Дрезденская АЭС: История и особенности эксплуатации

Введение

Атомная электростанция в округе Гранди, штат Иллинойс, США

Дрезденская генерирующая станция (также известная как Дрезденская атомная электростанция или Дрезденская ядерная станция) – первая частная атомная электростанция, построенная в Соединенных Штатах. Блок Дрезден-1 был введен в эксплуатацию в 1960 году и выведен из эксплуатации в 1978 году. С 1970 года работают блоки Дрезден-2 и Дрезден-3 – два кипящих водо-водяных реактора General Electric BWR 3. Станция Дрезден расположена на территории в округе Гранди, штат Иллинойс, в истоке реки Иллинойс, недалеко от города Моррис. Она находится непосредственно к северо-востоку от объекта "Операция Моррис" – единственного де-факто места хранения высокоактивных радиоактивных отходов в Соединенных Штатах. Станция обеспечивает электроэнергией Чикаго и северную четверть штата Иллинойс, производя 867 мегаватт электроэнергии с каждого из двух реакторов, чего достаточно для питания более миллиона среднестатистических американских домохозяйств. В 2004 году Комиссия по ядерному регулированию (NRC) продлила сроки действия лицензий на эксплуатацию обоих реакторов с сорока до шестидесяти лет.

Единица 1

После того, как Закон об атомной энергии 1954 года разрешил частным компаниям владеть и эксплуатировать ядерные установки, компания Commonwealth Edison заключила с General Electric контракт на проектирование, строительство и ввод в эксплуатацию Дрезденского блока №1 мощностью 192 МВт за 45 миллионов долларов в 1955 году. Треть стоимости контракта была распределена между консорциумом из восьми компаний, в состав которого входила Nuclear Power Group Inc. Исследования, проведенные на BWR в ядерном центре Vallecitos компании GE и в экспериментах BORAX Атомной энергетической комиссии (AEC), предоставили данные и обучение для персонала Дрезденской АЭС. Активная зона содержала 488 топливных сборок, 80 управляющих стержней и 8 измерительных штуцеров. Каждая сборка состояла из 36 топливных стержней в канале из сплава Zircaloy 2. Топливом служил диоксид урана, заключенный в оболочку из сплава Zircaloy 2. Тепловая мощность активной зоны составляла 626 МВт. Реакторный сосуд был рассчитан на давление 1015 psi и имел диаметр 3,71 метра и высоту 12,8 метра. Реактор имел двухконтурную систему, с паром, поступающим как из парового барабана, так и из парогенераторов, что обеспечивало быструю реакцию на изменение нагрузки. Мощность реактора регулировалась посредством управления вторичным впускным клапаном с помощью регулятора турбины. Уменьшение подачи вторичного пара снижает мощность реактора, и наоборот. Таким образом, вторичное давление изменяется в зависимости от внешней нагрузки.

Инциденты

В период с 1970-х по 1996 год АЭС Дрезден была оштрафована на 1,6 млн долларов за 25 инцидентов. 5 июня 1970 года: ложный сигнал высокого давления, вызванный неисправностью прибора в системе управления давлением реактора Дрезден II, привел к сбросу пара через турбинные клапаны ("турбинный провал"), что, в свою очередь, автоматически инициировало аварийную остановку (SCRAM). Коллапс паровой полости в воде реактора вызвал снижение уровня воды в реакторе, что привело к автоматическому увеличению подачи питательной воды. Насосы подачи питательной воды затем отключились из-за низкого давления на всасывании. Один насос автоматически включился после восстановления сигнала низкого давления на всасывании, быстро подавая воду в реакторный сосуд, где давление уже было ниже. Уровень воды в реакторе быстро поднимался, пока не достиг главных паропроводов. В этот момент ложный сигнал высокого давления исчез. Клапаны сброса пара турбины закрылись, увеличивая встречное давление в реакторном сосуде и замедляя приток питательной воды. Охлаждение воды в реакторе вызвало дальнейший коллапс паровой полости. Уровень воды в реакторе снова начал быстро снижаться. Это автоматически привело к увеличению расхода питательной воды в сосуд и началу повышения уровня воды в реакторе. По мере того, как более холодная питательная вода снова быстро закачивалась в реактор, коллапс паровой полости приводил к снижению уровня воды. Система подачи питательной воды реагировала, увеличивая расход. Однако стрелка индикатора на уровнемере воды заклинила, что заставило оператора предположить, что уровень воды в реакторе перестал расти. Оператор начал увеличивать расход питательной воды, чтобы поднять уровень воды в реакторе, вручную отключая автоматическую систему управления. Оператор не проверил второй индикатор, показывавший растущий уровень. Уровень воды в реакторе продолжал расти и затопил главные паропроводы. Через две минуты оператор постучал по уровнемеру воды, и стрелка разблокировалась, после чего оператор начал реагировать на высокий уровень воды, вручную уменьшая расход питательной воды. В этот момент оператор вручную открыл предохранительный клапан паропровода для снижения растущего давления в реакторе. Однако из-за ранее попавшей воды в главные паропроводы в паропроводах произошел гидроудар, что привело к открытию предохранительного клапана и поступлению пара и воды в герметичную оболочку, вызвав повышение давления в ней. Это привело к запуску систем аварийного впрыска, и в течение следующих 30 минут уровень воды и давление в реакторе колебались, пока операторы пытались стабилизировать реактор. Только через два часа уровень воды в реакторе, давление в реакторе и давление в герметичной оболочке были снижены до нормальных значений. Фильм "Китайский синдром" основывает свой первоначальный сюжетный ход на этом событии, когда стрелка разблокируется, когда оператор стучит по прибору. 8 декабря 1971 года: на АЭС Дрезден III произошли события, аналогичные тем, что произошли годом ранее на Дрездене II. Реакторная установка привела к остановке Дрезденской электростанции и включению ее в "список наблюдения" NRC, требующий более пристального внимания со стороны регулирующих органов. АЭС Дрезден находилась в списке наблюдения NRC шесть из девяти лет с 1987 по 1996 год, что дольше, чем любая из 70 других действующих АЭС в стране. 15 июля 2011 года: на станции была объявлена тревога в 10:16 утра после утечки гипохлорита натрия, которая ограничила доступ к важному помещению, где расположены насосы охлаждающей воды.

