Атомная электростанция Форт-Сен-Врен
| Атомная электростанция Форт-Сен-Врен | |
|---|---|
 Электростанция Форт-Сент-Врайн | |
 | |
| Страна |
|
| Расположение | Платтевилл, Колорадо |
| Координаты | 40 ° 14'40 "N 104 ° 52'27" W / 40,24444 ° N 104,87417 ° W |
| Статус | Выведен из эксплуатации |
| Дата комиссии | 1979, 1996 (по природному газу) |
| Дата вывода из эксплуатации | 1989 |
| Атомная электростанция | |
| Тип реактора | Высокотемпературный газовый реактор |
| Производство электроэнергии | |
| Паспортная мощность | 330 МВт эл. |
| Внешние ссылки | |
| Коммонс | Соответствующие СМИ на сайте Commons |
— Атомная электростанция Форт-Сент-Врейн бывшая коммерческая атомная электростанция, расположенная недалеко от города Платтевилл на севере Колорадо в США . Первоначально он работал с 1979 по 1989 год. Он имел высокотемпературный газовый реактор (ВТГР) мощностью 330 МВт. Завод был выведен из эксплуатации в период с 1989 по 1992 год.
В 1996 году она была преобразована в традиционную природном газе , работающую на электростанцию , мощность которой по состоянию на 2011 год составляла чуть менее 1000 МВт.
Исторический обзор
[ редактировать ]Электростанция Форт-Сент-Врейн была построена как первая и единственная атомная электростанция в Колорадо , которая работала с 1979 по 1989 год. [ 1 ] Завод был назван в честь исторического фронтового торгового поста Форт-Сен-Врен , располагавшегося примерно в миле к северу от него. [ 2 ] Это был один из двух высокотемпературных энергетических реакторов с газовым охлаждением ( HTGR ) в США. первичного теплоносителя Гелий передавал тепло во вторичную водную систему теплоносителя для привода парогенераторов . Топливо реактора представляло собой комбинацию микросфер делящегося урана и воспроизводящего тория , диспергированных внутри призматической графитовой матрицы. Реактор имел электрическую мощность 330 МВт (330 МВт эл .), вырабатываемую за счет тепловой мощности 842 МВт (842 МВт тыс. ). [ 1 ]
Электростанция HTGR Форт-Сент-Врайн была предложена в марте 1965 года, а ее заявка была подана в Комиссию по атомной энергии в октябре 1966 года. Строительство началось в сентябре 1968 года. [ 1 ] Конструкция HTGR была безопаснее, чем типичные конструкции с кипящей водой того времени, имевшие защитные купольные конструкции из армированного сталью предварительно напряженного бетона. Требовалась только защитная конструкция из стального каркаса, в то время как активная зона реактора частично находилась внутри корпуса реактора под давлением из предварительно напряженного бетона (PCRV). Стоимость строительства достигла 200 миллионов долларов, или примерно 0,60 доллара за установленный ватт. Первоначальные испытания начались в 1972 году, а первая коммерческая электроэнергия была подана в июле 1979 года. [ 1 ]
Завод был технически успешным, особенно к самому концу своего срока эксплуатации, но стал коммерческим разочарованием для его владельца. Будучи одним из первых коммерческих проектов HTGR, эта установка стала проверкой концепции нескольких передовых технологий, но имела ряд проблем, возникших при раннем внедрении , которые потребовали дорогостоящих исправлений. Проблемы с техническим обслуживанием усугубили эти и другие проблемы.
Уникальные особенности конструкции
[ редактировать ]
HTGR Форт-Сент-Врайн был существенно более эффективным, чем современные легководные реакторы, достигая теплового КПД 39-40%, что превосходно для электростанции с паровым циклом. Работу конструкции HTGR можно легко ослабить, чтобы она соответствовала нагрузке, потребляемой электрической мощностью , вместо того, чтобы постоянно генерировать паспортную мощность. Реактор также был сравнительно экономичным с максимальным термическим выгоранием 90 000 МВт-сут на метрическую тонну тяжелого металла (по сравнению с современными легководными реакторами с выгоранием 10 000–40 000 МВт-сут/тТМ). Однако проблемы, возникшие при его отладке, привели к его раннему закрытию.
Опыт работы
[ редактировать ]Многие проблемы возникали на ранних этапах эксплуатации HTGR форта Сен-Врайн. Эти проблемы представляли угрозу общественной безопасности из-за серьезных проблем с коррозией, отрицательно влияющих на основные функции безопасности, значительная нагрузка оказывалась на персонал, оборудование и помещения, в результате чего продолжение эксплуатации казалось неэкономичным для владельца завода. Большинство прошлых проблем были решены со значительными затратами, и завод начал работать на коммерчески жизнеспособном уровне, когда экономический спад и история завода заставили владельца закрыть его, хотя он еще не достиг конца своего срока службы. Срок службы конструкции.
