Jaderné reaktory III. generace

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 6. listopadu 2021; kontroly vyžadují 7 úprav .

Reaktory III. generace jsou jaderné reaktory , které se objevily jako výsledek vývoje reaktorů II. generace . Charakteristikou těchto reaktorů je vyšší palivová účinnost , zlepšená tepelná účinnost , významná bezpečnostní zlepšení (včetně pasivní jaderné bezpečnosti ) a standardizace designu pro snížení investičních nákladů a nákladů na údržbu. Reaktorem první generace III byl v roce 1996 reaktor 6. bloku v jaderné elektrárně Kashiwazaki , což je pokročilý typ varného reaktoru .

Vzhledem k dlouhému období stagnace ve výstavbě nových reaktorů a pokračující (avšak klesající) oblibě projektů generace II/II+ je na světě relativně málo reaktorů třetí generace. Návrhy generace IV od roku 2020 jsou stále ve vývoji.

Přehled

Přestože jsou rozdíly mezi reaktory II. a III. generace do značné míry libovolné, reaktory III. generace jsou navrženy pro delší provozní životnost (60 let, s možností prodloužení na 100 a více let) ve srovnání s reaktory II. generace, které jsou projektovány na 40 let. provozu s možností prodloužení až na 60 [1] [2] .

Míra poškození aktivní zóny u těchto reaktorů je 60 pro EPR a 3 pro ESBWR [3] na 100 milionů reaktorových let, ve srovnání s 1 000 pro generaci II BWR/4.

Třetí generace EPR spotřebuje asi o 17 % méně uranu na jednotku vyrobené elektřiny než reaktory druhé generace [4] . Nezávislá analýza ekologického vědce Barryho Brooka týkající se vyšší účinnosti a tedy nižších materiálových požadavků reaktorů III. generace podporuje tento závěr. [5]

Reakce a kritika

Oba zastánci i někteří kritici jaderné energie se shodují, že reaktory třetí generace jsou obecně bezpečnější než starší reaktory. 

Edwin Lyman , vedoucí pracovník Union of Concerned Scientists , zpochybnil konkrétní rozhodnutí o úsporách nákladů učiněná pro dva reaktory III. generace, AP1000 a ESBWR . Lyman, John Ma (NRC Senior Design Engineer) a Arnold Gundersen ( Nuclear Safety Consultant ) se obávají, že betonový štít kolem AP1000 nemá dostatečnou bezpečnostní rezervu v případě přímého úderu letadla [6] [7] . Existují odborníci, kteří zastávají opačný názor a považují bezpečnostní rezervu kontejnmentu tohoto reaktoru za vyhovující [8] .

Union of Concerned Scientists v roce 2008 označil EPR za jediný zvažovaný nový reaktor ve Spojených státech, který „...se zdá být podstatně bezpečnější a bezpečnější před útokem než dnešní reaktory“ [9] :7 .

Při stavbě prvních exemplářů reaktorů III. generace však byly odhaleny vážné technické problémy, které způsobily překročení nákladů a zpoždění výstavby, jako například v případě výstavby nových reaktorů ve Francii v jaderné elektrárně Flamanville [ 10] .

Současné a budoucí reaktory

První reaktory generace III byly postaveny v Japonsku a byly pokročilého typu reaktoru s varnou vodou . V roce 2016 byl na Novovoroněžské JE II v Rusku uveden do provozu reaktor III+ generace VVER-1200 /392M , který se stal prvním provozovaným reaktorem generace III+ [11] . Několik dalších reaktorů generace III+ je v pozdní fázi výstavby v Evropě, Číně, Indii a USA. Dalším zprovozněným reaktorem III+ generace byl reaktor Westinghouse AP1000 v JE Sanmen v Číně, jehož uvedení do provozu bylo naplánováno na rok 2015 [12] , ale byl dokončen a dosáhl kritického stavu 21. června 2018 a uveden do komerčního provozu 21. září , 2018. 

V USA jsou návrhy reaktorů certifikovány Nuclear Regulatory Commission (NRC). K říjnu 2010 Komise schválila pět projektů a zvažuje pět dalších [13] .

