Реактор третьего поколения

Реакторы поколения III , или реакторы поколения III , представляют собой класс ядерных реакторов, предназначенных для замены реакторов поколения II и включающих эволюционные улучшения в конструкции. К ним относятся улучшенная топливная технология , более высокий тепловой КПД , значительно улучшенные системы безопасности (включая пассивную ядерную безопасность ) и стандартизированные конструкции, предназначенные для снижения затрат на техническое обслуживание и капитальных затрат. Их продвигает Международный форум «Поколение IV» (GIF).
Первыми реакторами третьего поколения, которые начали работать, были Касивазаки 6 и 7 усовершенствованные реакторы с кипящей водой (ABWR) в 1996 и 1997 годах. С 2012 года оба были остановлены из-за менее либеральной политической обстановки после ядерной аварии на Фукусиме . Из-за длительного периода стагнации в строительстве новых реакторов и продолжающейся (хотя и снижающейся) популярности проектов поколений II/II+ в новом строительстве, реакторов третьего поколения было построено относительно немного.
Обзор
[ редактировать ]Старые реакторы второго поколения составляют подавляющее большинство нынешних ядерных реакторов. Реакторы третьего поколения представляют собой так называемые усовершенствованные легководные реакторы (LWR). Реакторы поколения III+ называются «эволюционными конструкциями». Хотя различие между реакторами поколений II и III является произвольным, по состоянию на 2022 год лишь немногие реакторы поколения III достигли коммерческой стадии. Международный форум поколения IV называет реакторы поколения IV «революционными конструкциями». Это концепции, для реализации которых в то время не существовало конкретных прогнозов. [1]
Совершенствование реакторной технологии в реакторах третьего поколения призвано привести к увеличению срока эксплуатации (рассчитанного на 60 лет эксплуатации с возможностью продления до 100+ лет эксплуатации до полного капитального ремонта и корпуса реактора замены ) по сравнению с используемыми в настоящее время реакторами второго поколения. (рассчитан на 40 лет эксплуатации с возможностью продления до 60+ лет эксплуатации до полного капитального ремонта и замены корпуса под давлением). [2] [3]
Частота повреждения активной зоны для этих реакторов спроектирована так, чтобы быть ниже, чем для реакторов поколения II: 60 случаев повреждения активной зоны для Европейского реактора под давлением (EPR) и 3 случая повреждения активной зоны для экономичного упрощенного реактора с кипящей водой (ESBWR). [4] на 100 миллионов реакторо-лет значительно ниже, чем 1000 случаев повреждения активной зоны на 100 миллионов реакторо-лет для реакторов BWR/4 поколения II. [4]
Реактор EPR третьего поколения также был спроектирован для более эффективного использования урана , чем реакторы более старого поколения II, потребляя примерно на 17% меньше на единицу вырабатываемой электроэнергии, чем эти старые реакторные технологии. [5] Независимый анализ, проведенный ученым-экологом Барри Бруком , касающийся большей эффективности и, следовательно, более низких материальных потребностей реакторов третьего поколения, подтверждает этот вывод. [6]
События
[ редактировать ]
Конструкции реакторов поколения III+ представляют собой эволюционное развитие реакторов поколения III, обеспечивающее повышение безопасности по сравнению с конструкциями реакторов поколения III. Производители начали разработку систем поколения III+ в 1990-х годах, опираясь на опыт эксплуатации легководных реакторов в Америке, Японии и Западной Европе . [ нужна ссылка ]
Атомная промышленность начала продвигать ядерный ренессанс , предполагая, что конструкции поколения III+ должны решать три ключевые проблемы: безопасность, стоимость и технологичность. Прогнозировалась, что стоимость строительства составит 1000 долларов США за кВт, уровень, который сделает атомную энергетику конкурентоспособной по сравнению с газом, а сроки строительства составят четыре года или меньше. Однако эти оценки оказались чрезмерно оптимистичными. [ нужна ссылка ]
