроводами теплоносителя первого контура; интегральная компоновка уменьшает материалоёмкость и габариты установки, снижает риск утечек из первого контура реактора, облегчает монтаж и демонтаж установки). 4 главных циркуляционных насоса расположены вокруг корпуса реактора^[3].

Реактор будет обладать тепловой мощностью 175 МВт, обеспечивая мощность на валу двигательной установки 30 МВт (в транспортном варианте) или 55 МВт электрических (в энергетическом варианте). В целях соблюдения принципа нераспространения ядерного оружия, обогащение урана ограничено 20 %. Перезагрузка топлива от 7 до 10 лет, при запланированном сроке эксплуатации 40 лет^[4].

Относится к 4-му поколению реакторных установок гражданского судового класса. В отличие от 3-го поколения (КЛТ-40С семейство) осуществлён переход от блочной компоновки к интегральной. В комплексе с применёнными решениями достигается 2-кратное массовое (3800 т → 2200 т) и габаритное совершенство (12 × 17,2 × 12 → 6 × 13,2 × 15,5).

Основополагающие решения:

ядерная энергетическая установка (ЯЭУ) имеет в своём составе 2 реакторные установки (РУ) на базе водо-водяного реактора интегрированного типа тепловой мощность 175 МВт, расположенные в индивидуальных защитных оболочках (ЗО).
Выработка пара (248 т/ч каждой РУ) осуществляется по традиционной и отработанной двухконтурной схеме путём передачи тепла от воды первого контура к воде и пару 2-го контура в парогенераторе.
Обеспечение безопасности РУ РИТМ-200 базируется на следующих принципах:
- Высокая тепло-аккумулирующая способность.
- Естественная циркуляция теплоносителя 1-го контура, достаточная для расхолаживания реактора.
- Минимальная протяжённость трубопроводов 1-го контура
- Применение ограничения истечения в малых патрубках.
- Больший по сравнению с блочной схемой объём теплоносителя 1-го контура в корпусе реактора увеличивают резерв времени до осушения активной зоны (АЗ) при аварии с течью теплоносителя 1-го контура.
Снижение плотности потока нейтронов на корпус позволяет увеличить радиационный ресурс ПГБ и снизить температуру при гидравлических испытаниях.
Введение систем безопасности, работающих по активному и пассивному принципу.

Парогенерирующий блок

В основу проекта РУ РИТМ-200 положен парогенерирующий блок (ПГБ) интегрированного типа с принудительной циркуляцией, расположением кассет ПГ внутри корпуса, а ЦНПК в отдельных выносных гидрокамерах и активной зоной с увеличенным энергоресурсом.

Наименование	Количество
Активная зона	1
Парогенератор	4
ЦНПК	4
Привод СУЗ КГ	12
Привод СУЗ АЗ	6

Активная зона

В проекте использована активная зона кассетного типа с металлокерамическим топливом повышенной ураноёмкости, по сравнению с интерметаллидным топливом, удовлетворяющее требованию нераспространения ЯО.

Характеристика	Значение
Ресурс, ч	75 000
Срок службы, лет	12
Размеры Dс × H	1600 × 1200
Энергоёмкость, ТВч·ч/м³	2,13
Количество ТВС, штук	199
Загрузка ²³⁵U, кг	438
Среднее обогащение, %	< 20
Удельный расход ²³⁵U, г/(МВт·сут)	2,3

Парогенератор

В РУ применён высокоэффективный парогенератор (ПГ), удельная паропроизводительность которого более чем в 2 раза выше эксплуатирующихся змеевиков. Конфигурация парогенерирующих кассет позволяет компактно разместить их в корпусе ПГБ. Компактность ПГБ позволяет уменьшить массогабаритные размеры, что сокращает объём и продолжительность работ по монтажу непосредственно на судостроительном заводе, а также повышает качество изготовления ПГБ благодаря завершению всех работ на машиностроительном заводе. При этом упрощается и утилизация объекта, благодаря возможности выгрузки ПГБ целиком, с минимальным объёмом демонтажных работ.

Наименование	Значение
Количество кассет ПГ	12
Длина активной части, мм	2000
Площадь теплообменной поверхности, м²	93,2

Насосы

Насосы традиционного исполнения, лопастной, одноступенчатый с герметичным асинхронным электродвигателем. Изменение частоты вращения осуществляется за счёт преобразования частоты питающего тока.

