Generation III atomreaktorer

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 6. november 2021; checks kræver 7 redigeringer .

Generation III -reaktorer er atomreaktorer , der er opstået som et resultat af udviklingen af ​​generation II -reaktorer . Karakteristika for disse reaktorer er højere brændstofeffektivitet , forbedret termisk effektivitet , betydelige sikkerhedsforbedringer (herunder passiv nuklear sikkerhed ) og designstandardisering for at reducere kapital- og vedligeholdelsesomkostninger. Den første generation III-reaktor var i 1996 Unit 6-reaktoren på Kashiwazaki Nuclear Power Plant , som er en avanceret kogendevandsreaktortype .

På grund af en lang periode med stagnation i konstruktionen af ​​nye reaktorer og den fortsatte (men faldende) popularitet af generation II/II+-projekter, er der relativt få tredjegenerationsreaktorer i verden. Generation IV-design fra 2020 er stadig under udvikling.

Oversigt

Selvom forskellene mellem generation II og III reaktorer stort set er vilkårlige, er generation III reaktorer designet til en længere levetid (60 år, med mulighed for forlængelse til 100 år eller mere) sammenlignet med generation II reaktorer, som er designet til 40 år af drift med mulighed for forlængelse op til 60 [1] [2] .

Kerneskadesraten for disse reaktorer er 60 for EPR'er og 3 for ESBWR'er [3] pr. 100 millioner reaktorår sammenlignet med 1000 for Generation II BWR/4.

Tredje generations EPR forbruger omkring 17 % mindre uran pr. produceret elektricitetsenhed end generation II-reaktorerne [4] . En uafhængig analyse foretaget af miljøforsker Barry Brook vedrørende den større effektivitet og derfor lavere materialekrav for Generation III-reaktorer understøtter denne konklusion. [5]

Reaktion og kritik

Både tilhængere og nogle af kritikerne af atomkraft er enige om, at tredjegenerationsreaktorer generelt er mere sikre end ældre reaktorer. 

Edwin Lyman , senior fellow ved Union of Concerned Scientists , satte spørgsmålstegn ved specifikke omkostningsbesparende beslutninger truffet for to Generation III-reaktorer, AP1000 og ESBWR . Lyman, John Ma (NRC Senior Design Engineer) og Arnold Gundersen ( Nuclear Safety Consultant ) er bekymrede over, at betonskjoldet omkring AP1000 ikke har tilstrækkelig sikkerhedsmargin i tilfælde af et direkte flyangreb [6] [7] . Der er eksperter, der er af den modsatte opfattelse, idet de anser sikkerhedsmarginen for indeslutningen af ​​denne reaktor for at være tilfredsstillende [8] .

Union of Concerned Scientists kaldte i 2008 EPR for det eneste nye reaktordesign under overvejelse i USA, der "... ser ud til at være betydeligt sikrere og mere sikre mod angreb end nutidens reaktorer" [9] :7 .

Men under konstruktionen af ​​de første kopier af III-generationsreaktorer blev der afsløret alvorlige tekniske problemer, der forårsagede omkostningsoverskridelser og forsinkelser i byggeriet, som f.eks. i tilfælde af nye reaktorer, der bygges i Frankrig ved Flamanville-atomkraftværket [ 10] .

Nuværende og fremtidige reaktorer

De første Generation III-reaktorer blev bygget i Japan og var af den avancerede kogendevandsreaktortype . I 2016 blev en generation III+ VVER-1200 /392M reaktor sat i drift ved Novovoronezh NPP II i Rusland, som blev den første driftsreaktor af generation III+ [11] . Adskillige andre Generation III+-reaktorer er i de sene konstruktionsstadier i Europa, Kina, Indien og USA. Den næste generation af III+-reaktorer, der blev sat i drift, var Westinghouse AP1000- reaktoren på Sanmen NPP i Kina, som var planlagt til idriftsættelse i 2015 [12] , men blev færdiggjort og nået kritik den 21. juni 2018 og sat i kommerciel drift den 21. september , 2018. 