Заметным улучшением систем Gen III+ по сравнению с конструкциями второго поколения является включение в некоторые конструкции функций пассивной безопасности, которые не требуют активного управления или вмешательства оператора, а вместо этого полагаются на гравитацию или естественную конвекцию для смягчения воздействия аномальных событий. [ нужна ссылка ]

Реакторы поколения III+ оснащены дополнительными функциями безопасности, позволяющими избежать катастрофы, подобной катастрофе, произошедшей на Фукусиме в 2011 году. В конструкции поколения III+ пассивная безопасность, также известная как пассивное охлаждение, не требует постоянных действий оператора или электронной обратной связи для безопасного закрытия станции в случае аварии. чрезвычайная ситуация. Многие ядерные реакторы поколения III+ имеют ловушку активной зоны . Если оболочки топлива, системы корпуса реактора и связанные с ними трубопроводы расплавятся, кориум упадет в ловушку активной зоны, которая удерживает расплавленный материал и способна его охлаждать. Это, в свою очередь, защищает последний барьер — здание содержания . Например, Росатом установил 200-тонный уловитель активной зоны на реакторе ВВЭР в качестве первого крупного оборудования в реакторном здании Руппур-1 , назвав его «уникальной системой защиты». [7] [8] В 2017 году Росатом начал коммерческую эксплуатацию -2 реактора энергоблока № 1 ВВЭР -1200 НВАЭС в центральной России, что ознаменовало первый в мире полный пуск реактора поколения III+. [9]
Первые реакторы
[ редактировать ]
Первые реакторы третьего поколения были построены в Японии и представляли собой усовершенствованные реакторы с кипящей водой . 5 августа 2016 года введен в эксплуатацию реактор поколения III+ ВВЭР-1200 /392М (первое сетевое подключение). на Нововоронежской АЭС-2 в России [10] который был первым действующим реактором поколения III+. [11]
Несколько других реакторов поколения III+ находятся на поздней стадии строительства в Европе, Китае, Индии и США. Следующими реакторами поколения III+, которые будут введены в эксплуатацию, будут реактор AREVA EPR на АЭС Тайшань (первое подключение к сети 29 июня 2018 г.) и реактор Westinghouse AP1000 на АЭС Саньмэнь (первое подключение к сети 2018 г.) 30) в Китае. [12]
В США конструкции реакторов сертифицированы Комиссией по ядерному регулированию (NRC). По состоянию на август 2020 г. [update]Комиссия одобрила семь новых образцов и рассматривает еще один дизайн, а также продление истекшего сертификата. [13]
Ответ и критика
[ редактировать ]Сторонники ядерной энергетики и некоторые исторически критически настроенные люди признали, что реакторы третьего поколения в целом безопаснее, чем старые реакторы. [ нужна ссылка ]
Эдвин Лайман , старший научный сотрудник Союза обеспокоенных ученых , подверг сомнению конкретные решения по экономии средств, принятые для двух реакторов поколения III, AP1000 и ESBWR . Лайман, Джон Ма (старший инженер-конструктор NRC) и Арнольд Гундерсен ( консультант по вопросам ядерной безопасности ) обеспокоены тем, что они считают слабыми местами в стальном защитном корпусе и бетонном защитном здании вокруг AP1000 в этом защитном корпусе. не имеет достаточного запаса прочности на случай прямого удара самолета. [14] [15] Другие инженеры не согласны с этими опасениями и утверждают, что здание защитной оболочки имеет более чем достаточный запас прочности и коэффициенты безопасности . [15] [16]
В 2008 году Союз обеспокоенных ученых назвал EPR единственной новой конструкцией реактора, рассматриваемой в Соединенных Штатах, которая «... кажется, потенциально может быть значительно безопаснее и защищеннее от атак, чем сегодняшние реакторы». [17] : 7