Reaktory III. generace

Reaktory III. generace ve výstavbě a v provozu

Vývojáři název Typ MW el. (Síť) MW el. (Hrubý) MWt _ Poznámky
General Electric , Toshiba , Hitachi ABWR;
US-ABWR 		BWR 1350 1420 3926 V JE Kashiwazaki od roku 1996. Certifikováno NRC v roce 1997 [9]
KEPCO APR-1400 PWR 1383 1455 3983 V JE Kori od ledna 2016.
CGNPG ACPR-1000 1061 1119 2905 Vylepšená verze CPR-1000 . První reaktor v jaderné elektrárně Yangjiang - 5 má být spuštěn v roce 2018.
CGNPG , CNNC Hualong One (HPR-1000) 1090 1170 3050 Jedná se částečně o sloučení čínských projektů ACPR-1000 a ACP-1000, ale v konečném důsledku jde o postupné zlepšování předchozích projektů CNP-1000 a CP-1000. [14] Původně se mělo jmenovat „ACC-1000“, ale nakonec dostal název „Hualong One“ nebo „HPR-1000“. Bloky 3–6 Fangchenggang budou prvními, které budou používat design HPR-1000, přičemž bloky 3 a 4 jsou v současné době ve výstavbě od roku 2017. [patnáct]
OKB "Gidropress" VVER -1000 /428 990 1060 3000 První verze projektu AES-91, vyvinutá a používaná pro Tianwan Blocks 1 a 2, byla zahájena v roce 2007.
VVER -1000 / 428M 1050 1126 3000 Další verze designu AES-91, také vyvinutá a používaná pro Tianwan (tentokrát pro bloky 3 a 4, které byly spuštěny v roce 2017 a 2018).
VVER -1000/412 917 1000 3000 První postavený projekt AES-92, používaný pro Kudankulam .

Návrhy generace III nebyly přijaty nebo postaveny

Vývojář Název reaktoru Typ Elektrický výkon (netto), MW Elektrický výkon (brutto), MW Tepelný výkon, MW Poznámka
General Electric Hitachi ABWR-II BWR 1638 1717 4960 Vylepšená verze ABWR. Nejistý stav vývoje.
Mitsubishi APWR; US-APWR; EU-APWR;APWR+ PWR 1600 1700 4451 Dva bloky plánované pro Tsurug byly zrušeny v roce 2011. Licence US NRC pro dva bloky plánované pro Comanche Peak byly pozastaveny v roce 2013. Původní APWR a aktualizovaný US-APWR/EU-APWR (také známý jako APWR+) se výrazně liší svými konstrukčními vlastnostmi, přičemž APWR+ má vyšší účinnost a elektrický výkon.
Westinghouse AP600 600 619 ? Certifikováno NRC v roce 1999. [9] Vyvíjí se do většího designu AP1000. [16]
Spalovací technika Systém 80+ 1350 1400 ? Certifikováno NRC v roce 1997. Na základě korejského APR-1400 . [17]
OKB "Gidropress" VVER -1000 /466 (B) 1011 1060 3000 Jednalo se o první vyvinutou konstrukci AES-92, původně určenou pro výstavbu v navrhované jaderné elektrárně Belene , ale stavba byla později zastavena.
Společnost Candu Energy Inc. EC6 PHWR ? 750 2084 EC6 (Enhanced CANDU 6) je evoluční upgrade předchozích návrhů CANDU. Stejně jako ostatní konstrukce CANDU může používat jako palivo neobohacený přírodní uran.
AFČR ? 740 2084 Pokročilý palivový reaktor CANDU je modifikovaný design EC6, který byl optimalizován pro maximální flexibilitu paliva a schopnost zpracovávat četné potenciálně přepracované palivové směsi a dokonce i thorium. V současné době je v pozdním vývoji v rámci společného podniku mezi SNC-Lavalin, CNNC a Shanghai Electric .
Různé (viz čl. MKER ) MKER BWR 1000 ? 2085 A Vývoj jaderného reaktoru RBMK . Všechny chyby a nedostatky v konstrukci reaktoru RBMK byly opraveny a byla přidána úplná budova kontejnmentu a prvky pasivní jaderné bezpečnosti, jako je pasivní systém chlazení aktivní zóny. Fyzickým prototypem MKER-1000 je 5. blok JE Kursk . Výstavba Kursk-5 byla zrušena v roce 2012 a od roku 2018 je ve výstavbě VVER-TOI , přičemž výstavba probíhá od roku 2018. [18] [19] [20] (viz článek o RBMK)