Between the 1970s and 1996, Dresden was fined $1.6 million for 25 incidents. June 5, 1970: A false high pressure signal due to instrument failure on the Dresden II reactor pressure control system caused turbine valves to dump steam (a "turbine trip"), which in turn automatically initiated a SCRAM. Void collapse in the reactor water caused the reactor water level to drop, which resulted in an automatic increase in feedwater flow. The feedwater pumps then tripped on low suction pressure. One pump turned back on automatically when the low suction pressure signal reset, feeding water rapidly into the now lower pressure reactor vessel. Water level in the reactor rose rapidly until water entered the main steam lines. At this point, the false high pressure signal disappeared. The turbine dump valves closed, increasing back pressure in the reactor vessel and slowing the feedwater inlet flow. Cooling reactor water temperature caused further void collapse. Reactor water level began to rapidly lower once again. This again automatically caused the feedwater system to increase the flow rate into the vessel, and began to raise reactor water level. As cooler feedwater was again rapidly pumped into the reactor, void collapse caused water level to lower. The feedwater system responded by increasing feedwater flow. However, the indicator needle on the water level recorder stuck, which caused the operator to assume level had stopped rising in the reactor. The operator began increasing feedwater flow in order to raise water level in the reactor, manually overriding the automatic control system. The operator never checked a second indicator that showed the increasing level. Reactor water level continued rising and flooded the main steam lines. Two minutes later, the operator tapped on the water level recorder and the water level needle became unstuck, at which point the operator began reacting to the now high water level by manually reducing feedwater flow. At this point, the operator manually opened a steam line relief valve to reduce rising reactor pressure. However, due to the earlier introduction of water into the main steam lines, a hydrostatic shock occurred in the steam lines, which caused a safety valve to open, admitting steam and water into the drywell causing drywell pressure to increase. This caused the initiation of safety injection systems, and for the next 30 minutes reactor water level and pressure seesawed as the operators attempted to stabilize the reactor. It was not until two hours later that reactor level, reactor pressure and drywell pressure were reduced to normal. The movie The China Syndrome bases its initial plot device on this event, with the needle becoming unstuck when the operator taps the recorder. December 8, 1971: Events similar to the ones the year earlier on Dresden II occur on Dresden III. reactor's core prompt a shut down at Dresden Generating Station and placement on the NRC's "watch list" that merit closer scrutiny by regulators. Dresden was on the NRC watch list six out of nine years between 1987 and 1996, longer than any of the 70 other operating plants in the nation. July 15, 2011: Plant declared an Alert at 10:16 a. m after a chemical leak of sodium hypochlorite restricted access to a vital area that houses plant cooling water pumps.

Окружающее население

Комиссия по ядерному регулированию определяет две зоны планирования действий в чрезвычайных ситуациях вокруг атомных электростанций: зона распространения радиоактивного шлейфа радиусом 10 миль (16 км), основное внимание которой уделяется воздействию и вдыханию радиоактивного загрязнения, переносимого по воздуху, и зона загрязнения пищевых продуктов и воды радиусом около 50 миль (80 км), основное внимание которой уделяется потреблению загрязненных радиоактивностью продуктов питания и жидкости. Согласно анализу данных переписи населения США, проведенному для msnbc.com, население США в 2010 году в пределах 10 миль (16 км) от Дрездена составило 83 049 человек, что на 47,6% больше по сравнению с предыдущим десятилетием. Население США в пределах 50 миль (80 км) в 2010 году составило 7 305 482 человека, что на 3,5% больше, чем в 2000 году. В пределах 50 миль находится город Чикаго (43 мили до центра города).

Владение

Оба работающих в настоящее время блока принадлежат и эксплуатируются компанией Constellation Energy после выделения из Exelon, которая также владеет и несет ответственность за вывод из эксплуатации блока 1. До 3 августа 2000 года все три блока принадлежали компании Commonwealth Edison.

Сейсмический риск

По оценке Комиссии по ядерному регулированию, ежегодная вероятность землетрясения, достаточно сильного для повреждения активной зоны реактора на станции Дрезден, составляла 1 к 52 632, согласно исследованию NRC, опубликованному в августе 2010 года.

Предотвращение закрытия

В августе 2020 года компания Exelon объявила о планах закрыть станцию в ноябре 2021 года по экономическим причинам, несмотря на наличие у станции лицензий на эксплуатацию еще около 10 лет и возможности продлить их еще на 20 лет. 13 сентября 2021 года Сенат штата Иллинойс принял законопроект о субсидировании атомных электростанций Байрон и Дрезден, который губернатор Дж. Б. Притцкер подписал 15 сентября, после чего компания Exelon объявила о возобновлении загрузки топлива на станции.