Также были проблемы с изготовлением прецизионных деталей, необходимых для обеспечения безопасной эксплуатации этих реакторов: перерасход средств, сломанные детали и чрезвычайно тонкие допуски стали, вызывающие проблемы с новыми реакторами, строящимися во Франции на Атомной электростанции Фламанвиль . [18]
Списки реакторов третьего поколения
[ редактировать ]Реакторы поколения III в настоящее время находятся в эксплуатации или строятся
[ редактировать ]Разработчик(и) | Название(а) реактора | Тип | МВт э (нетто) | МВт э (брутто) | МВт тыс . | Примечания |
---|---|---|---|---|---|---|
Дженерал Электрик , Тошиба , Хитачи | АБВР; США-ABWR | БВР | 1350 | 1420 | 3926 | Эксплуатируется в Кашивазаки с 1996 года. Сертифицирован NRC в 1997 году. [17] |
КЕПКО | АПР-1400 | PWR | 1383 | 1455 | 3983 | В эксплуатации в Кори с января 2016 года. |
КГНПГ | АКПР-1000 | 1061 | 1119 | 2905 | Улучшенная версия CPR-1000 . Первый реактор заработал в 2018 году на станции Янцзян -5. | |
CGNPG , CNNC | Хуалун Один (HPR-1000) | 1090 | 1170 | 3050 | Частично это слияние китайских конструкций ACPR-1000 и ACP-1000, но в конечном итоге это постепенное усовершенствование предыдущих конструкций CNP-1000 и CP-1000. [19] Первоначально предполагалось, что он будет называться «ACC-1000», но в конечном итоге получил название «Hualong One» или «HPR-1000». Блоки 3–6 Фанчэнгана будут первыми, в которых будет использоваться конструкция HPR-1000, а энергоблоки 3 и 4 в настоящее время строятся по состоянию на 2017 год. [update]. [20] | |
OKBM Afrikantov | VVER -1000/428 | 990 | 1060 | 3000 | Первая версия проекта AES-91, разработанная и использованная для энергоблоков Тяньвань 1 и 2, была введена в эксплуатацию в 2007 году. | |
ВВЭР -1000/428М | 1050 | 1126 | 3000 | Еще одна версия проекта AES-91, также разработанная и используемая для Тяньваня (на этот раз для энергоблоков 3 и 4, которые были введены в эксплуатацию в 2017 и 2018 годах соответственно). | ||
VVER -1000/412 | 917 | 1000 | 3000 | Первая построенная конструкция AES-92, использовавшаяся для Куданкулама . |
Конструкции поколения III еще не приняты и не построены.
[ редактировать ]Разработчик(и) | Название(а) реактора | Тип | МВт э (нетто) | МВт э (брутто) | МВт тыс . | Примечания |
---|---|---|---|---|---|---|
Дженерал Электрик , Хитачи | АБВР-II | БВР | 1638 | 1717 | 4960 | Улучшенная версия ABWR. Неопределенный статус разработки. |
Мицубиси | АПВР; США-APWR; ЕС-APWR; APWR+ | PWR | 1600 | 1700 | 4451 | Два блока, запланированные в Цуруге , были отменены в 2011 году. Лицензирование NRC США для двух блоков, запланированных на пике Команч, было приостановлено в 2013 году. Исходный APWR и обновленный US-APWR/EU-APWR (также известный как APWR+) существенно различаются по своим конструктивным характеристикам. , при этом APWR+ имеет более высокий КПД и электрическую мощность. |
Вестингауз | АП600 | 600 | 619 | ? | Сертифицирован NRC в 1999 году. [17] Преобразован в более крупную конструкцию AP1000. [21] | |
Техника сжигания | Система 80+ | 1350 | 1400 | ? | Сертифицирован NRC в 1997 году. [17] Положил основу для корейского АПР-1400 . [22] | |
OKBM Afrikantov | VVER -1000/466(B) | 1011 | 1060 | 3000 | Это была первая разработанная конструкция АЭС-92, первоначально предназначавшаяся для строительства на предполагаемой АЭС «Белене» , но позже строительство было остановлено. | |
Канду Энерджи Инк. | EC6 | военнопленный | ? | 750 | 2084 | EC6 (Enhanced CANDU 6) представляет собой эволюционную модернизацию предыдущих конструкций CANDU. Как и другие конструкции CANDU, он способен использовать в качестве топлива необогащенный природный уран. |
