Международный реактор, инновационный и безопасный
International Reactor Innovative and Secure (IRIS) — это конструкция реактора поколения IV, разработанная международной командой компаний, лабораторий и университетов и координируемая Westinghouse . Ожидается, что IRIS откроет новые рынки для ядерной энергетики и создаст мост от реакторов поколения III к технологии реакторов поколения IV . Проект еще не ориентирован на выходную мощность реактора. Примечательно, что была предложена мощность 335 МВт, но ее можно было бы снизить до 100 МВт. [ 1 ]
IRIS представляет собой уменьшенную конструкцию водо-водяного реактора (PWR) со встроенной системой теплоносителя реактора, что означает, что парогенераторы, компенсатор давления, механизмы привода регулирующих стержней и насосы теплоносителя реактора расположены внутри корпуса реактора. Это приводит к тому, что его сосуд под давлением больше, чем у обычного PWR, несмотря на меньшую номинальную мощность, а размер более сопоставим с размером ABWR .
Многие из этих целей совпадают с целями программы GNEP, запущенной администрацией Буша. При широком международном признании IRIS может стать очень важной частью GNEP, предоставляя тип установки для стран-пользователей.
Авторы
[ редактировать ]В проекте приняли участие ряд организаций по всему миру. Вот список основных участников:
| Автор | Страна | Взносы |
|---|---|---|
| Промышленность | ||
| Вестингауз | Соединенные Штаты | Общая координация; ведущий проект активной зоны, анализ безопасности и лицензирование, коммерциализация |
| БНФЛ | Великобритания | Топливный цикл |
| Ансальдо Энергия | Италия | парогенераторов Проектирование |
| Ансальдо Камоцци | Италия | парогенераторов Производство |
| ЭНСА | Испания | Сосуд под давлением и внутренние устройства |
| НУКЛЕП | Бразилия | Сдерживание |
| ОКБМ | Россия | Тестирование, опреснение и когенерация централизованного теплоснабжения |
| ЛАБОРАТОРИИ | ||
| ОРНЛ | олень | КИПиА, PRA, опреснение, защита, наддув |
| CNEN | Бразилия | Анализ переходных процессов и безопасность, компенсатор давления, опреснение |
| ЗАЛЕЗАЙ | Мексика | ПРА, поддержка нейтронотехники |
| ЗАКОН | Литва | Анализ безопасности, PRA, когенерация централизованного теплоснабжения |
| ЭНЕЙ | Италия | Тестирование, финансовая и кадровая поддержка |
| УНИВЕРСИТЕТЫ | ||
| Политехнический институт Милана | Италия | Анализ безопасности, защита, теплогидравлика, проектирование парогенераторов, усовершенствованная система управления. |
| Калифорнийский университет, Беркли | олень | Расширенные ядра, обслуживание, безопасность |
| Токийский технологический институт | Япония | Расширенные цвета, PRA |
| Университет Загреба | Хорватия | Нейтроника, анализ безопасности |
| Пизанский университет | Италия | Анализ защитной оболочки, анализ тяжелых аварий, нейтронотехника |
| Политехнический университет Турина | Италия | Исходный термин |
| Римский университет | Италия | Система обращения с радиоактивными отходами |
| Технологический институт Джорджии | Соединенные Штаты | Экранирование, конструкция топлива и контроль реактивности |
| ПРОИЗВОДИТЕЛИ ЭНЕРГИИ | ||
| электроядерный | Бразилия | Перспектива коммунальных услуг в развивающихся странах |
Система охлаждения реактора
[ редактировать ]
Система теплоносителя состоит из компенсатора давления, парогенераторов и насосов теплоносителя реактора (ГЦН). Все они расположены внутри корпуса реактора , образуя очень маленький короткий контур, образующий систему теплоносителя первого контура (относительное расположение компонентов см. на рисунке справа).
Компрессор
[ редактировать ]В отличие от обычных PWR, компенсатор давления не содержится в отдельном резервуаре и не соединен с первичной стороной, а является верхней частью самого резервуара высокого давления. Водопровод будет иметь определенное заданное значение, а затем можно будет использовать распылители и бойлеры внутри нагнетателя для контроля давления и уровня воды. Уникальным аспектом этого является то, что компенсатор давления имеет гораздо больший объем, чем существующие установки, что помогает поддерживать постоянное давление в аварийных ситуациях.
Парогенератор
[ редактировать ]Вода из вторичного контура (вода, которая превращается в пар и используется в турбине) поступает в нижнюю часть парогенераторов и поднимается через спиральный змеевик наверх. Парогенераторы прямоточные, и на трубах вторичной стороны давление больше (кипение в трубках не происходит). Вода вторичного контура может вспыхнуть на конце трубки парогенератора и выйти через паропровод. Имеется восемь парогенераторов, а также восемь паропроводов и труб питательной воды.
Насосы охлаждающей жидкости реактора (RCP)
[ редактировать ]Решение разместить ГЦН внутри судна было достаточно радикальным новшеством. Благодаря наличию восьми отдельных RCP в отличие от 2 или 4 в типичном PWR, когда один насос выходит из строя, этот насос можно отключить и изолировать, а не работать с ним до следующего отключения.
Основной
[ редактировать ]В прошлом предлагалось использовать более высокие обогащения для IRIS, что позволило бы продлить срок службы, но теперь конструкция требует использования урана с обогащением 4,95% , что соответствует тому, что используется на нынешних установках. Топливо рассчитано на срок от 3 до 3,5 лет, при этом половина активной зоны будет перезагружаться при простоях. Этот более длительный срок службы достигается за счет наличия очень большой активной зоны, работающей на установке с относительно низкой мощностью.
