Оңтүстік Африкадағы Коеберг атом электр станциясы

Кіріспе

Оңтүстік Африкадағы ядролық электр станциясы

Коберг ядролық электр станциясы – Оңтүстік Африкадағы және бүкіл Африка құрлығындағы жалғыз ядролық электр станциясы. Ол Кейптаун қаласының солтүстігіне қарай 30 шақырым, Оңтүстік Африканың батыс жағалауындағы Мелкбосстранд тұсында орналасқан. Станцияның иесі және операторы – мемлекеттік Эском компаниясы.

Дизайн

Koeberg-те Францияның Framatome компаниясы жасаған үлгідегі екі қысымды су реакторы бар. Framatome компаниясы жергілікті Оңтүстік Африка компаниясы Lesedi Nuclear Services компаниясының 51% үлесіне ие, ол Koeberg-те жаңарту және күтім жұмыстарын жүзеге асырады. Koeberg ұлттық желіге қуатты жеткізеді, сондықтан қажет болған жағдайда елдің қалған бөлігіне артық қуат қайта бөлінеді. Реакторда қолданылатын отын – отын таяқшаларында гадолинийі бар байытылған уран диоксиді гранулалары. Koeberg 1,860 МВт қуаттылығымен бағаланады, оның орташа жылдық өндірісі 13,668 ГВт·сағат, ал екі ірі турбиналық генераторы бар (2 × 970 МВт). Әрбір реактор 970 МВт (жалпы) қуатты береді және желіге 930 МВт (таза) қуатты жеткізуге қабілетті. Электр станциясы Батыс Кейп аймағындағы қуатпен қамтамасыз етудің жалғыз көзі болу үшін Кейптаун қаласының жанында салынған. Ядролық қуат көмірді тасымалдауға қарағанда тиімдірек деп есептелді, сондай-ақ таза ауа заңнамасына сәйкес 300 метрлік мұржалар қажет болатын жаңа көмірлік электр станцияларын салудан да тиімді болды. Кейптаун қаласындағы Атлон электр станциясы Кейптаунның қажеттіліктерін қамтамасыз етуге тым кішкентай болды, ал Паарден аралындағы электр станциясы (өзі де тым кішкентай) бұзылып жатыр. Koeberg – жер сілкінісіне төзімді болу үшін арнайы жобаланған алғашқы атом электр станцияларының бірі. Koeberg атом электр станциясының реакторлары 1970 жылдардың ортасындағы қауіпті зерттеулерге негізделген асейсмикалық платформаға орналасқан, ол 10 шақырымдық ошақтық қашықтықтағы 7 балдық жер сілкінісіне төтеп беруге және 0,3g нөлдік кезеңдегі жер үдеуін (ZPGA) қамтамасыз етуге арналған. Кейптаун аймағында тіркелген ең үлкен жер сілкінісі 1809 жылы Ян Биес Краалда болған 6,5 балдық жер сілкінісі. Koeberg реакторы Атлант мұхитының суық суымен салқындатылады, ол секунд сайын 80 тонна көлемде жекеленген контур арқылы сорылады. Koeberg-тен шығатын төмен және орташа деңгейдегі қалдықтар 600 шақырым қашықтықтағы Калахари шөлінде орналасқан Ваалпуцтағы ауылдық полигонға темір және бетон контейнерлерде тасымалданады. Электр станциясы бастапқыда қалалық аймақтан тыс жерде орналасқан, бірақ арадағы жылдарда қаланың өсуі күтілгеннен асып кетті, сондықтан электр станциясы қазір қалалық үйлерге жақын орналасқан. Әкімшілік эвакуация жағдайында максималды үй тығыздығына қатысты ережелерді сақтайды, бұл жоғары қабатты үйлер салуға тыйым салады. Ядролық электр станциясының айналасындағы буферлік аймақ 22 км² аумақты құрайтын Koeberg табиғи қорығын құрайды, ол жұртшылыққа ашық және 210-нан астам түрлі құстар мен зебра, эланд және спрингбок сияқты бірнеше сүтқоректілердің мекені.