I USA er reaktordesign certificeret af Nuclear Regulatory Commission (NRC). Fra oktober 2010 har Kommissionen godkendt fem projekter og overvejer yderligere fem [13] .

Generation III reaktorer

Generation III reaktorer under opførelse og i drift

Udviklere Navn Type MW el. (Net) MW el. (Brutto) MWt _ Noter
General Electric , Toshiba , Hitachi ABWR;
US-ABWR 		BWR 1350 1420 3926 Ved Kashiwazaki NPP siden 1996. Certificeret af NRC i 1997 [9]
KEPCO APR-1400 PWR 1383 1455 3983 Hos Kori NPP siden januar 2016.
CGNPG ACPR-1000 1061 1119 2905 En forbedret version af CPR-1000 . Den første reaktor på Yangjiang - 5 atomkraftværket skal lanceres i 2018.
CGNPG , CNNC Hualong One (HPR-1000) 1090 1170 3050 Dette er delvist en sammenlægning af de kinesiske projekter ACPR-1000 og ACP-1000, men i sidste ende er dette en gradvis forbedring af de tidligere projekter CNP-1000 og CP-1000. [14] Det var oprindeligt beregnet til at hedde "ACC-1000", men blev til sidst navngivet "Hualong One" eller "HPR-1000". Fangchenggang-enhederne 3-6 vil være de første til at bruge HPR-1000-designet, med enhed 3 og 4 i øjeblikket under opførelse fra 2017. [femten]
OKB "Gidropress" VVER -1000 /428 990 1060 3000 Den første version af AES-91-projektet, udviklet og brugt til Tianwan Blocks 1 og 2, blev lanceret i 2007.
VVER -1000 / 428M 1050 1126 3000 En anden version af AES-91-designet, også udviklet og brugt til Tianwan (denne gang til enhed 3 og 4, som blev lanceret i henholdsvis 2017 og 2018).
VVER -1000/412 917 1000 3000 Det første AES-92-projekt bygget, brugt til Kudankulam .

Generation III designs ikke accepteret eller bygget

Udvikler Reaktor navn Type Eleffekt (netto), MW Eleffekt (brutto), MW Termisk effekt, MW Bemærk
General Electric Hitachi ABWR-II BWR 1638 1717 4960 Forbedret version af ABWR. Usikker udviklingsstatus.
Mitsubishi APWR; US-APWR; EU-APWR;APWR+ PWR 1600 1700 4451 To blokke planlagt til Tsurug blev aflyst i 2011. U.S.A. NRC-licensering af to blokke planlagt til Comanche Peak blev suspenderet i 2013. Den originale APWR og den opdaterede US-APWR/EU-APWR (også kendt som APWR+) adskiller sig markant i deres designfunktioner, hvor APWR+ har højere effektivitet og elektrisk output.
Westinghouse AP600 600 619 ? Certificeret af NRC i 1999. [9] Udvikler sig til det større AP1000-design. [16]
Forbrændingsteknik System 80+ 1350 1400 ? Certificeret af NRC i 1997. Baseret på den koreanske APR-1400 . [17]
OKB "Gidropress" VVER -1000 /466 (B) 1011 1060 3000 Det var det første AES-92-design, der blev udviklet, oprindeligt beregnet til konstruktion ved det foreslåede Belene-atomkraftværk , men byggeriet blev senere standset.
Candu Energy Inc. EC6 PHWR ? 750 2084 EC6 (Enhanced CANDU 6) er en evolutionær opgradering af tidligere CANDU-designs. Som andre CANDU-designs kan den bruge uberiget naturligt uran som brændstof.
AFCR ? 740 2084 Den avancerede brændstof CANDU-reaktor er et modificeret EC6-design, der er blevet optimeret til maksimal brændstoffleksibilitet og evnen til at håndtere adskillige potentielt oparbejdede brændselsblandinger og endda thorium. Det er i øjeblikket i sen udvikling under et joint venture mellem SNC-Lavalin, CNNC og Shanghai Electric .
Diverse (se MKER Art.) MKER BWR 1000 ? 2085 A Udvikling af RBMK -atomkraftreaktoren . Alle fejl og mangler i designet af RBMK-reaktoren er blevet rettet, og en fuld indeslutningsbygning og passive nukleare sikkerhedsfunktioner såsom et passivt kernekølesystem er blevet tilføjet. Den fysiske prototype af MKER-1000 er enhed 5 af Kursk NPP . Byggeriet af Kursk-5 blev aflyst i 2012, og siden 2018 har VVER-TOI været under opførelse, og byggeriet har været i gang siden 2018. [18] [19] [20] (se artikel om RBMK)