В форте Сен-Врен возникли три основные категории проблем: во-первых, проблемы проникновения воды и коррозии; во-вторых, проблемы с электрической системой; и в-третьих, общие проблемы с объектами.
Проблемы проникновения воды и коррозии (гелиевые циркуляторы)
[ редактировать ]
Самая большая проблема в форте Сен-Врейн была с гелиевым циркулятором. Меньшие молекулы гелия требовали очень плотных уплотнений, чтобы предотвратить утечку газа. Некоторые уплотнения имели движущиеся поверхности, а для удержания гелия использовалась конструкция подшипника с водяной смазкой. Для удаления загрязнений, в том числе воды, из гелиевой системы была предусмотрена система газоочистки. Проблемы конструкции привели к слишком большому количеству воды в гелиевой системе, что привело к коррозии.
Конструкторы предполагали, что водяные форсунки будут поддерживать давление в подшипниках примерно равное давлению газа в системе. На практике давление газа менялось больше, чем ожидалось, что позволяло избытку воды уходить в циркуляционный насос.
Производительность системы газоочистки не учитывала избыток воды из подшипников и предполагала, что высокотемпературные реакции в графитовой активной зоне реактора снизят влияние остаточной воды в гелии, исходя из пористости типичного графита активной зоны. Графит, использованный для строительства ядра форта Сен-Врейн, был более высокого качества и менее пористым, и поэтому не имел такой большой площади поверхности для протекания этих реакций. [ 3 ]
Хотя безопасность системы не была поставлена под угрозу, во всех системах реактора часто возникали проблемы в работе из-за воды и коррозии. На холодильных установках системы газоочистки образуется лед, снижающий их эффективность. Когда мощность реактора снижалась и система охлаждалась, вода конденсировалась на оборудовании и инструментах внутри гелиевой системы. Приводы управляющих стержней заржавели, а быстрые остановы не работали корректно. Резервная система отключения, которая выпускала сферы из борированного графита в активную зону в случае ожидаемого переходного процесса без аварийной остановки (ATWS), иногда была недоступна, поскольку вода выщелачивала бор с образованием борной кислоты, которая размягчала графитовые сферы и заставляла их слипаться. вместе. Стальные «сухожилия» внутри PCRV подверглись коррозии из-за осадков хлоридов и ослабли. Пятна ржавчины мигрировали в охлаждающую жидкость и застряли в критически важных механизмах, включая приводы стержней управления. Утечки парогенератора также произошли из-за коррозии. [ 3 ]
Конструктивные проблемы, приведшие к коррозии, частично возникли по вине регуляторов , которые уделяли большое внимание химическим реакциям пара с высокосортным графитом активной зоны и воздействию на систему газоочистки. Можно было утверждать, что меморандумы Комиссии по ядерному регулированию потребовали чрезмерных инженерных ресурсов, и в результате другие конструктивные соображения были упущены из виду. Часть вины за проблемы с коррозией также легла на владельца FSV и процедуры его эксплуатации и технического обслуживания. Например, сигнализация о влажности в течение нескольких месяцев выдавала сигналы тревоги в критических частях завода, но их игнорировали как неисправные. Персонал, позже отправленный для снятия предположительно неисправных датчиков влажности для ремонта, обнаружил, что датчики влажности не были дефектными, и иногда при снятии устройств с фитингов выделялось значительное количество воды.
