Generation III kärnreaktorer

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 6 november 2021; kontroller kräver 7 redigeringar .

Generation III -reaktorer är kärnreaktorer som har uppstått som ett resultat av utvecklingen av generation II -reaktorer . Egenskaper för dessa reaktorer är högre bränsleeffektivitet , förbättrad termisk effektivitet , betydande säkerhetsförbättringar (inklusive passiv kärnsäkerhet ) och designstandardisering för att minska kapital- och underhållskostnader. Den första generationens III-reaktorn var 1996 Unit 6-reaktorn vid Kashiwazakis kärnkraftverk , som är en avancerad typ av kokvattenreaktor .

På grund av en lång period av stagnation i byggandet av nya reaktorer och den fortsatta (men minskande) populariteten för generation II/II+-projekt, finns det relativt få tredje generationens reaktorer i världen. Generation IV-designer från och med 2020 är fortfarande under utveckling.

Översikt

Även om skillnaderna mellan generation II- och III-reaktorer till stor del är godtyckliga, är generation III-reaktorer konstruerade för en längre livslängd (60 år, med möjlighet till förlängning till 100 år eller mer) jämfört med generation II-reaktorer, som är konstruerade för 40 år drift med möjlighet till förlängning upp till 60 [1] [2] .

Kärnskadorna för dessa reaktorer är 60 för EPR och 3 för ESBWRs [3] per 100 miljoner reaktorår, jämfört med 1000 för Generation II BWR/4.

Den tredje generationens EPR förbrukar cirka 17 % mindre uran per producerad enhet el än generation II-reaktorerna [4] . En oberoende analys av miljöforskaren Barry Brook angående den högre effektiviteten och därför lägre materialkraven för Generation III-reaktorer stödjer denna slutsats. [5]

Reaktion och kritik

Både förespråkare och några av kritikerna av kärnkraft är överens om att tredje generationens reaktorer i allmänhet är säkrare än äldre reaktorer. 

Edwin Lyman , senior fellow vid Union of Concerned Scientists , ifrågasatte specifika kostnadsbesparande beslut som fattats för två Generation III-reaktorer, AP1000 och ESBWR . Lyman, John Ma (NRC Senior Design Engineer) och Arnold Gundersen ( Nuclear Safety Consultant ) är oroade över att betongskölden runt AP1000 inte har tillräcklig säkerhetsmarginal i händelse av ett direkt flygplansangrepp [6] [7] . Det finns experter som har motsatt åsikt och anser att säkerhetsmarginalen för inneslutningen av denna reaktor är tillfredsställande [8] .

Union of Concerned Scientists kallade 2008 EPR för den enda nya reaktordesign som övervägdes i USA som "... verkar vara betydligt säkrare och säkrare från attack än dagens reaktorer" [9] :7 .

Men under konstruktionen av de första exemplaren av III-generationsreaktorer avslöjades allvarliga tekniska problem som orsakade kostnadsöverskridanden och förseningar i konstruktionen, som till exempel i fallet med nya reaktorer som byggdes i Frankrike vid kärnkraftverket i Flamanville [ 10] .

Nuvarande och framtida reaktorer

De första Generation III-reaktorerna byggdes i Japan och var av typen avancerad kokvattenreaktor . 2016 togs en generation III+ VVER-1200 /392M reaktor i drift vid Novovoronezh NPP II i Ryssland, som blev den första driftreaktorn av generation III+ [11] . Flera andra Generation III+-reaktorer är i sena konstruktionsstadier i Europa, Kina, Indien och USA. Nästa generations III+-reaktor som togs i drift var Westinghouse AP1000- reaktorn vid Sanmen NPP i Kina, som var planerad att tas i drift 2015 [12] , men färdigställdes och nådde kritik den 21 juni 2018 och togs i kommersiell drift den 21 september , 2018. 