Generation III+ reaktorer

Generation III+ reaktordesign er en evolutionær udvikling af Generation III-reaktorer, der tilbyder sikkerhedsforbedringer i forhold til Generation III-reaktordesign. Producenter begyndte at udvikle Generation III+-systemer i 1990'erne, idet de trak på erfaringer fra drift af letvandsreaktorer i USA, Japan og Vesteuropa. 

Den nukleare industri har påbegyndt forberedelserne til en "nuklear renæssance" ved at søge at løse tre nøglespørgsmål i Generation III+ projekter: sikkerhed, omkostningsreduktion og nye samlingsteknologier. De forventede byggeomkostninger var $1 pr. watt elektrisk strøm, og byggetiden blev anslået til fire år eller mindre. Disse skøn viste sig dog at være alt for optimistiske. 

En bemærkelsesværdig forbedring af Generation III+-systemer i forhold til andengenerationsdesign er medtagelsen af ​​nogle passive sikkerhedsdesign, der ikke kræver aktive kontroller eller operatørindgreb, men i stedet er afhængige af tyngdekraften eller naturlig konvektion for at afbøde virkningerne af ekstreme hændelser. 

Yderligere sikkerhedsfunktioner blev føjet til designet som svar på Fukushima-katastrofen i 2011. I generation III+ designs kræver passiv sikkerhed ikke operatørhandling eller betjening af elektroniske enheder, så den kan fungere under forhold med evakuering af personale og strømafbrydelser. Mange af Generation III+ atomreaktorerne har en smeltefælde . Hvis brændstofbeklædningen og reaktortrykbeholderen og tilhørende rør smelter, vil corium falde ned i kernefælden, som holder det smeltede materiale og har evnen til at afkøle det. Dette beskytter igen den sidste barriere - den hermetiske skal . Verdens første smeltefælde med en vægt på 200 tons blev installeret af Rosatom ved VVER-reaktoren på Rooppur-1 NPP i Bangladesh [21] [22] . I 2017 begyndte Rosatom kommerciel drift af VVER-1200-reaktoren ved kraftenhed 1 i Novovoronezh NPP - 2, som var verdens første lancering af en generation III+-reaktor [23] .

