Введение

Атомная электростанция в округе Берк, штат Джорджия, США.

Электростанция Элвина В. Вогтла, также известная как завод Вогтл (англ. Plant Vogtle), является четырехблочной атомной электростанцией, расположенной в округе Берк, недалеко от Уэйнесборо, штат Джорджия, на юго-востоке Соединенных Штатов. С мощностью 4536 мегаватт это крупнейшая атомная электростанция и вторая по величине электростанция в Соединенных Штатах. Это также единственная атомная электростанция в стране с четырьмя блоками. Она названа в честь бывшего председателя правления Alabama Power и Southern Company Элвина Вогтла. Первые два блока – это реакторы с водой под давлением Westinghouse (PWR), оснащенные паровой турбиной и электрическим генератором General Electric. Блоки 1 и 2 были завершены в 1987 и 1989 годах соответственно и имеют валовую электрическую мощность 1215 МВт, что в сумме составляет 2430 МВт. Две градирни естественной тяги высотой 167 метров обеспечивают охлаждение основных конденсаторов станции. Четыре небольшие градирни механической тяги обеспечивают охлаждающей водой ядерной службы (NSCW) системы безопасности и вспомогательное оборудование, не относящееся к системам безопасности, а также отводят остаточное тепло от реактора, когда станция отключена. Каждая установка обслуживается одной градирней естественной тяги и двумя градирнями NSCW. В 2009 году Комиссия по ядерному регулированию (NRC) продлила лицензии на оба блока еще на 20 лет – до 16 января 2047 года для блока 1 и до 2 сентября 2049 года для блока 2. Во время строительства первых двух блоков Vogtle необходимые капитальные вложения увеличились с оценочных 660 миллионов долларов до 8,87 миллиардов долларов (в долларах США).

Два дополнительных блока, использующих реакторы Westinghouse AP1000, начали предварительное строительство в 2009 году, а блок 3 был завершен в июле 2023 года. Были также выбраны градирни естественной тяги, и две новые градирни имеют высоту почти 183 метра. В ходе строительства блоки столкнулись с несколькими задержками и превышением сметы. Первоначальные сертифицированные строительные и капитальные затраты на эти два новых блока составляли 14 миллиардов долларов, согласно семнадцатому полугодовому отчету о мониторинге строительства Vogtle в 2017 году. В последнем отчете увеличение затрат связывают с несоблюдением подрядчиком графика работ. Еще одним осложняющим фактором в процессе строительства стало банкротство Westinghouse в 2017 году. В 2018 году затраты оценивались примерно в 25 миллиардов долларов. В 2023 году затраты увеличились до 34 миллиардов долларов, и работы по блоку 4 еще предстоит завершить. Блок 3 начал коммерческую эксплуатацию 31 июля 2023 года, став первым новым ядерным реактором в Соединенных Штатах за 7 лет. Блок 4 начал коммерческую эксплуатацию 29 апреля 2024 года.

Упражнение

В 2008 году мощность реакторов 1 и 2 была увеличена на 1,7% за счет повышения по "Приложению K", также называемого повышением, основанным на учете погрешности измерений (MUR). Повышения, основанные на учете погрешности измерений, составляют менее 2%, и достигаются за счет внедрения усовершенствованных методов расчета мощности реактора. Это включает использование современных устройств измерения расхода питательной воды для более точного измерения расхода, который используется для расчета мощности реактора. Более точные измерения снижают степень неопределенности в уровне мощности, используемую аналитиками для прогнозирования способности реактора к безопасному останову в условиях спрогнозированных аварийных ситуаций. Поскольку мощность реактора может быть рассчитана с гораздо большей точностью, чем при использовании старых измерений типа Вентури, станция может безопасно работать с меньшим запасом прочности до своих пределов. Новый ультразвуковой расходомер работает путем сравнения времени, необходимого для прохождения ультразвуковых импульсов по течению и против течения внутри трубы, и использует разницу во времени для определения скорости потока воды в трубе. NRC одобрил запрос Vogtle на изменение лицензии (LAR) в марте 2008 года. Специалисты NRC установили, что Southern Nuclear может безопасно увеличить выходную мощность реактора, прежде всего, за счет более точных методов измерения расхода питательной воды. Специалисты NRC также рассмотрели оценки Southern Nuclear, подтверждающие, что конструкция станции способна выдержать повышенный уровень мощности. Блок 1 был модернизирован во время плановой остановки для дозаправки весной 2008 года, а блок 2 – во время осенней остановки того же года.