I USA är reaktorkonstruktioner certifierade av Nuclear Regulatory Commission (NRC). Från och med oktober 2010 har kommissionen godkänt fem projekt och överväger ytterligare fem [13] .

Generation III reaktorer

Generation III-reaktorer under uppbyggnad och i drift

Utvecklare namn Sorts MW el. (Netto) MW el. (Äckligt) MWt _ Anteckningar
General Electric , Toshiba , Hitachi ABWR;
US-ABWR 		BWR 1350 1420 3926 Vid kärnkraftverket i Kashiwazaki sedan 1996. Certifierad av NRC 1997 [9]
KEPCO APR-1400 PWR 1383 1455 3983 På Kori NPP sedan januari 2016.
CGNPG ACPR-1000 1061 1119 2905 En förbättrad version av CPR-1000 . Den första reaktorn vid kärnkraftverket Yangjiang - 5 ska lanseras 2018.
CGNPG , CNNC Hualong One (HPR-1000) 1090 1170 3050 Detta är delvis en sammanslagning av de kinesiska projekten ACPR-1000 och ACP-1000, men i slutändan är detta en gradvis förbättring av de tidigare projekten CNP-1000 och CP-1000. [14] Det var ursprungligen tänkt att kallas "ACC-1000", men fick så småningom namnet "Hualong One" eller "HPR-1000". Fangchenggang-enheterna 3–6 kommer att vara de första att använda HPR-1000-designen, med enheterna 3 och 4 under uppbyggnad från och med 2017. [femton]
OKB "Gidropress" VVER -1000 /428 990 1060 3000 Den första versionen av AES-91-projektet, utvecklad och använd för Tianwan Blocks 1 och 2, lanserades 2007.
VVER -1000 / 428M 1050 1126 3000 En annan version av AES-91-designen, även utvecklad och använd för Tianwan (denna gång för enheterna 3 och 4, som lanserades 2017 respektive 2018).
VVER -1000/412 917 1000 3000 Det första AES-92-projektet som byggdes, användes för Kudankulam .

Generation III-designer inte accepterade eller byggda

Utvecklaren Reaktornamn Sorts Elkraft (netto), MW Eleffekt (brutto), MW Termisk effekt, MW Notera
General Electric Hitachi ABWR-II BWR 1638 1717 4960 Förbättrad version av ABWR. Osäker utvecklingsstatus.
Mitsubishi APWR; US-APWR; EU-APWR;APWR+ PWR 1600 1700 4451 Två block planerade för Tsurug avbröts 2011. U.S.A. NRC-licensering av två block planerade för Comanche Peak avbröts 2013. Den ursprungliga APWR och den uppdaterade US-APWR/EU-APWR (även känd som APWR+) skiljer sig markant i sina designegenskaper, med APWR+ som har högre effektivitet och elektrisk effekt.
Westinghouse AP600 600 619 ? Certifierad av NRC 1999. [9] Utvecklas till den större AP1000-designen. [16]
Förbränningsteknik System 80+ 1350 1400 ? Certifierad av NRC 1997. Baserat på den koreanska APR-1400 . [17]
OKB "Gidropress" VVER -1000 /466 (B) 1011 1060 3000 Det var den första AES-92-designen som utvecklades, ursprungligen avsedd för konstruktion vid det föreslagna kärnkraftverket i Belene , men konstruktionen stoppades senare.
Candu Energy Inc. EC6 PHWR ? 750 2084 EC6 (Enhanced CANDU 6) är en evolutionär uppgradering av tidigare CANDU-designer. Liksom andra CANDU-designer kan den använda oberikat naturligt uran som bränsle.
AFCR ? 740 2084 Den avancerade bränslereaktorn CANDU är en modifierad EC6-design som har optimerats för maximal bränsleflexibilitet och förmågan att hantera många potentiellt upparbetade bränsleblandningar och till och med torium. Det är för närvarande i sen utveckling under ett joint venture mellan SNC-Lavalin, CNNC och Shanghai Electric .
Övrigt (se MKER Art.) MKER BWR 1000 ? 2085 A Utveckling av kärnkraftsreaktorn RBMK . Alla buggar och brister i designen av RBMK-reaktorn har korrigerats, och en fullständig inneslutningsbyggnad och passiva kärnsäkerhetsfunktioner som ett passivt härdkylningssystem har lagts till. Den fysiska prototypen av MKER-1000 är enhet 5 av Kursk NPP . Byggandet av Kursk-5 avbröts 2012, och sedan 2018 har VVER-TOI varit under konstruktion, med konstruktion pågående sedan 2018. [18] [19] [20] (se artikel om RBMK)