Reaktory generace III+

Návrhy reaktorů generace III+ jsou evolučním vývojem reaktorů generace III nabízející bezpečnostní vylepšení oproti konstrukcím reaktorů generace III. Výrobci začali vyvíjet systémy generace III+ v 90. letech minulého století, přičemž čerpali ze zkušeností z provozu lehkovodních reaktorů v USA, Japonsku a západní Evropě. 

Jaderný průmysl zahájil přípravy na „jadernou renesanci“ snahou řešit tři klíčové problémy v projektech generace III+: bezpečnost, snižování nákladů a nové montážní technologie. Předpokládané stavební náklady byly 1 dolar na watt elektrické energie a doba výstavby byla odhadnuta na čtyři roky nebo méně. Tyto odhady se však ukázaly jako příliš optimistické. 

Pozoruhodným vylepšením systémů generace III+ oproti konstrukcím druhé generace je zahrnutí některých konstrukcí pasivní bezpečnosti, které nevyžadují aktivní ovládání nebo zásah operátora, ale místo toho spoléhají na gravitaci nebo přirozenou konvekci ke zmírnění účinků extrémních událostí. 

V reakci na katastrofu ve Fukušimě v roce 2011 byly do designu přidány další bezpečnostní prvky . V konstrukcích generace III+ pasivní bezpečnost nevyžaduje zásah obsluhy ani obsluhu elektronických zařízení, takže může fungovat v podmínkách evakuace personálu a výpadků proudu. Mnoho jaderných reaktorů generace III+ má lapač taveniny . Pokud se plášť paliva a tlaková nádoba reaktoru a související potrubí roztaví, korium spadne do lapače aktivní zóny, který zadržuje roztavený materiál a má schopnost jej ochladit. To zase chrání poslední bariéru - hermetický plášť . První lapač taveniny na světě o hmotnosti 200 tun byl instalován společností Rosatom na reaktoru VVER JE Rooppur-1 v Bangladéši [21] [22] . V roce 2017 zahájil Rosatom komerční provoz reaktoru VVER-1200 na 1. bloku elektrárny Novovoroněžské JE - 2, což bylo první spuštění reaktoru generace III+ na světě [23] .