Случай с отключением электроэнергии

20 марта 1990 года произошло отключение электроэнергии. В 9:20 утра грузовик, перевозивший топливо и смазочные материалы, в распределительном устройстве 230 кВ завода заехал в опорную колонну питающей линии, подающей электроэнергию на резервный вспомогательный трансформатор (РАТ) блока 1А. В то время РАТ 1B был отключен для технического обслуживания, а РАТ 1А обеспечивал питание обоих каналов аварийного электроснабжения. Неаварийные каналы электроснабжения питались от обратной подачи с распределительного устройства через главный повышающий трансформатор к вспомогательным трансформаторам (УАТ) 1А и 1В. Аварийный дизель-генератор (АДГ) 1В был выведен из эксплуатации для планового обслуживания. После отключения электроэнергии АДГ 1А не запустился из-за срабатывания защитной автоматики. В результате потери электроэнергии в "важнейших цепях" станции отключился насос системы удаления остаточного тепла (РУОТ), охлаждавший активную зону блока 1 (который приближался к концу перегрузки), и была предотвращена активация резервного насоса РУОТ. Несмотря на то, что блок 1 в то время был остановлен, остаточное тепло от естественного распада радиоактивного топлива необходимо было удалять для предотвращения опасного повышения температуры активной зоны. Хотя неаварийное электроснабжение не было прервано, между важнейшими и неважнейшими каналами электроснабжения не было физической связи, что не позволяло важнейшим каналам получать питание по неповрежденной цепи через УАТ. В 9:40 операторы станции объявили об аварийной ситуации на площадке (SAE) в соответствии с действующими процедурами, которые требовали объявления SAE при потере "важнейшего" электроснабжения на срок более 15 минут. В 9:56 утра, после нескольких неудачных попыток нормального запуска АДГ 1А, операторы станции произвели аварийный запуск АДГ, активировав аварийный пусковой механизм "разбить стекло", который отключил большинство защитных устройств АДГ и принудительно запустил его. Запуск был успешным. Затем насос РУОТ А был запущен с использованием электроэнергии от АДГ А. После восстановления охлаждения активной зоны в 10:15 SAE была понижена до уровня тревоги. В 11:40 бригады включили РАТ 1В, который был отключен для технического обслуживания, восстановив питание канала безопасности "В". В 12:57 канал безопасности "А" был переключен с АДГ на РАТ 1В, и АДГ был отключен. Поскольку оба канала получали внешнее электроснабжение, тревога была снята в 1:47 дня. Температура теплоносителя активной зоны блока 1 увеличилась с - до - в течение 36 минут, необходимых для восстановления питания шины А. На протяжении всего инцидента неаварийное электроснабжение блока 1 постоянно обеспечивалось от внешних источников. Однако электрическая система станции Vogtle не была спроектирована для обеспечения легкого соединения шин важнейшего электроснабжения блока 1 с неаварийным электроснабжением или шинами блока 2. После этого инцидента на станции Vogtle были внесены изменения, позволяющие неаварийным шинам электроснабжения передавать питание на важнейшие шины в подобной ситуации. Эта электрическая неисправность также затронула блок 2, вызвав отключение автоматических выключателей в распределительном устройстве 230 кВ, что привело к отключению питания РАТ 2В и важнейшей шины "В". АДГ 2В затем запустился и восстановил питание важнейшей шины. Одновременно электрические помехи от оборванной линии, коснувшейся земли, были обнаружены защитной автоматикой на главном повышающем трансформаторе блока 2, и сработала защитная реле, отключив выходной автоматический выключатель трансформатора. Это привело к полному сбросу нагрузки на блок 2, что вызвало отключение турбины и, как следствие, аварийную остановку реактора. После отключения блока 2 неаварийный электрический канал "В" потерял питание, поскольку он пытался перейти от УАТ 2В (приводимого в действие турбогенератором) к неисправному РАТ 2В, что привело к отключению двух насосов охлаждающей жидкости реактора и одного из главных насосов питательной воды. Несмотря на это, охлаждение станции проходило безопасно. В 21:03 автоматические выключатели РАТ 2В в распределительном устройстве были включены, и внешнее электроснабжение было восстановлено на важнейших и неважнейших электрических каналах "В", что позволило перезапустить насосы охлаждающей жидкости реактора 2 и 4. АДГ 2В был отключен. Позже было установлено, что нарушение, вызванное падением линии, не было достаточно значительным для отключения защитной реле в соответствии с проектом и не должно было приводить к остановке блока 2. Дальнейшее расследование показало, что трансформаторы тока на главном трансформаторе были неправильно настроены. Настройки были скорректированы. Если бы трансформаторы тока были изначально настроены правильно, блок 2 остался бы в работе.

