Кіріспе
Канаданың үшінші буындық ядролық реакторының дизайны Advanced CANDU реакторы (ACR) немесе ACR 1000, Atomic Energy of Canada Limited (AECL) компаниясы әзірлеген III+ буындық ядролық реактордың жобасы болды. Ол қолданыстағы CANDU қысымды ауыр су реакторларының (PHWR) мүмкіндіктерін, жеңіл сумен салқындатылатын қысымды су реакторларының (PWR) мүмкіндіктерімен үйлестірді. CANDU реакторынан ауыр су модераторын алды, бұл дизайнға түрлі отындарды қолдануға мүмкіндік беретін жақсартылған нейтрондық тиімділікті қамтамасыз етті. Ауыр сумен салқындату контурын дәстүрлі жеңіл сумен алмастыру арқылы шығындар төмендетілді. Атауы 1000 МВт дейінгі жобалық қуатына сілтеме жасайды, ал негізгі қуаты шамамен 1200 МВт құрады. ACR 1000, үлкенірек CANDU 9 реакторының құнымен салыстырғанда, төмен бағалы опция ретінде ұсынылды. ACR көбірек қуатты, бірақ оны салу және пайдалану арзанырақ болды. Алайда, ол бастапқы CANDU дизайны ұсынған отынның әмбебаптығына ие болмады және енді таза байытылмаған уранды пайдалана алмады. Байыту қызметтері мен отынның жалпы құны төмен болғандықтан, бұл шағын құрбандық болды. AECL ACR 1000-ды әлемнің әртүрлі елдеріндегі бірнеше тендерге ұсынды, бірақ ешқайсысын ұтып алмады. Соңғы маңызды ұсыныс Дарлингтон атом электр станциясын екі реактормен кеңейту болды, бірақ жоба 2009 жылы үкімет бюджетінен үш есе қымбат екені анықталғаннан кейін тоқтатылды. Басқа да сату перспективалары болмағандықтан, 2011 жылы AECL реакторлық дизайн бөлімі SNC Lavalin компаниясына сатылды, ол қолданыстағы CANDU паркіне қызмет көрсету үшін пайдаланылды. ACR-ді әзірлеу тоқтатылды.
The Advanced CANDU reactor (ACR), or ACR 1000, was a proposed Generation III+ nuclear reactor design, developed by Atomic Energy of Canada Limited (AECL). It combined features of the existing CANDU pressurised heavy water reactors (PHWR) with features of light water cooled pressurized water reactors (PWR). From CANDU, it took the heavy water moderator, which gave the design an improved neutron economy that allowed it to burn a variety of fuels. It replaced the heavy water cooling loop with one containing conventional light water, reducing costs. The name refers to its design power in the 1,000 MWe class, with the baseline around 1,200 MWe. The ACR 1000 was introduced as a lower priced option compared to a larger version of the baseline CANDU which was being designed, the CANDU 9. ACR was slightly larger but less expensive to build and run. The downside was that it did not have the flexibility of fuels that the original CANDU design offered, and would no longer run on pure unenriched uranium. This was a small price to pay given the low cost of enrichment services and fuel in general. AECL bid the ACR 1000 on several proposals around the world but won no contests. The last serious proposal was for a two reactor expansion of the Darlington Nuclear Generating Station, but this project was canceled in 2009 when the price was estimated to be three times what the government was budgeting. With no other sales prospects, in 2011 the AECL reactor design division was sold to SNC Lavalin to provide services to the existing CANDU fleet. Development of the ACR ended.
КАНДУ
CANDU-ның бастапқы дизайнында ауыр су нейтрондық тежегіш ретінде де, бірінші деңгейдегі салқындату контурының салқындатқышы ретінде де қолданылды. Бұл дизайн табиғи уранды отын ретінде пайдалану мүмкіндігіне байланысты жалпы пайдалану шығындарын төмендетеді деп есептелді, бұл байыту қажеттілігін жояды. Сол кезде 1980 жылдары жүздеген, тіпті мыңдаған ядролық реакторлар жұмыс істейтін болады деп болжалды, және осы жағдайда байытудың құны айтарлықтай өседі деп күтілді. Сонымен қатар, дизайн қысымды және қысымсыз бөлімдерді пайдаланды, соңғысы "каландра" деп аталды, және бұл жоғары қысымды активтерді қолданатын дизайнмен салыстырғанда құрылыс шығындарын төмендетеді деп сендірілді. Типик жеңіл су дизайннан өзгеше, CANDU бір үлкен қысымды ыдысқа мұқтаж болған жоқ, ол басқа дизайнның күрделі бөліктерінің бірі болып табылды. Бұл дизайн сонымен қатар реактор жұмыс істеп тұрғанда отынды ауыстыруға мүмкіндік берді, бұл жалпы өнімділіктің маңызды көрсеткіші – сыйымдылық факторын арттырды. Дегенмен, табиғи уранды пайдалану ядроның тығыздығын басқа дизайнмен салыстырғанда әлдеқайда төмендетті және жалпы көлемін үлкендетті. Бұл қосымша шығындар басқа элементтердің капиталдық құнының төмендеуімен және операциялық шығындардың азаюымен өтеледі деп күтілді. Негізгі сауда-саттық – отын құны болды, дәл сол кезде байытылған уран отыны шектеулі және қымбат болды, және оның бағасы 1980 жылға қарай айтарлықтай өседі деп күтілді. Бірақ іс жүзінде бұл артықшылықтар іске аспады. Күтілген отын құнының өсуі болған жоқ; реактор құрылысы әлем бойынша 200 бірлікке тоқтағанда, күтілген мыңдағанның орнына, отын құны тұрақты болды, себебі қолданылатын отын мөлшері үшін байытуға жеткілікті мүмкіндік болды. Бұл CANDU-ны күтпеген жағдайға түсірді, ол негізінен байыту қажеттілігінің болмауы және бұл ядролық қару тарату тәуекелін азайту мүмкіндігін ұсынатынына баса назар аудара отырып өзін-өзі сатуға мәжбүр етті.
