Forbedret gaskølet reaktor

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 24. april 2018; checks kræver 12 redigeringer .

En avanceret gaskølet reaktor ( AGR) er en type atomreaktor designet og bygget i England .  Dette er anden generation af britiske gaskølede atomreaktorer, der bruger grafit som neutronmoderator og kuldioxid som kølemiddel. AGR blev udviklet fra Magnox type reaktorer .

AGR bibeholdt Magnox grafitmoderatoren og CO 2 kølevæske , men øgede dens driftstemperatur for at forbedre effektiviteten, når den blev omdannet til damp. Den damp, den producerede, var bevidst identisk med den, der blev genereret af kulfyrede kraftværker, hvilket gjorde det muligt at bruge de samme turbiner og udstyr til produktion. I de tidlige stadier af systemdesign blev designere tvunget til at erstatte beryllium , som bruges som indeslutning til uranbrændselsceller, med rustfrit stål. Stål har et højere kernereaktionstværsnit , og denne ændring indebar, at brændstoffet blev ændret fra naturligt uran til beriget uranbrændsel for at bevare kritikaliteten. Som en del af denne ændring havde det nye projekt en højere burnup på 18.000 MW/d. ton brændstof, hvilket kræver mindre hyppig optankning.

Den første AGR-prototype blev lanceret i 1963 [1], men den første kommercielle var først i 1976. I alt 14 reaktorer blev bygget på seks steder fra 1976 til 1988. De er alle konfigureret med to reaktorer i én bygning. Hver reaktor har en design termisk effekt på 1500 MW, der driver en 660 MW turbogenerator. Forskellige AGR-anlæg producerer output fra 555 MW til 670 MW, hvoraf nogle opererer under designkapacitet på grund af driftsmæssige begrænsninger [2] . De bruger alle Westinghouse [3] brændstof .

Enhed

Designet af AGR er sådan, at dampen produceret ved driften af ​​reaktoren er den samme som i traditionelle kulfyrede kraftværker, så AGR kan bruge de samme turbinegeneratorer. Den gennemsnitlige kølevæsketemperatur ved reaktorens udløb er 648 °C. For at opnå disse høje temperaturer, samtidig med at grafittens brugstid sikres (grafitten oxiderer let til CO2 ved høj temperatur), bruges en recirkulerende varmeoverførselsstrøm ved en lavere kedeludløbstemperatur på 278 °C til at afkøle grafitten, at sikre, at temperaturen i grafitkernen ikke er for forskellig fra den temperatur, der observeres på Magnox-stationen . Temperaturen og trykket ved udgangen af ​​dampgeneratoren var 170 bar og 543 °C.

Det anvendte brændstof er urandioxidgranulat beriget op til 2,5-3,5 % i brændstofstave af rustfrit stål [4] . Det oprindelige designkoncept for AGR var at bruge en beryllium-baseret belægning. Da dette viste sig uegnet på grund af dets skørhed [5] , blev berigelsesniveauet af brændstoffet øget for at kompensere for det høje niveau af neutrontab i den rustfri stålbeklædning. Dette øgede i høj grad prisen på elektricitet produceret af AGR. Kølevæsken cirkulerer gennem kernen, når 640 °C (1.184 °F) og et tryk på omkring 40 bar, og passerer derefter gennem kedlen (dampgeneratoren) uden for kernen, men er stadig inde i en stålcylinder, en trykbeholder . Kontrolstængerne trænger ind i grafitmoderatoren, og det sekundære system inkluderer indsprøjtning af nitrogen i kølevæsken for at sænke temperaturen i reaktoren. Det tertiære nedlukningssystem, som fungerer ved at sprøjte borpiller ind i reaktoren, aktiveres, hvis reaktoren aftager trykket, når styrestængerne ikke sænkes tilstrækkeligt. Det ville betyde, at nitrogentrykket ikke kunne opretholdes. [6] [7]

AGR er designet til at have en høj effektivitet på omkring 41%, hvilket er bedre end trykvandsreaktorer , som har en typisk termisk effektivitet på 34%. Dette skyldes den højere udgangstemperatur på ca. 640°C (1.184°F) typisk for et gasvarmeoverførselsmedium sammenlignet med ca. 325°C (617°F) for en PWR . Reaktorkernen skal dog være større for den samme effekt, og brændstofforbrændingen ved frigivelse er lavere, så brændslet bruges mindre effektivt, hvilket er afvejningen for høj effektivitet. [otte]