Реактивность почти полностью контролируется с помощью стержней управления и выгорающих поглотителей. Это исключает необходимость бора в первичной воде, что является плюсом для химии растений.
Сдерживание
[ редактировать ]Защитная оболочка IRIS имеет сферическую форму и имеет диаметр примерно 22–27 метров. Это сопоставимо с высотой 58 метров и диаметром 40 метров для типичного PWR мощностью 600 МВт. Кроме того, две трети защитной оболочки будут находиться под землей, что придаст ей более низкий профиль в дополнение к ее и без того очень небольшой площади. Хотя защитная оболочка будет меньше, чем у типичных установок, она также будет рассчитана на более высокое максимальное давление, что приведет к увеличению затрат.
Преимущества
[ редактировать ]Большинство преимуществ новой конструкции IRIS связаны с безопасностью, хотя Westinghouse утверждает, что IRIS также сможет поставлять электроэнергию по конкурентоспособным ценам.
Из-за эффекта масштаба современные атомные электростанции, как правило, строятся с большей электрической мощностью, например, Европейский реактор под давлением , мощность которого на новых станциях увеличена до 1600 МВт. IRIS, с другой стороны, создан для использования в странах, где нет очень крупных электросетей, в основном в развивающихся странах. Из-за ограничений мощности отдельных электростанций по сравнению с общим размером сети, электростанции, мощность которых превышает определенный процент от размера сети, в таких ситуациях невозможны.
Компания Westinghouse полагает, что из-за упрощений и большей безопасности, несмотря на ее размер, анализ оценил целевую общую стоимость электроэнергии примерно в 4 цента/кВтч. Учитывая небольшую мощность и физический размер, ожидается, что многоквартирные объекты будут эффективно эксплуатироваться. По оценкам Westinghouse, трехблочный объект может быть построен за 9 лет с максимальным оттоком денежных средств в 300 миллионов долларов. Например, одним из способов экономии средств является необходимость иметь только одну диспетчерскую, из которой можно будет управлять всеми агрегатами на многоблочном объекте.
Помимо экономики, есть еще несколько преимуществ IRIS:
- Меньшее количество проникновений в сосуд под давлением - поскольку управляющие стержни и все приводные механизмы находятся внутри сосуда, устраняется необходимость в десятках небольших проникновений, которые являются чрезвычайно дорогостоящими. Используются только проходки для входящего и выходящего вторичного теплоносителя и для систем аварийной безопасности.
- Большая операционная маржа . Операционная маржа обычно является мерой стоимости по сравнению с тем, какой должна быть эта стоимость, чтобы топливо отказало. IRIS фактически получает гораздо меньший эксплуатационный запас за счет наличия сердечника с гораздо меньшей удельной мощностью, хотя размер ядра в основном такой же, как у текущего PWR, тепловая мощность намного меньше, что значительно снижает вероятность достижения пленочного кипения и сбоя в работе. несчастный случай.
- Более низкие дозы радиации для работников - из-за изоляции всех компонентов RCS и большей защиты (большей массой воды) приводят к более низким расчетным дозам для работников станции, чем текущие конструкции.
- Сотрудничество и исследования . Ожидается, что включение такого количества университетов и лабораторий в проект будет иметь ряд преимуществ: одно из них будет способствовать академическим знаниям, доступным для новых растений, а другое заключается в том, что исследователи из многих разных стран, имеющие опыт работы с IRIS, будут полезны. когда они будут развернуты, поскольку цель проекта состоит в том, чтобы в конечном итоге построить электростанции в странах, которые в настоящее время не имеют атомных электростанций.
- Пониженная частота повреждений активной зоны (CDF) – в результате всех отдельных инноваций, повышающих безопасность, и углубленного исследования вероятностной оценки риска , уточняющего чистый риск для безопасности, IRIS имеет самый низкий CDF (который является количественной мерой вероятности имеет место крупная авария на активной зоне), связанная с любой предлагаемой АЭС из 10 −8 .
- Маркетинг и лицензирование . Благодаря значительному повышению безопасности, должно быть быстрое и простое лицензирование, связанное с проектом, и оно могло бы занять большую часть растущего рынка атомных электростанций малой мощности, на который также нацелены другие проекты, такие как как российская плавучая атомная электростанция .
Недостатки и критика
[ редактировать ]По сравнению с реакторами третьего поколения , здесь гораздо больше инноваций, которые могут потребовать дальнейших инвестиций и исследований. Все преимущества реактора не могут быть доказаны до тех пор, пока станция не будет построена.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- Карелли, Марио Д.; Конвей, Луизиана; Ориани, Л.; Петрович, Б.; Ломбарди, резюме; Рикотти, Мэн; Баррозу, ACO; Кольядо, Дж. М.; Чинотти, Л.; Тодреас, штат Невада; Гргич, Д.; Мораес, ММ; Бороуз, Род-Айленд; Ниноката, Х.; Ингерсолл, DT; Ориоло, Ф. (13 ноября 2003 г.), , 1–3 Nuclear Engineering and Design 230 ( ): 151–167, номер документа : 10.1016/j.nucengdes 2003.11.022 , заархивировано из оригинала (PDF) в мае. 11, 2006 , получено июня , 12
- Обзор проекта
- Официальный веб-сайт ИРИС