AFCR | ? | 740 | 2084 | Усовершенствованный топливный реактор CANDU представляет собой модифицированную конструкцию EC6, оптимизированную для обеспечения максимальной гибкости использования топлива и способности работать с многочисленными потенциальными переработанными топливными смесями и даже с торием. В настоящее время он находится на поздней стадии разработки в рамках совместного предприятия SNC-Lavalin , CNNC и Shanghai Electric . | ||
Различные (см. статью МКЭР .) | МКЭР | БВР | 1000 | ? | 2085 | Развитие атомного энергетического реактора РБМК . Исправляет все конструктивные ошибки и недостатки реактора РБМК, добавляет здание полной защитной оболочки и функции пассивной ядерной безопасности, такие как пассивная система охлаждения активной зоны. Физический прототип МКЭР-1000 — 5-й энергоблок Курской АЭС . Строительство «Курска-5» было отменено в 2012 году, а ВВЭР-ТОИ , строительство которого продолжается с 2018 года. с 2018 года вместо него строится [23] [24] [25] (см. статью РБМК ) |
Списки реакторов поколения III+
[ редактировать ]Реакторы поколения III+ в настоящее время находятся в эксплуатации или строятся
[ редактировать ]Разработчик(и) | Название(а) реактора | Тип | МВт э (нетто) | МВт э (брутто) | МВт тыс . | Первое подключение к сети | Примечания |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Вестингауз , Тошиба | АП1000 | PWR | 1117 | 1250 | 3400 | 2018-06-30 Саньмэнь [26] [27] | Сертифицирован NRC в декабре 2005 г. [17] |
СНПТК , Вестингауз | КАП1400 | 1400 | 1500 | 4058 | Первая совместно разработанная и модернизированная китайцами «родная» версия/производная AP1000. Соглашение о совместной разработке Westinghouse дает Китаю права интеллектуальной собственности на все совместно разрабатываемые электростанции мощностью > 350 МВт. Первые два энергоблока в настоящее время строятся в заливе Шидао . Планируется, что за CAP1400 последует конструкция CAP1700 и/или CAP2100, если системы охлаждения можно будет достаточно масштабировать. | ||
Арева | ЭПР | 1660 | 1750 | 4590 | 2018-06-29 Тайшань [28] | ||
ОКБ Гидропресс | VVER -1200/392M | 1114 | 1180 | 3200 | 2016-08-05 Нововоронеж II [29] [30] | ВВЭР-1200 Серия также известна как конструкция АЭС-2006/МИР-1200. Эта конкретная модель была исходной эталонной моделью, использованной в проекте ВВЭР-ТОИ . | |
VVER -1200/491 | 1085 | 1199 | 3200 | 2018-03-09 Ленинград II [31] | |||
VVER -1200/509 | 1114 | 1200 | 3200 | Строится на АЭС «Аккую» как «Аккую 1 и 2». Присоединение к сети запланировано на 2023 год. [32] и 2024. [33] | |||
VVER -1200/523 | 1080 | 1200 | 3200 | мощностью 2,4 ГВт Атомная электростанция Руппур в Бангладеш находится в стадии строительства. Два энергоблока ВВЭР-1200/523 мощностью 2,4 ГВт планируется ввести в эксплуатацию в 2024 и 2025 годах. [34] | |||
VVER -1200/513 | ? | 1200 | 3200 | Стандартизированная версия ВВЭР-1200, частично основанная на проекте ВВЭР-1300/510 (который является текущим эталонным проектом проекта ВВЭР-ТОИ ). | |||
VVER -1300/510 | 1115 | 1255 | 3300 | Проект ВВЭР-1300 также известен как проект АЭС-2010, и иногда его ошибочно называют проектом ВВЭР-ТОИ. ВВЭР-1300/510 создан на базе ВВЭР-1200/392М, который первоначально использовался в качестве эталонного проекта для проекта ВВЭР-ТОИ , хотя теперь эту роль выполняет ВВЭР-1300/510 (что привело к путанице между ВВЭР-1300/510). ТОИ -Проект станции ВВЭР-1300/510 и проект реактора ). В настоящее время планируется строительство нескольких энергоблоков на нескольких российских АЭС. Строятся первые энергоблоки Курской АЭС . [35] [36] | |||
БАРК | ИПХВР-700 | военнопленный | 630 | 700 | 2166 | 10.01.2021 Какрапар | Преемник отечественного PHWR мощностью 540 МВт с повышенной мощностью и дополнительными функциями безопасности. Строится и должен быть введен в эксплуатацию в 2020 году. Третий энергоблок АЭС Какрапар достиг первой критичности 22 июля 2020 года. Блок 3 был подключен к сети 10 января 2021 года. [37] |
Проекты поколения III+ еще не приняты на вооружение и не построены.