Generation III+ reaktorer

Generation III+-reaktorkonstruktioner är en evolutionär utveckling av Generation III-reaktorer som erbjuder säkerhetsförbättringar jämfört med Generation III-reaktorkonstruktioner. Tillverkare började utveckla Generation III+-system på 1990-talet, med erfarenhet från drift av lättvattenreaktorer i USA, Japan och Västeuropa. 

Kärnkraftsindustrin har påbörjat förberedelserna för en "kärnkraftsrenässans" genom att försöka ta itu med tre nyckelfrågor i Generation III+-projekt: säkerhet, kostnadsminskning och ny monteringsteknik. De beräknade byggkostnaderna var $1 per watt elkraft och byggtiden beräknades till fyra år eller mindre. Dessa uppskattningar visade sig dock vara alltför optimistiska. 

En anmärkningsvärd förbättring av Generation III+-system jämfört med andra generationens konstruktioner är inkluderingen av vissa passiva säkerhetskonstruktioner som inte kräver aktiva kontroller eller operatörsingripanden, utan istället förlitar sig på gravitation eller naturlig konvektion för att mildra effekterna av extrema händelser. 

Ytterligare säkerhetsfunktioner lades till designen som svar på Fukushima-katastrofen 2011. I konstruktioner av generation III+ kräver passiv säkerhet inte operatörsåtgärder eller användning av elektroniska enheter, så den kan fungera under evakuering av personal och strömavbrott. Många av Generation III+ kärnreaktorer har en smältfälla . Om bränslekapslingen och reaktorns tryckkärl och tillhörande rörledningar smälter kommer koriumet att falla ner i härdfällan, som håller det smälta materialet och har förmågan att kyla det. Detta skyddar i sin tur den sista barriären - det hermetiska skalet . Världens första smältfälla som väger 200 ton installerades av Rosatom vid VVER-reaktorn i Rooppur-1 NPP i Bangladesh [21] [22] . 2017 började Rosatom kommersiell drift av VVER-1200-reaktorn vid kraftenhet 1 i Novovoronezh NPP - 2, vilket var världens första lansering av en generation III+-reaktor [23] .