Reaktory III+ generace ve výstavbě a v provozu

Vývojář Název reaktoru Typ Elektrický výkon (netto), MW Elektrický výkon (brutto), MW Tepelný výkon, MW První zapnutí Poznámka
Westinghouse , Toshiba AP1000 PWR 1117 1250 3400 30.06.2018 JE Sanmen [24] Certifikováno NRC v prosinci 2005 [9]
SNPTC , Westinghouse CAP 1400 1400 1500 4058 Společný americko-čínský vývoj, lokalizovaný design založený na AP1000 . Dohoda o společném rozvoji společnosti Westinghouse dává Číně práva duševního vlastnictví ke všem společně vyvíjeným elektrárnám s elektrickou kapacitou vyšší než 1 350 MW. První dva bloky jsou v současné době ve výstavbě v jaderné elektrárně Shidaowan . Je plánováno, že CAP1400 bude následovat CAP1700 a/nebo CAP2100, pokud se chladicí systémy mohou škálovat.
Areva EPR 1660 1750 4590 29.06.2018 JE Tchaj-šan [25]
OKB "Gidropress" VVER -1200/392M 1114 1180 3200 2016-08-05 Novovoroněžská JE II [26] [27] Také známý jako AES-2006/MIR-1200. Prototyp použitý pro projekt VVER-TOI .
VVER -1200/491 1085 1199 3200 2018-03-09 Leningrad JE II [28]
VVER -1200/509 1114 1200 3200 JE Akkuyu I.
VVER -1300/510 1115 1255 3300 Projekt VVER-1300 je také známý jako projekt AES-2010 a někdy je mylně označován jako projekt VVER-TOI[ kým? ] . VVER-1300/510 je založen na VVER-1200/392M, který byl původně použit jako konstrukční prototyp pro projekt VVER-TOI . V současné době[ kdy? ] v ruských jaderných elektrárnách se plánuje výstavba několika energetických bloků. První bloky JE Kursk jsou ve výstavbě [29] [30] .
VVER -1200/513 ? 1200 3200 Varianta VVER-1200 částečně založená na návrhu VVER-1300/510 (což je prototyp pro návrh VVER-TOI ). Očekává se, že první instalace bude dokončena do roku 2022 v JE Akkuyu .
VVER -1200/523 1080 1200 3200 Jaderná elektrárna Rooppur v Bangladéši je ve výstavbě. Dva energetické bloky VVER-1200/523 mají být uvedeny do provozu v letech 2023 a 2024 [31] .
BARC (Indie) IPHWR-700 PHWR 630 700 2166 2021 Nástupce domácího 540 MW PHWR se zvýšeným výkonem a dalšími bezpečnostními prvky. Je ve výstavbě a do provozu by měl být uveden v roce 2020. Energetický blok č. 3 JE Kakrapar poprvé získal kritický výkon 22. července 2020, k síti byl připojen 10. ledna 2020 [32] .

Projekty generace III+ nebyly přijaty nebo postaveny

Vývojář Název reaktoru Typ Elektrický výkon (netto), MW Elektrický výkon (brutto), MW Tepelný výkon, MW Poznámky
Toshiba EU-ABWR BWR ? 1600 4300 Aktualizovaná verze ABWR , navržená v souladu se směrnicemi EU, zvýšený výkon reaktoru, vylepšený design na úroveň III+.
Areva Kerena 1250 1290 3370 Dříve známý jako SWR-1000. Na základě německých projektů BWR, zejména Gundremmingen B/C projektů. Vyvinuto společně Areva a E.ON.
General Electric Hitachi ESBWR en 1520 1600 4500 Založeno na dosud nevydaném designu SBWR, který zase vycházel z ABWR . Předpokládá se, že projekt byl vyvinut pro JE North Anna -3 (USA). Zcela eliminuje použití recirkulačních čerpadel ve prospěch přirozené cirkulace, což je velmi neobvyklé pro konstrukci varného reaktoru.
KEPCO RPSN+ PWR 1505 1560 4290 Nástupce APR-1400 se zvýšeným výkonem a dalšími bezpečnostními prvky.
Areva , Mitsubishi ATMEA1 1150 ? 3150 Navrhováno pro plánovanou jadernou elektrárnu Sinop ( Turecko )
OKB "Gidropress " VVER -600/498 ? 600 1600 Zmenšená verze VVER-1200. Komerční nasazení je plánováno na rok 2030 v jaderné elektrárně Kola .
Společnost Candu Energy Inc. (Kanada) ACR-1000 PHWR 1085 1165 3200 Pokročilý reaktor CANDU s tradičním těžkovodním moderátorem, ale lehkou vodou s chladivem. To výrazně snižuje náklady na těžkou vodu, ale reaktor ztrácí vlastní schopnost CANDU využívat jako palivo neobohacený přírodní uran.