Generation III+ reaktorer under opførelse og i drift

Udvikler Reaktor navn Type Eleffekt (netto), MW Eleffekt (brutto), MW Termisk effekt, MW Første tænding Bemærk
Westinghouse , Toshiba AP1000 PWR 1117 1250 3400 30/06/2018 Sanmen NPP [24] Certificeret af NRC i december 2005 [9]
SNPTC , Westinghouse CAP1400 1400 1500 4058 Fælles amerikansk-kinesisk udvikling, lokaliseret design baseret på AP1000 . Westinghouse Joint Development Agreement giver Kina intellektuelle ejendomsrettigheder til alle fælles udviklede kraftværker med en elektrisk kapacitet på mere end 1.350 MW. De første to enheder er i øjeblikket under konstruktion på Shidaowan Nuclear Power Plant . CAP1400 er planlagt til at blive efterfulgt af CAP1700 og/eller CAP2100, hvis kølesystemer kan skalere.
Areva EPJ 1660 1750 4590 29/06/2018 Taishan NPP [25]
OKB "Gidropress" VVER -1200/392M 1114 1180 3200 2016-08-05 Novovoronezh NPP II [26] [27] Også kendt som AES-2006/MIR-1200. Prototype brugt til VVER-TOI- projektet .
VVER -1200/491 1085 1199 3200 2018-03-09 Leningrad NPP II [28]
VVER -1200/509 1114 1200 3200 Akkuyu NPP I.
VVER -1300/510 1115 1255 3300 VVER-1300-projektet er også kendt som AES-2010-projektet og omtales nogle gange fejlagtigt som VVER-TOI-projektet[ af hvem? ] . VVER-1300/510 er baseret på VVER-1200/392M, som oprindeligt blev brugt som en designprototype til VVER-TOI- projektet . I øjeblikket[ hvornår? ] er det planlagt at bygge flere kraftenheder på russiske atomkraftværker. De første enheder af Kursk NPP er under opførelse [29] [30] .
VVER -1200/513 ? 1200 3200 VVER-1200-varianten er delvist baseret på VVER-1300/510-designet (som er prototypen til VVER-TOI- designet ). Den første installation forventes at være færdig i 2022 ved Akkuyu NPP .
VVER -1200/523 1080 1200 3200 Rooppur-atomkraftværket i Bangladesh er under opførelse. To VVER-1200/523 kraftenheder er planlagt til at blive taget i brug i 2023 og 2024 [31] .
BARC (Indien) IPHWR-700 PHWR 630 700 2166 2021 Efterfølger til den indenlandske 540 MW PHWR med øget effekt og yderligere sikkerhedsfunktioner. Det er under opførelse og skal tages i brug i 2020. Kraftenhed nr. 3 af Kakrapar NPP fik for første gang kritisk strøm den 22. juli 2020, tilsluttet nettet den 10. januar 2020 [32] .

Generation III+ projekter ikke accepteret eller bygget

Udvikler Reaktor navn Type Eleffekt (netto), MW Eleffekt (brutto), MW Termisk effekt, MW Noter
Toshiba EU-ABWR BWR ? 1600 4300 Opdateret version af ABWR , designet i overensstemmelse med EU-direktiver, øget reaktoreffekt, forbedret design til niveau III+.
Areva Kerena 1250 1290 3370 Tidligere kendt som SWR-1000. Baseret på tyske BWR-projekter, hovedsageligt Gundremmingen B/C-projekter. Udviklet i fællesskab af Areva og E.ON.
General Electric Hitachi ESBWR en 1520 1600 4500 Baseret på det endnu ikke-udgivet SBWR-design, som igen var baseret på ABWR . Det menes, at projektet blev udviklet til North Anna -3 NPP (USA). Eliminerer brugen af ​​recirkulationspumper helt til fordel for naturlig cirkulation, hvilket er meget usædvanligt for et kogendevandsreaktordesign.
KEPCO ÅOP+ PWR 1505 1560 4290 Efterfølger til APR-1400 med øget kraft og ekstra sikkerhedsfunktioner.
Areva , Mitsubishi ATMEA1 1150 ? 3150 Foreslået til det planlagte Sinop-atomkraftværk ( Tyrkiet )
OKB "Gidropress " VVER -600/498 ? 600 1600 Reduceret version af VVER-1200. Kommerciel udbredelse er planlagt til 2030 på Kola Nuclear Power Plant .
Candu Energy Inc. (Canada) ACR-1000 PHWR 1085 1165 3200 Avanceret CANDU-reaktor med traditionel tungtvandsmoderator men let vandkølervæske. Dette reducerer tungtvandsomkostningerne markant, men reaktoren mister CANDU's iboende evne til at bruge uberiget naturligt uran som brændstof.