Koeberg contains two pressurised water reactors based on a design by Framatome of France. Framatome has a 51% shareholding in local South African company Lesedi Nuclear Services which performs upgrade and maintenance projects at Koeberg. Koeberg supplies power to the national grid so that over capacity can be redistributed to the rest of the country on an as needed basis. Fuel stock used within the reactor is enriched uranium dioxide pellets containing gadolinium, contained in fuel rods. Koeberg is rated at 1,860 MW, its average annual production is 13,668 GWh and it has two large turbine generators (2 × 970 MW). Each reactor delivers 970 MW (gross) and is capable of delivering 930 MW (net) to the grid. The power station was constructed near Cape Town to be the sole provider of power in the Western Cape after fossil fuel power stations were deemed too small and too expensive to be viable. Nuclear power was considered because it was more economical than transporting coal to the existing fossil fuel power stations, and construction of new fossil fuel power stations, which would have required 300 m tall chimneys to comply with clean air legislation. Athlone Power Station in the city was too small to provide Cape Town's needs, and the Paarden Island power station (itself too small) has been demolished. Koeberg was one of the first nuclear power stations designed to be specifically resistant to earthquakes. The reactors at the Koeberg nuclear power station are built upon an aseismic raft designed – on the basis of a mid 1970s hazard study to withstand a magnitude 7 earthquake at a focal distance of about 10 km, 0.3g zero period ground acceleration (ZPGA). The largest recorded earthquake in the Cape Town area has been 6.5 magnitude at Jan Biesjes Kraal in 1809. The reactor at Koeberg is cooled by cold water from the Atlantic Ocean pumped through an isolated circuit at 80 tons a second. Low and intermediate level waste from Koeberg is transported by road in steel and concrete containers to a rural disposal site at Vaalputs, 600 km away in the Kalahari Desert. The power station was originally located outside the metropolitan area, but urban growth has exceeded expectations in the intervening years, so that the power station is now close to suburban housing. The administration enforces maximum housing density regulations in case of evacuation, which precludes the construction of high rise buildings. The buffer zone around the nuclear power station forms the 22 km2 Koeberg Nature Reserve, open to the public and containing more than 210 species of birds and a number of mammal species including zebra, eland and springbok.

