Жаңа буын қайнап су реакторының дизайны

Кіріспе

Ядролық реактордың құрылысы

Көтерілген қайнаған су реакторы (КҚСР) – III буын қайнаған су реакторы. КҚСР қазіргі уақытта GE Hitachi Nuclear Energy (GEH) және Toshiba компаниялары ұсынады. КҚСР электр қуатын генераторға қосылған турбинаны қуаттандыру үшін буды пайдалану арқылы өндіреді; бу ядролық отын ішіндегі бөліну реакцияларынан пайда болған жылуды пайдалана отырып, судан қайнатылады. Кашивазаки-Кариваның 6-шы блогы әлемдегі бірінші III буын реакторы деп есептеледі. Қайнаған су реакторлары (ҚСР) – тікелей циклды конструкциялы жеңіл су реакторының екінші ең көп таралған түрі, ол жанама циклды қолданатын қысымды су реакторына (ҚСР) қарағанда аз үлкен бумен жабдықтау компоненттерін пайдаланады. КҚСР – қайнаған су реакторларының қазіргі заманғы жетістігі және бірнеше реакторлары толық салынған және жұмыс істеп тұрған, толыққанды салынған бірінші III буын реакторы. Алғашқы реакторлар Жапонияда уақытылы және бюджет шегінде салынды, ал басқалары сонда және Тайваньда салынуда. КҚСР-лер АҚШ-та тапсырыс бойынша, оның ішінде Оңтүстік Техас жобасының екі реакторы. Тайвань мен АҚШ-тағы жобалар бюджеттен асып кеткені хабарланды. Стандартты КҚСР станциясының жобасы шамамен 3926 МВт жылу қуатынан өндірілген 1,35 МВт таза электр қуатына ие.

Сертификаттар мен мақұлдаулар

ABWR-дің сәл өзгеше нұсқаларын GE Hitachi, Hitachi GE және Toshiba ұсынады. 2013 жылы Horizon Nuclear Power компаниясын сатып алғаннан кейін Hitachi компаниясы Ұлыбританияның Ядролық реттеу жөніндегі кеңсесімен Hitachi GE ABWR үлгісінің жалпы жобалау салдануын бағалау процесін бастады. Бұл 2017 жылдың желтоқсан айында аяқталды. 2016 жылдың шілдесінде Toshiba АҚШ-тағы ABWR жобалық сертификатын жаңартудан бас тартты, себебі "АҚШ-тағы энергия бағасының төмендеуі Toshiba-ға ABWR құрылыс жобалары бойынша қосымша мүмкіндіктерді күтуге бөгет болды".

Орналасқан жерлер

ABWR Жапония, АҚШ және Тайваньда пайдалануға лицензия алған, алайда көптеген құрылыс жобалары тоқтатылған немесе кейінге шегерілген.

Жапония мен Тайвань

2006 жылы Жапонияда төрт АБВР жұмыс істеді: 1996 және 1997 жылдары іске қосылған Кашивазаки-Кариваның 6 және 7 блоктары, 2000 жылы құрылысы басталған және 2004 жылы ашылған Хамаоканың 5 блогы, сондай-ақ 2006 жылғы 15 наурызда коммерциялық жұмысын бастаған Шика-2. Тайваньдағы Лунгменде екі жартылай салынған реактор және Жапонияда тағы біреуі (Шимане ядролық электр станциясы-3) бар. Лунгмендегі жұмыс 2014 жылы тоқтатылды, ал Шиманедегі жұмыс 2011 жылғы жер сілкінісінен кейін тоқтатылды.