[ редактировать ]Разработчик(и) | Название(а) реактора | Тип | МВт э (нетто) | МВт э (брутто) | МВт тыс . | Примечания |
---|---|---|---|---|---|---|
Тошиба | ЕС-ABWR | БВР | ? | 1600 | 4300 | Обновленная версия ABWR, разработанная с учетом требований ЕС, увеличения мощности реактора и улучшения качества проектирования до уровня III+. |
Арева | Потому что | 1250 | 1290 | 3370 | Ранее известный как SWR-1000. Основан на немецких проектах BWR, в основном на в Гундреммингене установках B/C . Совместная разработка Areva E.ON. и | |
Дженерал Электрик , Хитачи | ЭСБВОР | 1520 | 1600 | 4500 | Основан на неизданной конструкции SBWR, которая, в свою очередь, была основана на ABWR . Рассматривается для Северной Анны-3 . Полностью отказывается от использования рециркуляционных насосов в пользу конструкции, полностью зависящей от естественной циркуляции (что очень необычно для конструкции реактора с кипящей водой). | |
КЕПКО | АПРЕЛЬ+ | PWR | 1505 | 1560 | 4290 | Преемник АПР-1400 с повышенной производительностью и дополнительными функциями безопасности. |
Арева , Митсубиси | АТМЕА1 | 1150 | ? | 3150 | Предлагаемый завод в Синопе не был реализован | |
ОКБ Гидропресс | VVER -600/498 | ? | 600 | 1600 | По сути, это уменьшенный ВВЭР-1200. Коммерческое развертывание на Кольском полуострове запланировано к 2030 году . | |
Канду Энерджи Инк. | АКР-1000 | военнопленный | 1085 | 1165 | 3200 | Усовершенствованный реактор CANDU представляет собой гибридную конструкцию CANDU, в которой сохраняется тяжеловодный замедлитель, но заменяется тяжеловодный теплоноситель обычным легководным теплоносителем, что значительно снижает затраты на тяжелую воду по сравнению с традиционными конструкциями CANDU, но теряет характерную для CANDU возможность использования необогащенного природного урана в качестве топлива. . |
БАРК | ИПВР-900 | PWR | 900 | ? | 2700 | Первый в Индии легководный реактор, конструкция поколения 3+, основанная на реакторе CLWR-B1 подводной лодки класса «Арихант» . |
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ « Обновление технологической дорожной карты для систем ядерной энергетики поколения IV » (PDF) . Январь 2014 г. Архивировано из оригинала (PDF) 25 июня 2014 г.
- ^ «Новый материал обещает 120-летний срок службы реактора» . www.world-nuclear-news.org . Проверено 8 июня 2017 г.
- ^ «Усовершенствованные ядерные энергетические реакторы | Ядерные реакторы поколения III+ - Всемирная ядерная ассоциация» . www.world-nuclear.org . Проверено 8 июня 2017 г.
- ^ Jump up to: а б «Ядерная энергия следующего поколения: ESBWR» (PDF) .
- ^ Форсайт, январь (18 февраля 2009 г.). 3 правила ядерной энергетики: чтение, переработка и переработка: ...Сделаем лучшее будущее для Маленького Джо . АвторДом. ISBN 9781438967318 – через Google Книги.
- ^ «Использование топлива для ядерной энергетики поколения III+» . 26 октября 2011 г.
- ^ «Проектирование реактора третьего поколения» . Энергетика . 6 апреля 2011 года . Проверено 24 августа 2020 г.
- ^ «В Руппуре 1 идет установка ловушки ядра» . Мировые ядерные новости . Проверено 5 июня 2019 г.
- ^ «Россия завершает строительство первого в мире реактора поколения III+; Китай запустит пять реакторов в 2017 году» . Инсайдер ядерной энергетики . 8 февраля 2017 года . Проверено 10 июля 2019 г.
- ↑ Реакторы Российской Федерации , ПРИС МАГАТЭ, 21 октября 2022 г.