Тарих

Электр станциясының құрылысы 1976 жылы басталды, ал 1-ші блок 1984 жылғы 4 сәуірде желіге синхрондалды. 2-ші блок 1985 жылғы 25 шілдеде синхрондалды. 1982 жылғы 17 желтоқсанда КХП-нің қарулы қанаты – Умхонто ве Сизве, құрылысы жалғасып жатқан Куебергке шабуыл жасады. Залал 500 миллион рандқа бағаланды және электр станциясын іске қосу 18 айға кейінге шегерілді. Бомбалаған Родни Уилкинсон, бұрын Оңтүстік Африканы халықаралық фехтование турнирлерінде өкілдік еткен. 2002 жылғы тамызда Гринпис ұйымының он екі белсендісі станцияға кіре алды. Олардың алтауы ядролық энергияға қарсы наразылық баннерін ілу үшін қабырғаға көтерілді. Он екі адам тұтқындалып, айыппұл төледі. 2005 жылдың соңында Куеберг көптеген техникалық қиындықтарға тап болды. 2005 жылғы 11 қарашада тарату шинасындағы ақаулық реакторды қауіпсіз режимге көшіріп, Батыс Каптың көп бөлігін шамамен екі сағатқа тоқтан өшірді. 16 қарашада 400 кВ тарату желісінің астындағы өрт желінің істен шығуына себеп болды, нәтижесінде кернеудің күрт төмендеуіне және Куебергтің қайтадан тоқтауына әкелді. Кейптің әртүрлі аймақтары бірнеше сағат бойы электр қуатысыз қалды. 23 қараша күні кешке резервтік қауіпсіздік жүйесін тексеру кезінде маңызды химиялық заттың концентрациясы қалыпты деңгейден төмен екені анықталды, нәтижесінде реактор бақылаулы түрде тоқтатылды. Қосалқы қуат жеткілікті болғандықтан, 25 қарашада, жұма күні, резервтік қуаттың таусыла бастаған кезде ғана ірі масштабты тоқтан өшірулер болды. Бұл кезде клиенттер күндізгі уақыттың көп бөлігінде кезең-кезеңмен тоқтан өшірілді. Куеберг 26 қарашада ұлттық желіге қайта синхрондалды. 2005 жылғы 25 желтоқсанда 1-ші блок генераторы зақымдалды. Жоспарлы отын толықтыру және техникалық қызмет көрсету кезінде генератордың ішінде қалған бұранданың босауы салдарынан қатты зақым келді, оны тоқтатуға мәжбүр етті. 1-ші блоктың күтпеген жерден тоқтауынан кейін 2-ші блок те жоспарлы отын толықтыру үшін тоқтатылды, нәтижесінде Батыс Капқа қуат жеткізілмей қалды. Желінің тұрақтылығын сақтау үшін жүктемені азайту қажет болды. 1-ші блокқа Франциядан жаңа ротор жеткізілді және 2006 жылғы мамыр айында ол қайтадан іске қосылды. 2007 жылғы 18-19 ақпанда Батыс Каптың үлкен бөліктері Куебергтің бақылаулы түрде тоқтатылуына байланысты қайтадан тоқтан өшірілді. Eskom және Кейптаун қаласының мәлімдемесіне сәйкес, тоқтан өшірулер 2007 жылғы 26 ақпанға дейін жалғасатын еді, бірақ қуатпен қамтамасыз ету мәселелері осы күннен кейін де сақталды. 2007 жылғы ақпан айындағы тоқтан өшірулерден туындаған экономикалық шығын 500 миллион рандтан асып, 2 миллиард рандқа жетеді деп болжанып отыр. 2010 жылғы 12 қыркүйекте 91 қызметкер кобальт-58 шаңымен зарарланды, бұл оқиға станция аумағында болды. Үкімет бекіткен 2019 жылғы Интегралды ресурстар жоспары (IRP) Куебергтің қызмет ету мерзімін 20 жылға ұзартуды, яғни 2044 жылға дейін созуды және 2030 жылдан кейін жаңа қуаттылықты құру мүмкіндігі бар жаңа ядролық құрылыс бағдарламасын кейінге шегерді. 2020 жылғы 10 қыркүйекте Eskom алты бу генераторын ауыстыратынын хабарлады. Areva компаниясымен жасалған жобалау, өндіру және орнату шартының құны 4,4 миллиард ранд (240 миллион доллар) болды, ал өндіріс Шанхай электр қуатына тапсырылды. Орнату жұмыстары қуат тапшылығына қатысты алаңдаушылықтарға байланысты 2023 және 2024 жылдарға кейінге шегерілді. Koeberg 1 электр станциясының тоқтауы 2022 жылғы 10 желтоқсанда басталды және ол 2023 жылғы 18 қарашада желіге синхрондалды, бұл күтілген алты айдан әлдеқайда ұзаққа созылды. Koeberg 2, Koeberg 1 қайта іске қосу сынақтары аяқталғаннан кейін тоқтатылады. 2022 жылы Daily Maverick газеті Eskom-ның сол кездегі бас ядролық офицері Ридеван Бакардиеннің компаниядан кеткені туралы хабарлады. Сондай-ақ, Eskom 2022 жылы 250-300 "білікті маманды" жоғалтқанын болжады, бұл жоспарланған 20 миллиард рандтық қызмет ету мерзімін ұзартуға қауіп тудырды.

