Вашингтон штатындағы Колумбия атом электр стансасы

Кіріспе

Вашингтондағы ядролық энергия нысаны, АҚШ

Колумбия электр станциясы – Вашингтон штатының Ричленд қаласынан солтүстікке қарай 10 миль (16 км) жердегі Ханфорд алаңында орналасқан коммерциялық ядролық энергия нысаны. Оның иесі және операторы Energy Northwest, Вашингтон штатының коммерциялық емес бірлескен басқару агенттігі. 1983 жылы Ядролық реттеу комиссиясы лицензия берген Колумбия алғаш рет 1984 жылдың мамырында электр энергиясын өндірді және 1984 жылдың желтоқсанында коммерциялық жұмысқа кірді. Колумбия 1,207 мегаватт таза электр қуатын өндіреді.

Құрылымы мен қызметі

Колумбия электр станциясы – BWR 5. Оның құрылымы Mark II типті. Реактордың активтік аймағында 764 отын шоғыры және 185 басқару таяқшасы орналасқан, олар техникалық тұрғыдан басқару жүзбелері деп аталады. Реактор 3486 мегаватт жылу қуатына (МВтж) лицензияланған. Стаңканың жалпы электр қуаты 1230 мегаватт электр қуатын (МВтэ) құрайды. Колумбия электр станциясы төмен профильді желдеткіштермен жұмыс істейтін алты салқындату мұнарасына ие. Әрбір мұнара таза, жылы суды – турбинадан өткен бумен жылу алмасудың қосалқы өнімін – төмен ағызады және одан кейін суды булану және қоршаған ауамен жылу алмасу арқылы салқындатады. Осы процестегі су тамшылары жерге түсіп, қыста қырау түзеді. Кейде салқындату мұнараларынан шығатын бу бұлттары 10000 футқа (3048 м) дейін көтеріліп, алыстан көрінеді. Буланған судың орнын толтыру үшін су жақын орналасқан Колумбия өзенінен алынады.

Тарих

Колумбияны бұрынғы Вашингтон мемлекеттік электрмен жабдықтау жүйесі, 1998 жылдан бері Energy Northwest деп аталатын ұйым салған. Оның құрылысқа рұқсаты 1973 жылдың наурыз айында берілді, ал құрылысы 1975 жылдың соңында Ханфорд алаңында басталды. Құрылыс бағасының өсуіне және кешігулерге байланысты станция коммерциялық жұмысын 1984 жылдың желтоқсанында ғана бастады. Бонневиль электр энергиясы басқармасы мен Вашингтонның жабдықтау жүйесі жоспарлаған бес коммерциялық реактордың ішінде Колумбия реакторы ғана аяқталды. Ядролық электр станциясы Ханфорд-2 деп те белгілі болды, ал Ханфорд-1 – бұл 800 МВт қуатты өндіретін станция, ол N реакторына (1987 жылы тоқтатылған) қосылған, Атом энергиясы жөніндегі комиссия басқаратын екі мақсатты реактор: ядролық қару қоры үшін плутоний өндіру және желіге электр энергиясын беру. Жеткізу жүйесі Energy Northwest деп атауын өзгерткен кезде станцияның атауы WNP 2 (Вашингтон мемлекеттік электрмен жабдықтау жүйесінің ядролық жобасы №2) есімнен Колумбия электр станциясы деп өзгертілді. 2000 жылы сол кездегі атқару кеңесінің төрағасы Руди Берцши станцияның бұрынғы атауы «Вашингтон мемлекеттік электрмен жабдықтау жүйесі бес ядролық электр станциясын салған кезеңге» сілтеме жасағанын айтты. «Сол кездер ұзаққа созылды», - деді Берцши. «Біздің станциямыз, Energy Northwest сияқты, маргиналды өндірушіден аймақтың энергия машинасының маңызды бөлігіне айналды». 2011 жылдың сәуір айының басында басталған жоспарлы отын ауыстыру кезінде кең ауқымды жөндеу жұмыстары аяқталды, оның ішінде бастапқы конденсатордың ауыстырылуы да болды. Сол кездегі отын ауыстыру 486 күндік үздіріссіз жұмыс істеудің рекордтық аяқталуын белгіледі. Ауыстыру 80 күнге жоспарланған және шілдеде аяқталуға тиіс болған, бірақ жұмыс қыркүйекке дейін аяқталмады. Жөндеу және отын ауыстырудың жалпы құны 170 миллион долларды құрады. Конденсаторды ауыстыру станцияның тиімділігін арттырып, болашақта электр қуатын көбейтуге және жобаның шығындарын өтеуге мүмкіндік берді. Колумбияның бастапқы NRC лицензиясының мерзімі 2023 жылдың желтоқсанында аяқталуға тиіс болған. 2010 жылдың қаңтар айында Energy Northwest 2043 жылға дейін 20 жылдық лицензияны жаңарту үшін Ядролық реттеу комиссиясына өтініш берді. 2012 жылдың мамыр айында NRC 20 жылдық лицензияны жаңартуға келісім берді. 2012 жылы Energy Northwest Теннесси аңғарының басқармасымен, АҚШ байыту корпорациясымен (Centrus Energy) және Энергетика департаментімен байытылмаған уранды (ұран қалдықтары деп те аталады) төмен бағада байытылған уран өніміне айналдыру туралы келісімдер жасады, одан әрі ядролық отынға өңдеу үшін. Тоғыз жылдық отын қорына ие болу үшін нарықтық бағадан төмен бағамен сатып алу нәтижесінде 2028 жылға дейін аймаққа 171 миллионнан 275 миллион долларға дейін үнемдеу әкелуі күтілуде.