Se også

Noter

  1. ↑ Nyt materiale lover 120 års reaktorlevetid . www.world-nuclear-news.org . Hentet: 8. juni 2017.
  2. ↑ Avancerede atomkraftreaktorer | Generation III+ Nuclear Reactors - World Nuclear Association . www.worldnuclear.org . Hentet: 8. juni 2017.
  3. ↑ Næste generations atomenergi: ESBWR (utilgængeligt link) . Hentet 7. juni 2021. Arkiveret fra originalen 4. juli 2010. 
  4. ↑ Forsythe. 3 R'er for atomkraft: Læsning, genbrug og oparbejdning: ... Gør en bedre morgendag for Lille Joe . Forfatterhuset (18. februar 2009).
  5. ↑ Brændstofforbrug til Gen III+ atomkraft (26. oktober 2011).
  6. ↑ Adam Piore. Black Swan forsikring . I videnskabens verden (august 2011).
  7. ↑ Matthew L. Wald. Kritikere udfordrer sikkerheden ved nyt reaktordesign New York Times , 22. april 2010.
  8. ↑ Sunday Dialogue: Nuclear Energy, Pro and Con , New York Times  (25. februar 2012).
  9. ↑ 1 2 3 4 Atomkraft i en opvarmende verden. . Union of Concerned Scientists (dec. 2007). Hentet: 1. oktober 2008.
  10. ↑ Fejl fundet i fransk atomreaktor - BBC News . BBC News . Hentet: 29. oktober 2015.
  11. ↑ Rusland lancerede en atomkraftenhed, der ikke har nogen analoger i verden . TASS .
  12. ↑ Kinas atomkraft . World Nuclear Association. Hentet: 14. juli 2014.
  13. ↑ Designcertificeringsansøgninger for nye reaktorer . US Nuclear Regulatory Commission .
  14. ↑ Xing, Ji (1. marts 2016). "HPR1000: Avanceret trykvandsreaktor med aktiv og passiv sikkerhed." Engineering . 2 (1): 79-87. DOI : 10.1016/J.ENG.2016.01.017 .
  15. ↑ Kinas fremskridt fortsætter , Nuclear Engineering International (11. august 2015). Hentet 30. oktober 2015.
  16. ↑ Nye kommercielle reaktordesigner . Arkiveret fra originalen den 2. januar 2009.
  17. ↑ Arkiveret kopi (downlink) . Hentet 9. januar 2009. Arkiveret fra originalen 11. december 2012. 
  18. ↑ Ruslands atombrændselskredsløb | Russian Nuclear Fuel Cycle - World Nuclear Association . world-nuclear.org .
  19. ↑ Blogger om det utænkelige: Fremtiden for vandkølede grafitreaktorer? (21. april 2008).
  20. ↑ Reaktoranlæg MKER - 1500 . reactors.narod.ru .
  21. ↑ Gen III reaktordesign . kraftteknik . Hentet: 24. august 2020.
  22. ↑ Installation af kernefanger i gang ved Rooppur 1 . World Nuclear News . Hentet: 5. juni 2019.
  23. ↑ Rusland færdiggør verdens første Gen III+ reaktor; Kina starter fem reaktorer op i 2017 . Nuclear Energy Insider (8. februar 2017). Hentet: 10. juli 2019.
  24. ↑ Første Westinghouse AP1000 anlæg Sanmen 1 begynder synkronisering til elektrisk  net . Hentet 2. juli 2018.
  25. ↑ Kinas Taishan 1-reaktor forbundet til nettet - World Nuclear News . www.world-nuclear-news.org .
  26. ↑ Rusland lancerede en atomkraftenhed, der ikke har nogen analoger i verden .
  27. ↑ Den første VVER-1200-reaktor går i kommerciel drift - World Nuclear News . www.world-nuclear-news.org . Hentet: 10. juli 2019.
  28. ↑ Leningrad II-1 starter pilotoperation , World Nuclear News (9. marts 2018). Hentet 10. marts 2018.
  29. ↑ Bellonas eksperter er imod at bygge et andet atomkraftværk i Ruslands Kursk-region . Bellona.org (22. maj 2015).
  30. ↑ Opførelsen af ​​nye enheder begyndte ved Kursk NPP-2 . www.atominfo.ru _
  31. ↑ Rooppur Nuclear Power Plant, Ishwardi . kraftteknologi .
  32. ↑ Enhed 3 af kernekraftværket i Kakrapar synkroniseret med nettet . Live Mint (10. januar 2020). Dato for adgang: 18. januar 2020.

 

Links