Generation III+ reaktorer under konstruktion och i drift

Utvecklaren Reaktornamn Sorts Elkraft (netto), MW Eleffekt (brutto), MW Termisk effekt, MW Första strömmen på Notera
Westinghouse , Toshiba AP1000 PWR 1117 1250 3400 30/06/2018 Sanmen kärnkraftverk [24] Certifierad av NRC i december 2005 [9]
SNPTC , Westinghouse CAP1400 1400 1500 4058 Gemensam amerikansk-kinesisk utveckling, lokaliserad design baserad på AP1000 . Westinghouse Joint Development Agreement ger Kina immateriella rättigheter till alla gemensamt utvecklade kraftverk med en elektrisk kapacitet på mer än 1 350 MW. De två första enheterna är för närvarande under uppbyggnad vid Shidaowans kärnkraftverk . CAP1400 är planerad att följas av CAP1700 och/eller CAP2100 om kylsystem kan skalas.
Areva EPR 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] Även känd som AES-2006/MIR-1200. Prototyp som användes för 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 är också känt som AES-2010-projektet och kallas ibland felaktigt för VVER-TOI-projektet[ av vem? ] . VVER-1300/510 är baserad på VVER-1200/392M som ursprungligen användes som en designprototyp för VVER-TOI- projektet . För närvarande[ när? ] planeras att bygga flera kraftenheter vid ryska kärnkraftverk. De första enheterna av Kursk NPP är under uppbyggnad [29] [30] .
VVER -1200/513 ? 1200 3200 VVER-1200-variant baserad delvis på VVER-1300/510-designen (som är prototypen för VVER-TOI- designen ). Den första installationen förväntas vara klar 2022 vid Akkuyu kärnkraftverk .
VVER -1200/523 1080 1200 3200 Rooppur kärnkraftverk i Bangladesh är under uppbyggnad. Två VVER-1200/523 kraftenheter planeras att tas i drift 2023 och 2024 [31] .
BARC (Indien) IPHWR-700 PHWR 630 700 2166 2021 Efterträdare till den inhemska 540 MW PHWR med ökad effekt och ytterligare säkerhetsfunktioner. Det är under uppbyggnad och ska tas i drift 2020. Kraftenhet nr 3 i Kakrapar NPP fick för första gången kritisk effekt den 22 juli 2020, kopplad till nätet den 10 januari 2020 [32] .

Generation III+-projekt inte accepterade eller byggda

Utvecklaren Reaktornamn Sorts Elkraft (netto), MW Eleffekt (brutto), MW Termisk effekt, MW Anteckningar
Toshiba EU-ABWR BWR ? 1600 4300 Uppdaterad version av ABWR , designad i enlighet med EU-direktiv, ökad reaktoreffekt, förbättrad design till nivå III+.
Areva Kerena 1250 1290 3370 Tidigare känd som SWR-1000. Baserat på tyska BWR-projekt, främst Gundremmingen B/C-projekt. Utvecklat gemensamt av Areva och E.ON.
General Electric Hitachi ESBWR sv 1520 1600 4500 Baserat på den ännu inte släppta SBWR-designen, som i sin tur var baserad på ABWR . Man tror att projektet utvecklades för North Anna -3 NPP (USA). Eliminerar användningen av recirkulationspumpar helt till förmån för naturlig cirkulation, vilket är mycket ovanligt för en kokvattenreaktorkonstruktion.
KEPCO APR+ PWR 1505 1560 4290 Efterträdare till APR-1400 med ökad kraft och ytterligare säkerhetsfunktioner.
Areva , Mitsubishi ATMEA1 1150 ? 3150 Föreslagen för det planerade kärnkraftverket Sinop ( Turkiet )
OKB "Gidropress " VVER -600/498 ? 600 1600 Reducerad version av VVER-1200. Kommersiell utbyggnad är planerad till 2030 vid Kola kärnkraftverk .
Candu Energy Inc. (Kanada) ACR-1000 PHWR 1085 1165 3200 Avancerad CANDU-reaktor med traditionell tungvattenmoderator men lätt kylvätska. Detta minskar kraftigt kostnaderna för tungt vatten, men reaktorn förlorar CANDU:s inneboende förmåga att använda oberikat naturligt uran som bränsle.