Columbia was built by the former Washington Public Power Supply System, known since 1998 as Energy Northwest. Its construction permit was issued in March 1973, and construction began in late 1975 on the Hanford Site. Because of cost overruns and construction delays, the plant did not begin commercial operation until December 1984. Of the five commercial reactors originally planned by the Bonneville Power Administration and the Supply System in Washington, Columbia was the only one completed. The nuclear power plant was also known as Hanford Two, with Hanford One being the 800 MWe power generating plant connected to the N Reactor (decommissioned in 1987), a dual purpose reactor operated by the Atomic Energy Commission: producing plutonium for the nuclear weapons stockpile, as well as generating electricity for the grid. When the Supply System changed its name to Energy Northwest, the plant's name went from WNP 2 (Washington Public Power Supply System Nuclear Project number 2) to Columbia Generating Station. In 2000, then Executive Board Chairman Rudi Bertschi said the plant's former name referred "to an earlier era when the Washington Public Power Supply System was building five nuclear power plants. Those days are long gone," said Bertschi. "Our plant has made the transition, as has Energy Northwest, from being a marginal producer to being a key cog in the region's energy machine." Extensive maintenance was completed during the planned refueling outage starting in early April 2011, including the replacement of the original condenser. At the time, the refueling outage marked the end of a record setting 486 days of continuous operations. The outage was planned for 80 days finishing in July; however, work was not completed until that September. The total cost of repairs and refueling was $170 million. Replacing the condenser allowed for better plant efficiency thus producing more electricity in the future, helping offset the cost of the project. Columbia's original NRC license to operate was scheduled to expire in December 2023. In January 2010, Energy Northwest filed an application with the Nuclear Regulatory Commission for a 20 year license renewal – through 2043. In May 2012, the NRC approved the 20 year license renewal. In 2012, Energy Northwest entered into agreements with the Tennessee Valley Authority, the U. S. Enrichment Corporation (Centrus Energy) and the Department of Energy to turn depleted uranium (also called uranium tails) into low cost enriched uranium product for further future processing into nuclear fuel. Buying under market value at a set price to obtain a nine year fuel supply, the transaction is estimated to bring between $171 and $275 million in savings to the region through 2028.

Экономика

2012 жылдың соңында Бонневилл электр энергиясы басқармасы мен Energy Northwest бірлесіп Колумбияның қаржылық құнын, электр энергиясының көтерме нарығындағы төмен бағалар мен табиғи газға жұмыс істейтін электр станцияларының тарихи төмен отын құны тұрғысынан талдады. Агенттіктер үш сценарийді зерттеді және 2013 жылдың сәуірінде Колумбияның жұмысын жалғастыру тұтынушылар үшін ең тиімді нұсқа екеніне қорытынды жасады. 2013 жылдың сәуірінде Energy Northwest компаниясы IHS Cambridge Energy Research Associates компаниясына тәуелсіз сарапшылық жүргізуді тапсырды, аталған компания 75 жылдық тәжірибесімен энергетика, экономика, нарық жағдайы және бизнес тәуекелдері саласында танымал. IHS CERA 2013 жылдың сәуіріндегі BPA мен Energy Northwest бірлескен зерттеуімен бірдей пікірге келді. 2013 жылы Колумбия электр станциясы отын толықтыру кезінде электр өндірісі бойынша рекордты көрсеткішті орнатты – 8,4 миллион мегаватт-сағат электр энергиясы аймақтық электр желісіне жіберілді. 2012 жылы, отын толықтыру қажет болмаған жылы, Колумбия аймақтық электр желісі үшін рекордтық 9,3 миллион мегаватт-сағат электр энергиясын өндірді (95% қуат коэффициенті). 2014 жылдың қаңтарында Солтүстік-Батыс тұтынушыларына тиесілі коммуналдық мекемелерді білдіретін Қоғамдық электр кеңесі бәсекелестік нарық бойынша бағалауларды қарастырып, Колумбияның жұмысын тоқтатудың аймақ үшін экономикалық тұрғыдан тиімді екенін көрсететін нақты дәлелдер таппады. Қоғамдық электр кеңесінің бағалауы BPA-ның Колумбияның бірегей, сенімді, базалық жүктемемен, көміртегі шығарылымсыз және аймақтың абоненттері үшін болжамды құнмен қамтамасыз ететіні туралы мәлімдемелерін қолдады. 2014 жылдың ақпанында Қоғамдық электр кеңесі соңғы жылдары Колумбия операцияларының айнымалы шығындары энергияның нарықтық бағасынан сәл жоғары болғанын атап өтті. Алайда, кеңес нарықтағы күтпеген өзгеріс "алмастыру энергиясынан күтілетін жылдарлық пайданы" оңай жойып жіберуі мүмкін екенін мәлімдеді. Кеңес 2000-2001 жылдардағы Батыс энергия дағдарысына сілтеме жасады. Бұл салыстырмалы түрде қысқа дағдарыс кезінде, кеңестің мәліметінше, Колумбияның қуатының тиімділігі "алмастыру арқылы қол жеткізілген шағын пайдадан әлдеқайда артық болды". "Тек 2001 жылы Колумбия электр станциясының жұмыс істеуі нарықпен салыстырғанда Бонневилл электр басқармасының абоненттеріне 1,4 миллиард доллар үнемдеді", - делінген кеңесте.