ACR
ACR негізінен төмен байытылған уранды (LEU) отын пайдалану арқылы CANDU конструкциясының жоғары капиталы шығындарын шешеді. Бұл реакторлық өзектің бірдей қуатты CANDU-ға қарағанда шамамен екі есе ықшамдау жасалуына мүмкіндік береді. Сонымен қатар, ол каландрияның жоғары қысымды бөлігіндегі ауыр су салқындатқышын әдеттегі "жеңіл" сумен алмастырады. Бұл қажетті ауыр су мөлшерін және бірінші салқындату контурының құнын айтарлықтай төмендетеді. Ауыр су каландрияның төмен қысымды бөлігінде қалады, онда ол негізінен жылжымайды және тек модератор ретінде қолданылады. Реактивтілікті реттеу және қауіпсіздік құрылғылары төмен қысымды модератордың ішінде орналасқан. ACR сонымен қатар CANDU конструкциясының ерекшеліктерін қамтиды, оның ішінде CANFLEX отынымен жүктеме кезінде отынды ауыстыру; ұзақ жылдам нейтронның өмірі; кішкентай реактивтілік тоқтату; екі жылдам, тәуелсіз, қауіпсіздік тоқтату жүйесі; және авариялық өзекті салқындату жүйесі. Отын шоғыры 43 элементтен тұратын CANFLEX конструкциясының (CANFLEX ACR) түрі болып табылады. Нейтронды сіңіретін орталық элементі бар LEU отынын пайдалану салқындатқыштағы реактивтілік коэффициентін номиналды шағын, теріс мәнге дейін төмендетуге мүмкіндік береді. Бұл сонымен қатар дәстүрлі CANDU конструкцияларына қарағанда күйдірудің жоғары деңгейін қамтамасыз етеді.
Операциялық шығындар
ACR-дің жоспарланған қызмет ету мерзіміндегі сыйымдылық коэффициенті 93%-дан аспайды. Бұл үш жылдық жоспарлы тоқтату жиілігі, 21 күндік жоспарлы тоқтату ұзақтығы және жылдық 1,5% мәжбүрлі тоқтату арқылы қамтамасыз етіледі. Квадранттарды бөлу желіде техникалық қызмет көрсетуді және тоқтатуды басқаруға икемділік береді. Қауіпсіздік жүйесінің жоғары деңгейде автоматтандырылуы да шығындарды азайтады.
Тастауы
Брюс Пауэр 2007 жылы ACR-ді Батыс Канадада электр энергиясын өндіру үшін немесе мұнай құмдарын өңдеуде қолданылатын бу өндіру үшін пайдалануды қарастырды. 2011 жылы Брюс Пауэр бұл жобаны жалғастырмауды шешті. 2008 жылы Нью-Брансуик провинциясы Point Lepreau-да ACR 1000-ға арналған техникалық-экономикалық зерттеу жүргізу туралы ұсынысты қабылдады. Бұл AECL, GE Canada, Hitachi Canada, Babcock & Wilcox Canada және SNC Lavalin Nuclear компанияларынан құралған Team Candu командасының ресми ұсынысына әкелді, олар 1085 МВт қуаттылықтағы ACR 1000-ды пайдалануды ұсынды. Бұл ұсыныстан ештеңе шықпады. Кейіннен ол 2010 жылдың ортасында Areva компаниясының ұсынысымен ауыстырылды, бірақ ол да сәтті болмады. ACR 1000 Онтарио провинциясының Дарлингтон В құрылысына қатысты ұсыныс сұрауына (RFP) қосымша ретінде ұсынылды. Ақырында, AECL екі реакторлық ACR 1000 станциясымен ресми ұсыныс білдірген жалғыз компания болды. Ұсыныстарда уақыт және бюджеттен шығын шығу мүмкіндігінің барлық ықтимал жағдайларын ескеру талап етілді. Нәтижесінде, ұсынылған құны 26 миллиард доллар болатын 2400 МВт, немесе киловатқа 10 800 доллардан астам құн шамасы болды. Бұл күтілгеннен үш есе көп болды және «өте жоғары» деп бағаланды. Бұл жалғыз ұсыныс болғандықтан, Энергетика және инфрақұрылым министрлігі 2009 жылы кеңейту жобасын тоқтату туралы шешім қабылдады. 2011 жылы, сату перспективасы қалмағандықтан, Канада үкіметі AECL реакторлық бөлімшесін SNC Lavalin компаниясына сатты. 2014 жылы SNC Қытай Ұлттық Ядролық Корпорациясымен (CNNC) қолданыстағы CANDU үлгілерін сату және құрылыс жұмыстарын жүргізу үшін серіктестік туралы мәлімдеді. Олардың жоспарларының бірі – екі CANDU 6 реакторын Advanced Fuel CANDU Reactor (AFCR) деген атпен қайта өңдеу схемасында пайдалану болды. Алайда, бұл жоспарлар іске аспады. Кейіннен SNC және CNNC Үндістанда әзірленудегі Advanced Heavy Water Reactor-мен байланысы жоқ, CANDU технологиясына негізделген ауыр су реакторы бойынша ынтымақтастық туралы хабарлады.