Наконец, проектировщики установки разделили ответственность за то, что система газоочистки не справилась с избытком воды в гелиевой системе, поскольку они должны были предусмотреть возможность проникновения избыточной воды. Оглядываясь назад, они признали это: «Циркуляторы FSV «соответствуют всем проектным спецификациям», однако подшипники, уплотнения и опорные системы для подшипников с водяной смазкой вызвали множество проблем. Кроме того, в циркуляторах использовался привод паровой турбины, который добавляет сложность операций системы. Эти уникальные конструктивные особенности привели к попаданию воды в активную зону, что является основной причиной плохой эксплуатационной готовности станции». [ 4 ]
Проблемы с электрической системой
[ редактировать ]
Электрическая система завода неоднократно подвергалась сбоям, и решения часто были дорогостоящими. Трансформаторы столкнулись с неисправностями. Резервные генераторы иногда не включались при активации, а в других случаях во время работы возникали проблемы с побочными каналами, из-за которых они не могли вырабатывать электроэнергию. Отказ резервного питания также привел к некоторым проблемам с проникновением влаги из-за различных нарушений логики систем впрыска воды в подшипники и логики отключения гелиевого циркулятора. Отказы трансформаторов и последующий отказ резервного питания произошли по крайней мере один раз из-за проникновения влаги в электрические кабели и последующего замыкания на землю, когда станция работала на низкой мощности для удаления воды из-за предыдущих проблем с проникновением влаги. Считается, что эта электрическая неисправность привела к дальнейшему проникновению влаги. [ 3 ]
Общие проблемы с удобствами
[ редактировать ]Подрядчики объекта несколько раз высказывали опасения по поводу безопасности. В одном из наиболее серьезных инцидентов персонал подрядчика повредил гидравлические агрегаты, в результате чего гидравлическая жидкость разлилась по кабелям управления реактором. Затем та же бригада выполнила сварочные работы на оборудовании, расположенном над кабелями управления. Горячий шлак упал на материал, в котором содержалась гидравлическая жидкость , и воспламенил его вместе с жидкостью на кабелях управления. Пожар охватил кабели в течение пяти минут, при этом были повреждены 16 основных кабелей управления. Персонал подрядчика тогда не проинформировал персонал станции о ситуации, и реактор проработал в таком состоянии несколько часов. В другом случае персонал подрядчика, использовавший неправильно заземленные сварочные аппараты, отключил цепи нейтронной защиты, что привело к аварийному отключению всей установки. [ 3 ]
Улучшение операционной деятельности и закрытие
[ редактировать ]Из-за проблем с коррозией, вызванной водой, и проблем с электричеством остановки завода были обычным явлением. В результате Компания коммунального обслуживания Колорадо начала подвергать сомнению экономику продолжения коммерческой деятельности. В 1987–1989 годах наблюдался рост производительности, что позволяет предположить, что некоторые проблемы были решены за пределами системы, но государственную службу это не убедило. В 1989 году государственная служба сообщила, что завод рассматривается вопрос о закрытии. Позже в том же году было обнаружено, что критическая часть реактора имеет длительную коррозию и требует замены. Стоимость замены была признана чрезмерной, и завод закрыли. Вывод из эксплуатации и удаление топлива были завершены к 1992 году. Таким образом, Форт-Сент-Врейн стал первым ядерным реактором коммерческого масштаба в США, который был выведен из эксплуатации . [ 5 ]
Повторное использование в качестве источника энергии для сжигания
[ редактировать ]После вывода из эксплуатации реактора форт Сен-Врен был преобразован в обычную установку для сжигания, работающую на природном газе . Первая турбина сгорания природного газа была установлена в 1996 году. Еще две турбины были установлены к 2001 году. Парогенераторы -утилизаторы (КУП) позволяют электростанции работать в режиме комбинированного цикла , в котором используется отходящее тепло, рекуперированное из выхлопных газов турбин внутреннего сгорания. и генератор объекта создать вторую ступень пара, способную приводить в движение исходную паровую турбину . По состоянию на 2011 год паспортная генерирующая мощность станции составляет 965 МВт. [ 5 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с д ФОРТ СТ. ВРАИН ПРАЙС – МАГАТЭ
- ^ История электростанции Форт-Сент-Врайн (архив за октябрь 2008 г.)
- ^ Перейти обратно: а б с д Моисей, Д.Л.; Лэннинг, штат Вашингтон (13 мая 1985 г.). «Анализ и оценка недавнего опыта эксплуатации HTGR в форте Сен-Врен». Совещание специалистов по анализу безопасности и аварий газоохлаждаемых реакторов . Вена, Австрия; Ок-Ридж, Теннесси, США; Роквилл, Мэриленд, США: Международное агентство по атомной энергии; Национальная лаборатория Ок-Риджа; Комиссия по ядерному регулированию США. ОСТИ 5535126 .
- ^ Персонал программы, проект 4250 (март 1988 г.). «MHTGR: Обзор базы опыта нового производственного реактора» . ГА-А-19152 . Сан-Диего, Калифорния, Соединенные Штаты Америки: General Atomics , Inc., стр. 59 (2–40) . Проверено 5 ноября 2009 г.
{{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ) - ^ Перейти обратно: а б Станция Форт-Сент-Врайн . Xcel Energy (в архиве за декабрь 2010 г.)
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- История форта Сен-Врен (архив за октябрь 2008 г.)
- Форт Сен-Врен - база данных INSC (в архиве за май 2008 г.)
- Форт Сен-Врайн HTGR (чертеж)