In late 2012, the Bonneville Power Administration and Energy Northwest came together to analyze the financial value of Columbia in light of low energy prices in the wholesale electricity market and historic low fuel costs for natural gas fired power plants. The agencies studied three scenarios and concluded, in April 2013, that Columbia's continued operation was the most cost effective option for consumers. In April 2013, Energy Northwest commissioned a third party study by IHS Cambridge Energy Research Associates, a firm with a 75 year reputation for independent expertise in the fields of energy, economics, market conditions and business risk. IHS CERA came to the same conclusion as the April 2013 joint BPA EN study. In 2013, the Columbia Generating Station set a record for electricity generation during a refueling outage year – 8.4 million megawatt hours of electricity sent to the regional power grid. In 2012 – a non refueling outage year – Columbia generated a record 9.3 million megawatt hours of electricity for the regional power grid (95% capacity factor). In January 2014, the Public Power Council, representing Northwest consumer owned utilities, examined the competing market assessments and said they found no compelling evidence that ceasing operation of Columbia is economically advisable for the region. The PPC assessment supported public statements by BPA affirming Columbia's provision of unique, firm, baseload, non carbon emitting generation with predictable costs for the region's ratepayers. The Public Power Council observed in February 2014 that the variable cost of Columbia operations in recent years were slightly above spot market energy prices. However, the council stated that a single unanticipated shift in the markets "can easily wipe out years of anticipated benefits" gained from replacement power. The council referenced the Western Energy Crisis of 2000 2001. During that relatively short energy crisis, according to the council, the cost benefit of Columbia's power "dwarf[ed] the modest benefits that would have been achieved" through replacement power. "In 2001 alone the operation of Columbia Generating Station compared to the market saved Bonneville Power Administration ratepayers $1.4 billion," according to the council.

Пайдаланылған отын

Колумбия электр станциясының пайдаланылған отын бассейні 2658 отын құрастырмасын қабылдай алады. Ол ұлттық қойма салынғанға дейін қысқа мерзімді сақтау опциясы ретінде жобаланған. Невада штатындағы Юка тауы қоймасындағы ұзақ мерзімді ұлттық ядролық қалдықтарды сақтау нысанының құрылысы басталмағандықтан, станция бассейннің лицензияланған сыйымдылығын асып кетуіне жол бермеу үшін құрғақ сақтауға рұқсат алды. Колумбия электр станциясында арнайы жасалған және өндірілген бөшкелерде пайдаланылған отын таяқтарын сақтауға мүмкіндік беретін орнатылым бар. 2021 жылға дейін 45 бөшке орнатылып, сақталды, соның арқасында пайдаланылған отын бассейнінде орын босады.

Айналадағы халық

Ядролық реттеу комиссиясы ядролық электр станцияларының айналасында екі төтенше жағдайды жоспарлау аймағын белгілейді: 10 миль (16 км) радиусы бар, негізінен ауадағы радиоактивті ластануға түсу және оны тыныспен ішке тарту қаупіне байланысты аймақ, және шамамен 50 миль (80 км) радиустағы, радиоактивті материалдармен ластанған тамақ пен суды тұтыну қаупіне байланысты аймақ. 2010 жылы Колумбияның 10 миль (16 км) шеңбері ішінде 10 055 адам тұрды, бұл он жыл ішінде 10,4 пайызға артты.

Әлеуетті қауіптер

2010 жылы тамызда жарияланған Ядролық реттеу комиссиясының зерттеуіне сәйкес, Колумбиядағы реактордың активіне зақым келтіруге жеткілікті күшті жер сілкінісінің жылдық қаупі 1:47 619-ды құрайды. Энергетика министрлігі 1996 жылы жүргізілген соңғы толық бағалауды жаңартатын жаңа жер сілкінісін бағалауды жоспарлап отыр. АҚШ Геологиялық қызметі Пьюджет-Саунд аймағының белсенді жарықтарының Орталық Колумбиядағы тізбектермен Каскад тауларын кесіп өтетін жарықтар арқылы байланысты екенін көрсетті (қараңыз). АҚШ Ядролық реттеу комиссиясының мәліметінше, Колумбия электр станциясының орны "Құрғақ алаң" болып табылады, себебі станция жобалық есептік су тасқыны деңгейінен жоғары орналасқан.