Ligesom Magnox- , CANDU- og RBMK-reaktorer , og i modsætning til trykvandsreaktorer, er AGR'er designet til at blive tanket op uden at lukke selve reaktoren ned. Dette var et vigtigt argument ved valget af AGR frem for andre typer reaktorer, og i 1965 tillod Central Electricity Board (CEGB) og regeringen at hævde, at AGR ville producere elektricitet billigere end de bedste kulfyrede kraftvarmeværker. Der opstod imidlertid vibrationsproblemer i brændstofsamlingen under tankning med fuld kraft, så i 1988 blev denne type tankning forbudt af regeringen indtil midten af ​​1990'erne, hvor yderligere test resulterede i, at en brændstofstang sad fast i reaktorkernen. Kun delvis belastning eller reaktorstoptankning udføres nu i AGR. [9]

Trykbeholderen i forspændt beton indeholder reaktorkernen og kedler. For at minimere antallet af indbrud i karret (og derfor reducere antallet af mulige lækagepunkter) har kedlerne et gennemgående design, hvor al kogning og overophedning foregår inde i kedelrørene. Dette kræver brug af ultrarent vand for at minimere dannelse af fordampersalt og efterfølgende korrosionsproblemer.

AGR blev præsenteret som et fremragende britisk alternativ til de amerikanske letvandsreaktordesigns. Den blev markedsført som en udvikling af det deciderede (hvis ikke økonomisk) succesrige Magnox-design og blev udvalgt blandt en række konkurrerende britiske alternativer - helium højtemperaturreaktoren, SGHWR og forædlingsreaktoren - samt det amerikanske tryksatte letvand og kogende vand reaktorer ( PWR og BWR ) og de canadiske CANDU- . CEGB gennemførte en detaljeret økonomisk evaluering af de konkurrerende projekter og konkluderede, at den foreslåede AGR for Dungeness B ville generere den billigste elektricitet, billigere end noget konkurrerende projekt og de bedste kulværker.

Karakteristika for AGR

Kan og vil adskille sig fra de rigtige, fra den tekniske dokumentation: [10]

Egenskab Dungeness B Hartlepool Thorness
Termisk effekt af reaktoren, MW 1496 1500 1623
Enhedens elektriske effekt, MW 660 660 660
Enhedseffektivitet, % 41,6 41,1 40,7
Antal brændstofkanaler i reaktoren 408 324 332
Kernediameter 9,5 m 9,3 m 9,5 m
Kernehøjde 8,3 m 8,2 m 8,3 m
Gennemsnitligt gastryk 32 bar 41 bar 41 bar
Gennemsnitlig indgangsgastemperatur °C 320 286 339
Gennemsnitlig udgangstemperatur °C 675 648 639
Samlet gasforsyning 3378 kg/s 3623 kg/s 4067 kg/s
Brændstof brugt UO 2 UO 2 UO 2
Vægt af uran i tons 152 129 123
Indvendig diameter af cylinderen (beholderen) med højt tryk 20 m 13,1 m 20,3 m
Balon højde 17,7 m 18,3 m 21,9 m
Antal gasblæsere fire otte otte
højtryksturbiner en en en
Mellemtryksturbiner 2 2 2
Lavtryksturbiner 6 6 fire
Antal vandvarmere fire fire fire

Historie

Der var store forhåbninger til designet af AGR. [11] Et ambitiøst program for at bygge fem dobbeltreaktoranlæg, Dungeness B , Hinckley Point B , Hunterston B , Hartlepool og Heysham , var snart i gang, hvor andre lande også overvejede byggeordrer. Udformningen af ​​AGR viste sig imidlertid at være for kompleks til at bygge ud af landet og vanskelig at bygge lokalt. Problemerne med arbejdere og fagforeninger, der begyndte på det tidspunkt, komplicerede situationen. Dungeness B 's hovedstation blev bestilt i 1965 med en måldato for færdiggørelsen 1970. Efter problemer med næsten alle aspekter af reaktorens design, begyndte den endelig at producere elektricitet i 1983, 13 år for sent. [11] Følgende reaktordesign ved Hinckley Point B og Hunterston B blev væsentligt forbedret i forhold til det oprindelige design og blev idriftsat tidligere end Dungeness. Det næste AGR-projekt i Heysham og Hartlepool søgte at reducere de overordnede designomkostninger ved at reducere stationens fodaftryk og antallet af hjælpesystemer. De sidste to AGR'er på Thorness og Heysham 2 vendte tilbage til det modificerede Hinckley Point B -design og viste sig at være den mest succesrige. [12] Tidligere økonomisk rådgiver, David Henderson, beskrev AGR-programmet som en af ​​de to mest kostbare britiske regeringsfinansieringsbrølere sammen med Concord . [13]