Приводы системы управления защитой (СУЗ)

Группа исполнительных механизмов аварийной защиты (АЗ) предназначена для быстрого глушения реактора и поддержания его в подкритическом состоянии в аварийной ситуации.

Группа исполнительных механизмов компенсирующих групп (КГ) предназначено для компенсации избыточной мощности реактивности в режимах пуска, работы на мощности и остановки реактора.

Приводы СУЗ^[что?] РУ РИТМ-200 созданы на базе приводов КЛТ-40С. Особенностями СУЗ РУ РИТМ-200 являются:

увеличенный ресурс и срок службы.
увеличенная длина рабочего хода органов.

Применение

Предназначен для установки на ледоколах и перспективных плавучих атомных электростанциях^[3]^[5].

Рассматривается возможность установки РИТМ-200 на плавучих энергоблоках (ПЭБ) проекта 20870.
Эти же реакторы «Росатом» планирует установить на пять модернизированных плавучих энергоблоков (МПЭБ) для энергоснабжения Баимского ГОКа на Чукотке^[6]. В декабре 2022 года завершилась разработка ядерного топлива для реакторной установки РИТМ-200С, предназначенной для МПЭБ^[7].

На основе реактора РИТМ-200 предполагается строить АЭС малой мощности. В 2018 году ОКБМ имени И. И. Африкантова и Государственный специализированный проектный институт (ГСПИ, входит в ГК «Росатом») разработали проект двухблочной АЭС с реакторами РИТМ-200; он одобрен, сейчас рассматриваются варианты строительства АЭС малой мощности^[8].

Поколения, перспективы и предыстория

Гражданские реакторы ОКБМ Африкантова

Реактор	Поколение	Компоновка	Мощность(тепловая)	Суда / кол-во РУ	Масса реактора (тонн)	Масса ЯЭУ* (т), размер д×ш×в (м)	Физ размеры одного реактора, д×ш×в (м)
ОК-150	1	Петлевая компоновка РУ	90	«Ленин» / 3
ОК-900; ОК-900А	2	РУ с блочной компоновкой ПГБ	159; 171	«Ленин»; / 2 «Арктика» /2, «Сибирь» /2, «Россия» /2, «Советский Союз» /2, «Ямал» /2, «50 лет Победы» /2		—; 2603, 7,6×13,3×20
КЛТ-40; КЛТ-40М; КЛТ-40С	3	РУ с блочной компоновкой ПГБ	135; 171; 150	«Севморпуть»; / 1 «Таймыр» «Вайгач»; / 1 ПАТЭС / 2	—; —; —;	—; —; 3743, 12×17,2×12
РИТМ-200; РИТМ-200Б(проект) РИТМ-400(проект)	4	РУ с интегрированной компоновкой ПГБ	175; 209; 350	ЛК-60Я / 2, новое поколение ПАТЭС (РИТМ-200М) мелкосидящее судно ЛК-110Я / 2	1000; 1200; 1400	2 × 1220, 6×13,2×15,5; 1 × 1300т, 7,2×7,2×16; 2 × 2020, 9×9×17;	6 × 6 × 15,5; 7,2 × 7,2 × 16; 7 × 7 × 15,5

*Масса ЯЭУ (ядерная энергетическая установка) — масса 2 или 3 реакторов с биологической защитой и защитой между собой.

Параметры

Период непрерывной работы — 26 000 часов.
Срок между перезагрузками — до 10 лет.
Назначенный срок службы — незаменяемого оборудования — 40 лет, заменяемого оборудования — 20 лет.
Назначенный ресурс — незаменяемого оборудования — 320 000 часов, заменяемого оборудования — 160 000 часов.
Обогащение топлива — не более 20 %.
Коэффициент использования установленной мощности — 0,65.
Рабочее давление первого контура, МПа — 15,7;
Температура первого контура — 277 на вход, 313 на выход;
Расход теплоносителя первого контура через активную зону, 3250 тонн в час;
Паропроизводительность — 248 тонн в час (295 °C, 3.82 МПа)
Размеры для двух РУ в пределах защитной оболочки (ЗО) — 6 × 13,2 × 15,5 метров.
Физические размеры: диаметр корпуса — 2,8 метра, габаритный диаметр — 3,3 метра (вместе с гидрокамерами с циркуляционными насосами), высота — 7,3 метра, толщина стенки 150 мм, масса — 147,5 тонн.^[9] Интегрированный корпус ПГБ (паро-генерирующий блок), позволивший существенно снизить массу и габариты РУ в пределах ЗО.
Низкообогащённая кассетная активная зона, по конструктивному исполнению аналогичная активной зоне реактора КЛТ-40С РУ ПАТЭС, обеспечивающая высокую продолжительную работу без перезарядки и выполнение требований нераспространения.
Увеличенный ресурс и срок службы основного оборудования до заводского ремонта.
Увеличены резервы времени для принятия решений в аварийных ситуациях.