Construction of the power station began in 1976, and Unit 1 was synchronized to the grid on 4 April 1984. Unit 2 followed on 25 July 1985. On 17 December 1982, Umkhonto we Sizwe, the armed wing of the ANC attacked Koeberg while it was still under construction. Damage was estimated at R 500 million and the commissioning of the power station was put back by 18 months. The bomber was Rodney Wilkinson, who had previously represented South Africa in international fencing tournaments. In August 2002 twelve Greenpeace activists obtained access to the station. Six of them scaled the wall to hang up an anti nuclear protest banner. The twelve were arrested and fined. At the end of 2005, Koeberg started experiencing numerous technical difficulties. On 11 November 2005, a fault on a transmission busbar caused the reactor to go into safe mode, cutting supply to most of the Western Cape for about two hours. On 16 November a fire under a 400 kV transmission line caused the line to trip, causing severe voltage dips which resulted in Koeberg once again shutting down. Various parts of the Cape were left without electricity for hours at a time. On the evening of 23 November, a routine inspection of the backup safety system revealed a below spec concentration of an important chemical, resulting in a controlled shutdown of the reactor. Due to the sufficiency of backup supply, major power cuts were not experienced until Friday 25 November, when the backup capacity began running out. At this point, rotational load shedding was employed, with customers being switched off in stages for most of the day. Koeberg was re synchronised to the national grid on Saturday 26 November. On Sunday 25 December 2005, the generator of Unit 1 was damaged. While the generator was being powered up after scheduled refuelling and maintenance, a loose bolt, which was left inside the generator caused severe damage, forcing it to be shut down. Subsequent to the unexpected unavailability of Unit 1, Unit 2 was also brought down for scheduled refuelling, resulting in a severe shortage of supply to the Western Cape. This resulted in widespread load shedding in order to maintain the stability of the network. A replacement rotor for Unit 1 was shipped in from France and the unit was brought back into operation in May 2006. On 18 and 19 February 2007 large parts of the Western Cape again experienced blackouts due to a controlled shutdown of Koeberg. According to Eskom and the City of Cape Town, power cuts were to continue until 26 February 2007, however power supply problems continued beyond this date. The estimated economic losses due to the power cuts was over R 500 M as at February 2007, and was estimated to rise to possibly as high as R 2 billion. On 12 September 2010, 91 members of staff were contaminated with cobalt 58 dust in an incident that appears confined to the station. The government's agreed 2019 Integrated Resource Plan (IRP) plans a 20 year life extension for Koeberg to 2044, and a delayed nuclear new build programme with a scenario that may build new capacity after 2030. On 10 September 2020, Eskom announced it will replace six steam generators. The design, manufacture and install contract with Areva was for ZAR 4.4 billion ($240 million), with manufacture subcontracted to the Shanghai Electric Power. Installation was delayed to 2023 and 2024 because of concerns about possible power shortages. Koeberg 1's outage began on 10 December 2022 and it came back synchronised with the grid on 18 November 2023, taking much longer than the expected six months. Koeberg 2 will begin its outage once Koeberg 1's recommissioning tests are complete. In 2022, the Daily Maverick reported that Eskom's then Chief Nuclear Officer, Riedewaan Bakardien had left the utility, also noting an Eskom estimated loss of between 250 and 300 "skilled persons" in 2022, putting at risk the planned R20 billion life extension.

Фукусимадан кейінгі стресс-тестілеулер

Фукусимадағы ядролық апаттан кейін Коэберг атом электр станциясының сейсмикалық қауіпсіздігі МАГАТЭ-мен бірлесіп қайта бағаланды. Коэберг 0,3g нөлдік кезеңдегі жер қозғалысы үдеуіне (ZPGA) есептелгенімен, 7 балдық магнитудадағы жер сілкінісіне төтеп беруге арналған, стресс-тесттер Коэбергті 0,5g ZPGA деңгейінде сынап көрді. Нәтижесінде, Коэберг сейсмикалық тұрғыдан берік және жақсы жобаланған болып танылды, сонымен қатар назар аудару және жақсарту қажет болатын бірнеше аспектілер анықталды.

Жаңадан жасалған

Кебергтің солтүстігіне қарай орналасқан Дуйнфонтейн жаңа атом электр стансасының салынуы жоспарлануда.

Кёбергке қарсылық

Оңтүстік Африканың ядролық өнеркәсібіне қарсылық көп болды, негізінен радиоактивті қалдықтар сияқты қауіпсіздік мәселелеріне алаңдаған экологтар және ядролық қару тарату және қолдану туралы уайымдаған соғысқа қарсы белсенділер тарапынан. Қазіргі уақытта Earthlife Africa және Koeberg Alert ұйымдары ядролық энергияға қарсы науқандар жүргізіп жатыр.