AP1000

AP1000 — двухконтурный водно-водяной ядерный реактор[1] с электрической мощностью порядка 1,1 ГВт, разработанный компанией Westinghouse Electric Company. Широко использует системы пассивной безопасности.[2]

В декабре 2005 — январе 2006 года комиссия США по ядерному регулированию (Nuclear Regulatory Commission, NRC) впервые сертифицировала проект реактора AP1000.[1] (Дополненная версия проекта — в конце 2011 года[3].) Получение сертификата означает, что подрядчики для будущих американских АЭС могут получить лицензию «Combined Construction and Operating License», чтобы начать строительство.

AP1000 стал первым реактором поколения III+, получившим сертификат NRC.[4]

В 2008 Китай начал строительство 4 блоков по проекту AP1000-2005 — по два на АЭС Саньмэнь (Sanmen NPP, 三门核电站) и АЭС Хайян (Haiyang NPP, 海阳核电站). Субподрядчиком выступает SNPTC (State Nuclear Power Technology Corporation)[5].

В декабре 2011 NRC одобрила строительство нескольких реакторов AP1000 в США[6][7]:

Строительство этих энергоблоков началось в 2013 году.

Ввод в эксплуатацию
Энергоблок Физический пуск Начало коммерческой эксплуатации
Саньмэнь-1 30 июня 2018 г. 21 сентября 2018 г.
Саньмэнь-2 17 августа 2018 г. 5 ноября 2018 г.
Хайян-1 8 августа 2018 г. 22 октября 2018 г.
Хайян-2 29 сентября 2018 г. 9 января 2018 г.

Конструктивные характеристики[ | ]

AP1000 — двухконтурный реактор с водой под давлением (два вертикальных парогенератора), с общей электрической мощностью 1117 МВт[8]. Представляет собой эволюционное развитие проекта реактора AP600 (600 МВт)[4], представляя собой более мощную модель с примерно такими же размерами.[1][9] По сравнению с AP600 тепловая мощность увеличилась с 1933 МВт до 3400 МВт, количество сборок топлива с 145 до 157, длина сборки - с 12 до 14 футов. Увеличены высота защитной оболочки, площадь теплообмена в парогенераторе и мощность ГЦН.[10]

Авторы проекта заявляют, что реактор AP1000 является наиболее дешевым среди других проектов реакторов 3-го поколения, поскольку в нём широко используются существующие технологии. В конструкции также уменьшено количество компонентов, в том числе труб, кабелей и электроприводной арматуры. Стандартизация и лицензирование типа также должно помочь сократить сроки и стоимость строительства. По сравнению с конструкцией реакторов PWR 2-го поколения от Westinghouse, AP1000 имеет:[8]

  • на 50 % меньше клапанов, связанных с системами безопасности
  • на 35 % меньше насосов
  • на 80 % меньше трубопроводов, связанных с системами безопасности
  • на 85 % меньше управляющих кабелей
  • на 45 % меньший строительный объём

Также они заявляют, что AP1000 занимает меньшую площадь, чем большинство существующих PWR, использует примерно в пять раз меньше бетона и арматуры, чем предыдущие проекты.[8]

При проектировании реактора и АЭС использовалась вероятностная оценка рисков. По заявлению NRC, АЭС, использующие AP1000, имеют на порядок более высокую безопасность, чем АЭС, изученные в NUREG-1150. Максимальная частота повреждений активной зоны для АЭС с блоками AP1000 оценивается в 5,09 × 10−7 в год.[11]

Отработанное топливо, полученное после кампании в AP1000, хранится как минимум 5-10 лет в пристанционном бассейне выдержки на территории АЭС.[12] Затем оно может быть перемещено в надземные сухие контейнеры для хранения так же, как это делают в настоящее время при эксплуатации других американских ядерных реакторов.[8]