См. также

РИТМ-400

Ссылки

Состояние с разработкой реакторов малой и средней мощности // iaea.org

Примечания

↑ «Атомэнергомаш» завершил изготовление реакторной установки «РИТМ-200» (неопр.). Дата обращения: 30 июня 2016. Архивировано 30 июня 2016 года.
↑ Распоряжение от 23 ноября 2023 г. №3318-р «О присуждении премий Правительства Российской Федерации 2023 года в области науки и техники» (неопр.). официальный сайт правительства России (15.12.2023).
↑ ^3,0 ^3,1 РИТМ-200, буклет «ОКБМ Африкантов» (недоступная ссылка)
↑ Small nuclear reactors for power and icebreaking (неопр.). Дата обращения: 19 июля 2015. Архивировано 27 января 2020 года.
↑ ПАТЭС (неопр.). Дата обращения: 19 июля 2015. Архивировано 21 июля 2015 года.
↑ Росатом построит четыре энергоблока для Баимского ГОК почти за 200 млрд рублей. Плавучие энергоблоки должны быть поставлены заказчику в срок до 31 июля 2031 года. ТАСС, 02.11.2021. Архивная копия от 2 ноября 2021 на Wayback Machine
↑ В Росатоме разработано ядерное топливо для модернизированных плавучих энергоблоков. Росатом, 20.12.2022.
↑ Где в России могут построить АЭС малой мощности с РИТМ-200. strana-rosatom.ru Архивная копия от 29 октября 2020 на Wayback Machine
↑ гл. ред. П. А. Яковлев : Балтийский завод погрузил два судовых реактора РИТМ-200 на строящийся атомный ледокол «Якутия» (рус.). Атомная энергия 2.0 С. 127569. Росатом (24 августа 2022). Дата обращения: 24 августа 2022.

[1] «Атомэнергомаш» завершил изготовление реакторной установки «РИТМ-200» (неопр.). Дата обращения: 30 июня 2016. Архивировано 30 июня 2016 года.

[2] Распоряжение от 23 ноября 2023 г. №3318-р «О присуждении премий Правительства Российской Федерации 2023 года в области науки и техники» (неопр.). официальный сайт правительства России (15.12.2023).

[autogenerated1-3] 3,0 ^3,1 РИТМ-200, буклет «ОКБМ Африкантов» (недоступная ссылка)

[4] Small nuclear reactors for power and icebreaking (неопр.). Дата обращения: 19 июля 2015. Архивировано 27 января 2020 года.

[5] ПАТЭС (неопр.). Дата обращения: 19 июля 2015. Архивировано 21 июля 2015 года.

[6] Росатом построит четыре энергоблока для Баимского ГОК почти за 200 млрд рублей. Плавучие энергоблоки должны быть поставлены заказчику в срок до 31 июля 2031 года. ТАСС, 02.11.2021. Архивная копия от 2 ноября 2021 на Wayback Machine

[7] В Росатоме разработано ядерное топливо для модернизированных плавучих энергоблоков. Росатом, 20.12.2022.

[8] Где в России могут построить АЭС малой мощности с РИТМ-200. strana-rosatom.ru Архивная копия от 29 октября 2020 на Wayback Machine

[9] гл. ред. П. А. Яковлев : Балтийский завод погрузил два судовых реактора РИТМ-200 на строящийся атомный ледокол «Якутия» (рус.). Атомная энергия 2.0 С. 127569. Росатом (24 августа 2022). Дата обращения: 24 августа 2022.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]