Da regeringen begyndte at privatisere elindustrien i 1980'erne, viste omkostningsanalyse for potentielle investorer, at de reelle driftsomkostninger havde været undervurderet i mange år. Særligt nedlukningsomkostningerne er blevet undervurderet. Disse usikkerheder førte til, at atomkraftværker blev udelukket fra privatisering på det tidspunkt. [elleve]

I oktober 2016 blev det annonceret, at superledde styrestænger ville blive installeret ved Hunterston B og Hinckley Point B på grund af bekymringer om stabiliteten af ​​reaktorens grafitkerner. Office of Nuclear Regulatory (ONR) har udtrykt bekymring over antallet af kilesporsrevner, der blokerer grafitstenene i kernen. En usædvanlig hændelse som et jordskælv kan destabilisere grafitten, så de konventionelle kontrolstænger, der lukker reaktoren, ikke kan indsættes. Superledde styrestænger skal indsættes selv i en destabiliseret kerne. [fjorten]

UK AGR-reaktorer

Navn kraftenheder Effekt ,
MW (brutto) 		Start
af byggeri 		Start lukning
Dungeness I 1 615 1965 1983 2028
I 2 615 1965 1985 2028
Thorness en 682 1980 1988 2030
2 682 1980 1989 2030
vindskala en 36 1958 1963 1981
Hunterston B B1 644 1967 1976 2023
B2 644 1967 1977 2023
Hartlepool en 655 1968 1984 2024
2 655 1968 1983 2024
Heysham A1 625 1970 1983 2024
A2 625 1970 1984 2024
I 1 680 1980 1988 2030
I 2 680 1980 1988 2030
Hinkley Point I 1 655 1967 1976 2023
I 2 655 1967 1976 2023

Noter

  1. ↑ Historien om Windscales avancerede gaskølede reaktor arkiveret 1. oktober 2011. , Sellafield Ltd.
  2. ↑ John Bryers, Simon Ashmead. Forberedelse til fremtidige tømnings- og dekommissioneringsarbejder på EDF Energy's britiske flåde af avancerede gaskølede reaktorer . PRESEC 2016 . OECD Nuclear Energy Agency (17. februar 2016). Hentet 18. august 2017. Arkiveret fra originalen 21. januar 2022.
  3. ↑ Advanced Gas-Cooled Reactor Fuel Arkiveret 31. december 2010 på Wayback Machine // Westinghouse, 2006
  4. ↑ Arkiveret kopi (link ikke tilgængeligt) . Hentet 27. juli 2013. Arkiveret fra originalen 27. december 2013. 
  5. ↑ Murray, P. Developments in oxide fuels at Harwell  //  Journal of Nuclear Materials : journal. - 1981. - Bd. 100 , nej. 1-3 . - S. 67-71 . - doi : 10.1016/0022-3115(81)90521-3 . — .
  6. ↑ Nonbel, Erik. Beskrivelse af den avancerede gaskølede type reaktor (AGR  ) . — Nordisk Nuklear Sikkerhedsforskning, 1996.
  7. ↑ Nuclear_Graphite_Course-B - Graphite Core Design AGR og andre . Arkiveret fra originalen den 17. juli 2011.[ skal afklares ]
  8. ↑ https://web.archive.org/web/20041228121556/http://www.royalsoc.ac.uk/downloaddoc.asp?id=1221
  9. ↑ https://web.archive.org/web/20051015031955/http://www.greenpeace.org/raw/content/international/press/reports/nuclearreactorhazards.pdf
  10. ↑ Erik Nonbel. [ http://www.iaea.org/inis/collection/NCLCollectionStore/_Public/28/028/28028509.pdf Beskrivelse af den avancerede gaskølede type reaktor (AGR)] . www.iaea.org . Hentet 14. juni 2018. Arkiveret fra originalen 17. maj 2018.
  11. ↑ 1 2 3 Owen, Geoffrey . Boganmeldelse: 'The Fall and Rise of Nuclear Power in Britain'  (7. marts 2016). Arkiveret fra originalen den 13. marts 2016. Hentet 16. marts 2016.
  12. ↑ S. H. Wearne, R. H. Bird . UK Erfaring med Consortia Engineering for Nuclear Power Stations  (december 2016). Arkiveret fra originalen den 26. marts 2017. Hentet 25. marts 2017.
  13. ↑ Henderson, David . Jo flere ting ændrer sig... , Nuclear Engineering International (21. juni 2013). Arkiveret fra originalen den 25. juni 2013. Hentet 2. juli 2013.
  14. ↑ Atomreaktor knækker 'challenge safety case' , BBC News  (31. oktober 2016). Arkiveret fra originalen den 31. oktober 2016. Hentet 31. oktober 2016.

Links

  Gå til Wikidata-elementet  Ordbøger og encyklopædier
 britiske atomkraftværker