Реакторы продолжают производить тепло из радиоактивных продуктов распада даже после остановки цепной реакции, поэтому необходимо удалять это тепло, чтобы избежать расплавления активной зоны реактора. В системе пассивного охлаждения («Passive Core Cooling System») реактора AP1000 постоянный ток от блочных батарей используется для питания автоматики и оборудования, которые должны функционировать в течение первых 30 минут после аварийного останова. Эта система автоматически активируется, даже если операторы реактора не предпринимали никаких действий.[13] Электрические системы, необходимые для инициирования пассивных систем, не зависят от внешних или дизельных электростанций и клапаны не требуют гидравлических или пневматических систем.[1][14]

Конструкция предназначена для пассивного отвода тепла в течение 72 часов за счёт самотёка воды из бака установленного сверху корпуса реактора, после чего бак должен быть пополнен.[8]

Срок службы: 60 лет.

Безопасность[ | ]

Критике безопасности реактора подвергался больше всего контайнмент, сделанный по новой технологии модульного строительства. Критика состояла в том, что если начнется коррозия стали контайнмента, то радиоактивные газы смогут покинуть корпус контайнмента и попасть в окружающую среду. Также прочность самого контаймента была недостаточной [15].

CAP1400[ | ]

Логичным развитием линейки реакторов AP1000 стало увеличение размеров и мощности с сохранением тех же технологий[16]. 2 ноября 2018 года было получено разрешение на строительство двух первых блоков CAP1400 в провинции Шаньдун[17]. Строительство начато в конце июля 2019 на АЭС Шидаовань-2.[18]

Планы[ | ]

Китай[ | ]

Китай использует проект AP1000 для двух своих АЭС, строительство которых началось в 2008 году. Ввод в эксплуатацию первых блоков планировался на 2013—2015 годы, но был перенесён на 2017:

По два блока на каждой АЭС строятся по раннему проекту AP1000-2005, без дополнительного усиления корпуса реактора для защиты от падения самолётов.[5] [19].

Всего на каждой АЭС запланировано по шесть блоков AP1000.

Также имеются планы по постройке 1 блока AP1000 на АЭС Сяньнин (Xianning NPP; 咸宁核电站) к 2015 году.[20]

С 2008—2009 годов Westinghouse и State Nuclear Power Technology Corporation (SNPTC) разрабатывают на базе AP1000 новый реактор CAP1400 с электрической мощностью в 1400 МВт, с возможным продолжением разработок на мощность 1700 МВт.[21]

В декабре 2009 было принято решение начать строительство первого блока CAP1400 вблизи исследовательского реактора HTR-10 (10 МВт, Shidaowan, Университет Цинхуа). Начало строительства было запланировано на 2013, ввод в эксплуатацию — в 2017 году.[21] Строительство было начато в 2014 году[22][23], по другим данным в 2018 году[24].

США[ | ]

NRC одобрила строительство нескольких реакторов AP1000 в США:

Строящиеся и построенные реакторы[ | ]

Название Локация Энергоблок Мощность,
МВт
Начало
строительства
Пуск Закрытие
Саньмэнь Китай Саньмэнь-1 1251 2009 2018
Саньмэнь-2 1251 2009 2018
Хайян Китай Хайян-1 1250 2009 2018
Хайян-2 1250 2010 2018
Вогтль США Вогтль-3 1250 2013 май 2021[27]
Вогтль-4 1250 2013 май 2022[27]

Проблемы[ | ]

АР1000 является первым американским реактором, спроектированным и построенным после аварии на АЭС Три-Майл-Айленд в 1979 году. После аварии на территории США более 30 лет было запрещено строительство атомных энергоблоков, в результате чего американская промышленность потеряла компетенции как в проектировании и строительстве гражданских энергетических реакторов, так и в производстве ядерного топлива и других сопутствующих отраслях. Фактически, АР1000 был спроектирован на основе корабельных реакторов на порядок меньшей мощности, с чем связаны выявившиеся позднее недостатки его конструкции.

АЭС Саньмэнь[ | ]

Сертификат комиссии США по ядерному регулированию (NRC) на реактор AP100 был получен в январе 2006 года. В 2008 году в Китае началось строительство четырёх энергоблоков на АЭС Саньмэнь. Ожидалось, что благодаря реактору AP1000 «Вестингауз» станет монополистом на рынке реакторов поколения III+[28].