Америка Құрама Штаттары

2006 жылдың 19 маусымында NRG Energy компаниясы Оңтүстік Техас жобасының алаңында екі 1358 МВт қуатты ABWR реакторын салу ниеті туралы хатты Ядролық реттеу комиссиясына (NRC) жолдады. 2007 жылдың 25 қыркүйегінде NRG Energy және CPS Energy осы станциялар үшін құрылыс және пайдалану лицензиясын (COL) алуға NRC-ге өтініш берді. NRG Energy – коммерциялық электр энергиясын өндіруші, ал CPS Energy – елдегі ең ірі муниципалды меншіктегі коммуналдық кәсіпорын. NRC 2016 жылдың 9 ақпанында COL лицензиясын бекітті. Нарықтық жағдайларға байланысты, бұл екі жоспарланған энергоблоктер ешқашан салынбауы мүмкін және олардың құрылысын бастау күні белгіленбеген.

Ұлыбритания

Horizon Nuclear Power компаниясы Уэльстегі Уилфа және Англиядағы Олдбериде Hitachi GE ABWR реакторларын салуды жоспарлаған. Екі жоба да 2012 жылдың наурыз айында сол кездегі акционерлер (RWE және E.ON) тарапынан сатуға шығарылып, құрылысы тоқтатылды, нәтижесінде Hitachi жаңа иесіне айналды. Уилфаға арналған «Дамуға келісім» 2018 жылдың маусым айында мақұлданды, ал тамыз айында Bechtel жобаны басқарушы ретінде тағайындалды. Бірінші реактордың 2020 жылдың ортасында пайдалануға берілуі күтілді, ал Олдберидегі құрылыстың осыдан бірнеше жыл кейін басталуы жоспарланған. Алайда, 2019 жылдың 17 қаңтарында Horizon Nuclear Power қаржылық себептерге байланысты екі жобаны да тоқтататынын мәлімдеді.

Сенімділік

Салыстырмалы жобалармен салыстырғанда, төрт АБВР техникалық проблемаларға байланысты жиі тоқтатылады. Халықаралық атом энергиясы агенттігі мұны «жұмыс факторы» (коммерциялық пайдалану басталғаннан бері электр энергиясын беру уақытының жалпы уақытқа қатынасы) арқылы құжаттаған. Кашивазаки Каривадағы алғашқы екі электр стансасы (6 және 7-блоктар) өмір бойы жұмыс істеу факторының 70%-ына жеткен, яғни іске қосылғаннан бері шамамен 30% уақыт электр энергиясын өндірмеген. Мысалы, 2010 жылы Кашивазаки Карива 6 электр стансасының жұмыс қуаты 80,9%, ал 2011 жылы 93% болды. Алайда, 2008 жылы ол электр энергиясын өндірмеген, себебі орналым техникалық қызмет көрсету үшін желіден ажыратылған, сондықтан сол жылы жұмыс қуаты 0% құрады. Хамаока және Шика электр стансаларындағы екі жаңа АБВР-дің қуаттылығы электр стансаларының бу турбиналық бөліміндегі техникалық проблемаларға байланысты төмендетілді. Екі электр стансасын қуатын азайтудан кейін де олардың тоқтау уақыты ұзарды және өмір бойы жұмыс істеу факторы 50%-дан төмен болды. Реактор блогының таза қуаты (жоспарланған таза қуаты) Коммерциялық пайдалануды бастау 2011 жылға дейін іске қосылғаннан бері жұмыс істеу факторы ХАМАОКА 5 1212 МВт (1325 МВт) 18.01.2005 46,7% КАСИВАЗАКИ КАРИВА 6 1315 МВт 07.11.1996 72% Шика атом электр стансасы 11358 Шика, Жапония Хокурику электр компаниясы 2001 2005 Зауыт қазіргі уақытта 2011 жылғы Фукусима Дайичи ядролық апатынан кейін электр энергиясын өндірмейді. Хамаока атом электр стансасы 1267 Омаэзаки, Жапония Chuden 2000 2011 жылдың 14 мамырында Хамаока 5 Жапон үкіметінің өтініші бойынша тоқтатылды. Шимане атом электр стансасының 3-реакторы 1373 Мацу, Жапония Чугоку электр компаниясы 2007 2011 жылы құрылыс тоқтатылды Лунгмен атом электр стансасы 21350 Гонглиао қалашығы, Қытай Республикасы Тайвань электр компаниясы 1997 2017 жылдан кейін 9,2 млрд доллар Құрылыс 2014 жылы тоқтатылды Хигасидори атом электр стансасы 31385 Хигасидори, Жапония Тохоку электр қуаты және TEPCO Нақты жоспар жоқ Ома атом электр стансасы 11383 Ома, Жапония J Power 2010 2026 2014 жылдың желтоқсанында J Power 2026 жылы іске қосылуға жоспарланған Ома атом электр стансасының қауіпсіздігін тексеруге өтініш берді. Оңтүстік Техас жобасы 21358 Бей-Сити, Техас, АҚШ NRG Energy, TEPCO және CPS Energy 14 млрд доллар Лицензия 2016 жылы берілді, құрылыс әзірге жоспарланбаған.