Se även

Anteckningar

  1. ↑ Nytt material lovar 120-åriga reaktorlivslängder . www.world-nuclear-news.org . Hämtad: 8 juni 2017.
  2. ↑ Avancerade kärnkraftsreaktorer | Generation III+ kärnreaktorer - World Nuclear Association . www.worldnuclear.org . Hämtad: 8 juni 2017.
  3. ↑ Nästa generations kärnkraft: ESBWR (ej tillgänglig länk) . Hämtad 7 juni 2021. Arkiverad från originalet 4 juli 2010. 
  4. ↑ Forsythe. 3 R:s för kärnkraft: Läsning, återvinning och upparbetning: ... Gör en bättre morgondag för Little Joe . Författarhuset (18 februari 2009).
  5. ↑ Bränsleanvändning för Gen III+ kärnkraft (26 oktober 2011).
  6. ↑ Adam Piore. Black Swan försäkring . I vetenskapens värld (augusti 2011).
  7. ↑ Matthew L. Wald. Critics Challenge Safety of New Reactor Design New York Times , 22 april 2010.
  8. ↑ Söndagsdialog: Nuclear Energy, Pro and Con , New York Times  (25 februari 2012).
  9. ↑ 1 2 3 4 Kärnkraft i en värmande värld. . Union of Concerned Scientists (dec 2007). Hämtad: 1 oktober 2008.
  10. ↑ Fel hittat i fransk kärnreaktor - BBC News . BBC News . Hämtad: 29 oktober 2015.
  11. ↑ Ryssland lanserade en kärnkraftsenhet som inte har några analoger i världen . TASS .
  12. ↑ Kina kärnkraft . World Nuclear Association. Hämtad: 14 juli 2014.
  13. ↑ Ansökningar om designcertifiering för nya reaktorer . US Nuclear Regulatory Commission .
  14. ↑ Xing, Ji (1 mars 2016). "HPR1000: Avancerad tryckvattenreaktor med aktiv och passiv säkerhet." Engineering . 2 (1): 79-87. DOI : 10.1016/J.ENG.2016.01.017 .
  15. ↑ Kinas framsteg fortsätter , Nuclear Engineering International (11 augusti 2015). Hämtad 30 oktober 2015.
  16. ↑ Nya kommersiella reaktordesigner . Arkiverad från originalet den 2 januari 2009.
  17. ↑ Arkiverad kopia (nedlänk) . Hämtad 9 januari 2009. Arkiverad från originalet 11 december 2012. 
  18. ↑ Rysslands kärnbränslecykel | Russian Nuclear Fuel Cycle - World Nuclear Association . world-nuclear.org .
  19. ↑ Blogga om det otänkbara: Framtiden för vattenkylda grafitreaktorer? (21 april 2008).
  20. ↑ Reaktoranläggning MKER - 1500 . reactors.narod.ru .
  21. ↑ Gen III reaktordesign . kraftteknik . Hämtad: 24 augusti 2020.
  22. ↑ Installation av kärnfångare pågår vid Rooppur 1 . World Nuclear News . Hämtad: 5 juni 2019.
  23. ↑ Ryssland färdigställer världens första Gen III+-reaktor; Kina startar fem reaktorer 2017 . Nuclear Energy Insider (8 februari 2017). Hämtad: 10 juli 2019.
  24. ↑ Första Westinghouse AP1000-anläggningen Sanmen 1 börjar synkronisering till elektriskt  nät . Hämtad 2 juli 2018.
  25. ↑ Kinas Taishan 1-reaktor ansluten till nätet - World Nuclear News . www.world-nuclear-news.org .
  26. ↑ Ryssland lanserade en kärnkraftsenhet som inte har några analoger i världen .
  27. ↑ Den första VVER-1200-reaktorn går in i kommersiell drift - World Nuclear News . www.world-nuclear-news.org . Hämtad: 10 juli 2019.
  28. ↑ Leningrad II-1 startar pilotoperation , World Nuclear News (9 mars 2018). Hämtad 10 mars 2018.
  29. ↑ Bellonas experter motsätter sig att bygga ett andra kärnkraftverk i Rysslands Kursk-region . Bellona.org (22 maj 2015).
  30. ↑ Byggandet av nya enheter började vid Kursk NPP-2 . www.atominfo.ru _
  31. ↑ Rooppur kärnkraftverk, Ishwardi . kraftteknik .
  32. ↑ Enhet 3 av Kakrapar kärnkraftverk synkroniserad med rutnät . Live Mint (10 januari 2020). Tillträdesdatum: 18 januari 2020.

 

Länkar