Наибольшие проблемы при проектировании и эксплуатации реакторов связаны с главными циркуляционными насосами (ГЦН), которые были разработаны компанией «Curtiss Wright» на основе ГЦН реакторов для ВМС США и не имели опыта применения в реакторах большой мощностью. Для ГЦН АР1000 не было предусмотрено возможности демонтажа, поскольку предполагалось, что он может без ремонта и технического обслуживания функционировать в течение всего срока службы станции, составляющего 60 лет[29].

В 2009 году у ГЦН, предназначенных для АЭС Саньмэнь, во время испытаний разрушились подшипники и получили повреждения маховики. В 2011 году при аналогичных испытаниях произошёл перегрев насоса. В январе 2013 года обнаружено разрушение лопатки рабочего колеса, от которого отвалился кусок размером 7×6 см. В конце 2013 года отмечен чрезмерный износ уплотняющих элементов насоса[29].

После внесённых в конструкцию изменений в мае 2015 года прошли успешные испытания насосов, после чего проблемы ГЦН были объявлены решёнными. Однако в июне 2015 года, перед поставкой насосов заказчику, в лопатках турбины были обнаружены трещины шириной 10-12 мм. В результате было объявлено, что начало коммерческой эксплуатации реактора сдвигается на 2017 год[29].

22 декабря 2018 года, через месяц после начала коммерческой эксплуатации, вышел из строя один из четырёх ГЦН энергоблока 2 станции Саньмэнь, что привело к аварийному отключению реактора автоматикой. Точные причины неисправности не объявлены. В процессе устранения неисправности ГЦН был извлечён из теплообменника, несмотря на то, что по первоначальному проекту не подлежал демонтажу. Ремонт продолжался около года, и 14 ноября 2019 года в активную зону реактора было загружено топливо для повторного пуска. В результате годичного простоя компания CNNC, являющаяся оператором станции, понесла убытки в сумме $ 570 млн. Сообщается, что энергоблок 1 АЭС Саньмэнь работает без сбоев[30].

АЭС «Вогтль»[ | ]

В июне 2021 года эксперты, исследовавшие положение дел на строительстве 3-го энергоблока АЭС Вогтль, пришли к выводу, что запуск реактора произойдёт не ранее лета 2022 года. Первоначально запуск энергоблока 3 планировался на 2016 год, а энергоблока 4 — на 2017 год. Стоимость проекта возрастёт на $ 2 млрд и составит $ 27 млрд в сумме за два энергоблока, что почти вдвое превышает первоначальную смету[31].

Примечания[ | ]