In comparison with comparable designs, the four ABWRs in operation are often shut down due to technical problems. The International Atomic Energy Agency documents this with the 'operating factor' (the time with electricity feed in relative to the total time since commercial operation start). The first two plants in Kashiwazaki Kariwa (block 6 & 7) reach total life operating factors of 70%, meaning that about 30% of the time, since commissioning, they were not producing electricity. For example, in 2010 Kashiwazaki Kariwa 6 had an operating capacity of 80.9%, and an operating capacity of 93% in 2011. However, in 2008 it did not produce any power as the installation was offline for maintenance, and therefore had an operating capacity of 0% for that year. The output power of the two new ABWRs at the Hamaoka and Shika power plant had to be lowered because of technical problems in the power plants steam turbine section. After throttling both power plants down, they still have a heightened downtime and show a lifetime operating factor under 50%. Reactor block Net output power (planned net output power) Commercial operation start Operating Factor since commissioning start until 2011 HAMAOKA 5 1212 MW (1325 MW) 18.01.2005 46,7% KASHIWAZAKI KARIWA 6 1315 MW 07.11.1996 72%Shika Nuclear Power Plant 11358Shika, JapanHokuriku Electric Power Company20012005The plant is currently not producing electricity in the wake of the 2011 Fukushima Daiichi nuclear disaster. Hamaoka Nuclear Power Plant1267Omaezaki, JapanChuden2000On May 14, 2011, Hamaoka 5 was shut down by the request of the Japanese government. Shimane Nuclear Power Plant Reactor 31373Matsue, JapanChugoku Electric Power Company2007 Construction suspended in 2011Lungmen Nuclear Power Plant21350Gongliao Township, Republic of ChinaTaiwan Power Company1997After 2017$9.2 BillionConstruction halted in 2014Higashidōri Nuclear Power Plant31385Higashidōri, JapanTohoku Electric Power and TEPCONo firm plansŌma Nuclear Power Plant11383Ōma, JapanJ Power20102026In December 2014 J Power applied for safety checks at the Oma nuclear plant, slated for startup in 2026. South Texas Project21358Bay City, Texas, United StatesNRG Energy, TEPCO and CPS Energy$14 billionLicense granted 2016, construction is currently not scheduled

ABWR-II конструкциясы

Бірнеше жобалау нұсқалары қарастырылды, қуаттылығы 600-ден 1800 МВт-қа дейін өзгеретін. Ең дамыған жобалық нұсқасы – 1991 жылы басталған, кеңейтілген 1718 МВт ABWR II, 2010 жылдардың соңында ядролық энергия өндірісін бәсекеге қабілетті ету мақсатында жасалған. Бұл жобалардың ешқайсысы қолданысқа енгізілмеді. Жаңа жобалар пайдалану шығындарын 20%-ға, капиталдық шығындарды 30%-ға төмендетуге және 30 айлық қатаң жоспарланған құрылыс кестесін іске асыруға бағытталған. Бұл жоба ядролық отынды таңдауда көбірек икемділікке мүмкіндік береді.