Viz také

Poznámky

  1. ↑ Nový materiál slibuje životnost reaktoru 120 let . www.world-nuclear-news.org . Staženo: 8. června 2017.
  2. ↑ Pokročilé jaderné reaktory | Jaderné reaktory generace III+ – Světová jaderná asociace . www.worldnuclear.org . Staženo: 8. června 2017.
  3. ↑ Jaderná energie nové generace: ESBWR (nedostupný odkaz) . Získáno 7. června 2021. Archivováno z originálu dne 4. července 2010. 
  4. ↑ Forsythe. 3 R's of Nuclear Power: Reading, Recycling, and Reprocessing: ...Making a Better Tomorrow for Little Joe . Author House (18. února 2009).
  5. ↑ Využití paliva pro jadernou energetiku Gen III+ (26. října 2011).
  6. ↑ Adam Piore. Pojištění černé labutě . Ve světě vědy (srpen 2011).
  7. ↑ Matthew L. Wald. Kritici zpochybňují bezpečnost designu nového reaktoru New York Times , 22. dubna 2010.
  8. ↑ Sunday Dialogue: Nuclear Energy, Pro and Con , New York Times  (25. února 2012).
  9. ↑ 1 2 3 4 Jaderná energie v oteplujícím se světě. . Unie zainteresovaných vědců (prosinec 2007). Staženo: 1. října 2008.
  10. ↑ Chyba nalezená ve francouzském jaderném reaktoru – BBC News . Zprávy BBC . Staženo: 29. října 2015.
  11. ↑ Rusko spustilo jadernou elektrárnu, která nemá ve světě obdoby . TASS .
  12. ↑ Čínská jaderná energie . Světová jaderná asociace. Staženo: 14. července 2014.
  13. ↑ Aplikace certifikace designu pro nové reaktory . Americká jaderná regulační komise .
  14. ↑ Xing, Ji (1. března 2016). "HPR1000: Pokročilý tlakovodní reaktor s aktivní a pasivní bezpečností." Strojírenství . 2 (1): 79-87. DOI : 10.1016/J.ENG.2016.01.017 .
  15. ↑ Čínský pokrok pokračuje , Nuclear Engineering International (11. srpna 2015). Staženo 30. října 2015.
  16. ↑ Nové návrhy komerčních reaktorů . Archivováno z originálu 2. ledna 2009.
  17. ↑ Archivovaná kopie (downlink) . Získáno 9. ledna 2009. Archivováno z originálu 11. prosince 2012. 
  18. ↑ Cyklus jaderného paliva v Rusku | Ruský cyklus jaderného paliva - Světová jaderná asociace . world-nuclear.org .
  19. ↑ Blogování o nemyslitelném: Budoucnost vodou chlazených grafitových reaktorů? (21. dubna 2008).
  20. ↑ Reaktor MKER - 1500 . reaktory.narod.ru .
  21. ↑ Konstrukce reaktoru Gen III . energetika . Staženo: 24. srpna 2020.
  22. ↑ Instalace lapače jádra na Rooppur 1 probíhá . Světové jaderné zprávy . Staženo: 5. června 2019.
  23. ↑ Rusko dokončilo první reaktor Gen III+ na světě; Čína spustí v roce 2017 pět reaktorů . Nuclear Energy Insider (8. února 2017). Staženo: 10. července 2019.
  24. ↑ První závod Westinghouse AP1000 Sanmen 1 zahajuje synchronizaci s elektrickou  sítí . Staženo 2. července 2018.
  25. ↑ Čínský reaktor Taishan 1 připojený k síti - World Nuclear News . www.world-nuclear-news.org .
  26. ↑ Rusko spustilo jadernou elektrárnu, která nemá ve světě obdoby .
  27. ↑ První reaktor VVER-1200 vstupuje do komerčního provozu – World Nuclear News . www.world-nuclear-news.org . Staženo: 10. července 2019.
  28. ↑ Leningrad II-1 zahajuje pilotní provoz , World Nuclear News (9. března 2018). Staženo 10. března 2018.
  29. ↑ Experti Bellony jsou proti výstavbě druhé jaderné elektrárny v ruské Kurské oblasti . Bellona.org (22. května 2015).
  30. ↑ V JE Kursk-2 začala výstavba nových bloků . www.atominfo.ru _
  31. ↑ Jaderná elektrárna Rooppur, Ishwardi . energetická technologie .
  32. ↑ Blok 3 jaderné elektrárny Kakrapar synchronizovaný se sítí . Živá máta (10. ledna 2020). Datum přístupu: 18. ledna 2020.

 

Odkazy