- ^ "В России запустили не имеющий аналогов в мире атомный энергоблок" . ТАСС .
- ↑ Реакторы Китайской Народной Республики , ПРИС МАГАТЭ, 21 октября 2022 г.
- ^ «Заявки на сертификацию конструкции новых реакторов, обновление от августа 2020 г.» . Комиссия по ядерному регулированию США .
- ^ Адам Пиоре (июнь 2011 г.). «Атомная энергия: планирование Черного лебедя». Научный американец .
{{cite web}}
: Отсутствует или пусто|url=
( помощь ) - ^ Jump up to: а б Мэтью Л. Уолд. Критики ставят под сомнение безопасность конструкции нового реактора New York Times , 22 апреля 2010 г.
- ^ «Воскресный диалог: ядерная энергетика, за и против» . Нью-Йорк Таймс . 25 февраля 2012 г.
- ^ Jump up to: а б с д и «Атомная энергетика в условиях потепления мира» (PDF) . Союз неравнодушных ученых . Декабрь 2007 г. Архивировано из оригинала (PDF) 11 июня 2014 г. . Проверено 1 октября 2008 г.
- ^ «Во французском ядерном реакторе обнаружен дефект – BBC News» . Новости Би-би-си . 9 июля 2015 года . Проверено 29 октября 2015 г.
- ^ Син, Цзи; Сон, Дайён; У, Юйсян (1 марта 2016 г.). «HPR1000: Усовершенствованный реактор с водой под давлением с активной и пассивной безопасностью» . Инженерное дело . 2 (1): 79–87. дои : 10.1016/J.ENG.2016.01.017 .
- ^ «Прогресс Китая продолжается» . Международная ядерная инженерия. 11 августа 2015 года . Проверено 30 октября 2015 г.
- ^ «Новые конструкции коммерческих реакторов» . Архивировано из оригинала 2 января 2009 года.
- ^ «Новые конструкции реакторов» . Архивировано из оригинала 11 декабря 2012 года . Проверено 9 января 2009 г.
- ^ «Ядерный топливный цикл России | Ядерный топливный цикл России - Всемирная ядерная ассоциация» . world-nuclear.org .
- ^ «Блог о немыслимом: будущее графитовых реакторов с водяным охлаждением?» . 21 апреля 2008 г.
- ^ "Реакторная установка МКЭР - 1500" . reactors.narod.ru .
- ^ «Первый завод Westinghouse AP1000 в Санмене 1 начинает синхронизацию с электрической сетью» . Проверено 2 июля 2018 г.
- ^ База данных SANMEN-2 PRIS (по состоянию на ноябрь 2021 г.)
- ^ «Китайский реактор Тайшань-1 подключен к сети — World Nuclear News» . www.world-nuclear-news.org .
- ^ "В России запустили не имеющий аналогов в мире атомный энергоблок" .
- ^ «Первый реактор ВВЭР-1200 введен в промышленную эксплуатацию - World Nuclear News» . www.world-nuclear-news.org . Проверено 10 июля 2019 г.
- ^ «Ленинград II-1 приступает к опытной эксплуатации» . Мировые ядерные новости. 9 марта 2018 года . Проверено 10 марта 2018 г.
- ^ «Аккую 1» . Информационная система энергетических реакторов (ПРИС) . Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ). 24 сентября 2020 г. Проверено 25 сентября 2020 г.
- ^ «Аккую 2» . ПРИС . МАГАТЭ. 24 сентября 2020 г. Проверено 25 сентября 2020 г.
- ^ «Атомная электростанция Руппур, Ишварди» . Энергетические технологии .
- ^ «Эксперты «Беллоны» выступают против строительства второй АЭС в Курской области России» . Беллона.орг . 22 мая 2015 г.
- ^ "На Курской АЭС-2 началось сооружение новых блоков" . www.atominfo.ru .
- ^ «3-й энергоблок АЭС Какрапар синхронизирован с сетью» . Живая мята. 11 января 2021 г. Проверено 30 сентября 2021 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- База знаний по ядерным реакторам , МАГАТЭ
- Усовершенствованные ядерные энергетические реакторы. Архивировано 6 февраля 2010 г. в Wayback Machine , Всемирная ядерная ассоциация , май 2008 г.