  1. 1 2 3 4 T.L. Schulz Westinghouse AP1000 advanced passive plant (web). Nuclear Engineering and Design; Volume 236, Issues 14–16, August 2006, Pages 1547–1557; 13th International Conference on Nuclear Energy, 13th International Conference on Nuclear Energy. ScienceDirect. Дата обращения: 21 января 2008.
  2. Реактор AP1000 Архивная копия от 17 мая 2011 на Wayback Machine Архивировано 17 мая 2011 года.
  3. Регуляторы США сертифицировали проект AP-1000 ATOMINFO.RU, 26.12.2011
  4. 1 2 AP 1000 Public Safety and Licensing (web) (недоступная ссылка). Westinghouse (13 сентября 2004). Дата обращения: 21 января 2008. Архивировано 7 августа 2007 года.
  5. 1 2 SNPTC — китайские AP-1000 // ATOMINFO.RU, 25.04.2013)
  6. 1 2 3 Wald, Matthew L.. N.R.C. Clears Way for Nuclear Plant Construction, The New York Times (22 декабря 2011). «"Two reactors are planned for the Southern Company’s plant near Augusta, Ga., and another two at the Summer plant of South Carolina Electric and Gas in Fairfield County, S.C."».
  7. 1 2 First new nuclear reactors OK'd in over 30 years, CNN (9 февраля 2012).
  8. 1 2 3 4 5 Adrian Bull (16 November 2010), The AP1000 Nuclear Power Plant - Global Experience and UK Prospects, Nuclear Institute, <http://www.nuclearinst.com/uploads/Branch%20Presentations/The%20AP1000%20-%20A%20Bull%20-%2016th%20Nov%2010.pdf>. Проверено 14 мая 2011.  Архивная копия от 22 июля 2011 на Wayback Machine
  9. Contact;Tom Murphy New Reactor Designs (web). Article summarizes nuclear reactor designs that are either available or anticipated to become available in the United States by 2030. Energy Information Administration (EIA). Дата обращения: 21 января 2008. Архивировано 31 декабря 2007 года.
  10. ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГЕТИКА - Харьков, 2012, ISBN 978-613-0-11482-4. "ГЛАВА 6. ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ РЕАКТОРОВ И ЯДЕРНОГО ТОПЛИВНОГО ЦИКЛА. § 6.1. Реакторы новых типов" стр 369-370
  11. [1] Westinghouse AP 1000 Step 2 PSA Assessment
  12. Westinghouse certain of safety, efficiency of nuclear power, Pittsburgh Post-Gazette, March 29, 2009
  13. UK AP1000 Pre-Construction Safety Report (PDF(недоступная ссылка). UKP-GW-GL-732 Revision 2 explains the design of the reactor safety systems as part of the process of seeking approval for construction in the UK. Westinghouse Electric Company. Дата обращения: 23 февраля 2010. Архивировано 17 июля 2011 года.
  14. R.A. and Worrall, A. «The AP1000 Reactor the Nuclear Renaissance Option.» Nuclear Energy 2004.
  15. История AP1000: драма с моралью. Westinghouse Electric Company (24.10.2013). (недоступная ссылка)
  16. Реактор CAP-1400. AtomInfo.Ru (05.03.2015). Дата обращения: 19 мая 2020.
  17. Проект CAP1400 получил разрешение на строительство, atomic-energy.ru (15 ноября 2018). Дата обращения 17 ноября 2018.
  18. UPDATE 1-China starts construction at 3 nuclear projects. reuters.com (25 июля 2019 года).
  19. Mark Hibbs (April 27, 2010), Pakistan Deal Signals China's Growing Nuclear Assertiveness, Carnegie Endowment for International Peace, <http://www.carnegieendowment.org/publications/index.cfm?fa=view&id=40685>. Проверено 25 февраля 2011. 
  20. Nuclear Power in China (недоступная ссылка). Information Papers. World Nuclear Association (WNA) (6 января 2011). Дата обращения: 11 января 2011. Архивировано 16 сентября 2013 года.
  21. 1 2 Nuclear Power in China. World Nuclear Association (2 July 2010). Дата обращения: 18 июля 2010. Архивировано 31 июля 2010 года.
  22. Construction start of China’s first CAP1400 reactor Shidaowan-1 (англ.). Power Gen Advancement (6 April 2014). Дата обращения: 19 мая 2020.
  23. Preparations continue for initial CAP1400 units - World Nuclear News (англ.). world-nuclear-news.org (27 April 2015). Дата обращения: 19 мая 2020.
  24. Проект CAP-1400 получил разрешение на строительство. Атомная энергия 2.0 (15 ноября 2018). Дата обращения: 19 мая 2020.
  25. More milestones for Vogtle project - World Nuclear News. www.world-nuclear-news.org. Дата обращения: 19 октября 2018.
  26. Terms of Service Violation. www.bloomberg.com.
  27. 1 2 Matt Kempner, The Atlanta Journal-Constitution Georgia regulators raise fresh concerns about nuclear project’s timing (англ.). ajc. Дата обращения: 2 августа 2019.
  28. Новый американский реактор от Westinghouse стал проклятием и позором атомной отрасли США. ФБА «Экономика сегодня», 12.04.2019.
  29. 1 2 3 ГЦН AP-1000 — очередные проблемы. Атоминфо, 05.09.2015.
  30. Рычин В. Sanmen и ГЦН. Атоминфо, 08.12.2019.
  31. Вогл — ввод сдвигается на 2022 год. Атоминфо, 10.06.2021.

Ссылки[ | ]