Фаза планирования

В августе 2006 года компания Southern Nuclear официально подала заявку на получение разрешения на выбор площадки (ESP) для двух дополнительных энергоблоков, а в марте 2008 года – заявку на получение комбинированной лицензии на строительство и эксплуатацию (COL). В апреле 2008 года компания Georgia Power Company заключила контракт с Westinghouse, принадлежащей Toshiba, на поставку двух реакторов AP1000. Westinghouse объединила усилия с Shaw Group (Батон-Руж, штат Луизиана) и ее подразделением Stone & Webster для управления проектом, при этом Westinghouse отвечала за инжиниринг, проектирование и общее руководство, а Shaw – за изготовление сборных модулей компонентов и управление строительно-монтажными работами на площадке. Этот контракт стал первым соглашением о новом ядерном строительстве в Соединенных Штатах после аварии на Три-Майл-Айленд в 1979 году и получил одобрение Комиссии по коммунальным услугам штата Джорджия в марте 2009 года.

Строительство

В августе 2009 года Комиссия по ядерному регулированию (NRC) выдала разрешение на обустройство площадки и разрешение на ограниченные работы. Началось ограниченное строительство на новых площадках реакторов, при этом ожидалось, что третий блок будет введен в эксплуатацию в 2016 году, а четвертый – в 2017 году, после окончательного получения комбинированной лицензии на строительство и эксплуатацию от NRC. В декабре 2011 года была выпущена 19-я редакция сертификации проекта AP1000, которая фактически включала полную переработку конструкции здания сдерживания: стена надлежащим образом усилена и рассчитана по размерам в местах соединения композитного стенового модуля с железобетонными секциями, а также, при необходимости, для восприятия сейсмических и ударных нагрузок. Эта конструкция является новой для поправки; ранее конструкция была полностью железобетонной. [выделено для акцентирования] Поскольку это изменение проектных требований было внесено после подписания инженерных контрактов и начала производства компонентов реактора с длительным сроком поставки, строительство было приостановлено, так как здание сдерживания пришлось перепроектировать. 16 февраля 2010 года президент Барак Обама объявил о предоставлении федеральных гарантий на сумму 8,33 миллиарда долларов на покрытие расходов на строительство, однако по состоянию на декабрь 2013 года компания Georgia Power не воспользовалась этими гарантиями, сначала ожидая лицензии на строительство, а затем – решения суда по иску о приостановке строительства. Ожидаемая стоимость строительства двух реакторов составляла 14 миллиардов долларов. Доля Georgia Power составляла около 6,1 миллиарда долларов, а оставшаяся доля собственности на два реактора распределена между Oglethorpe Power Corp., Муниципальным электрическим управлением Джорджии (MEAG Power) и Dalton Utilities. В феврале 2012 года NRC одобрило лицензию на строительство двух предлагаемых реакторов AP1000 на площадке Vogtle. Председатель NRC Грегори Ячко был единственным, кто проголосовал против планов строительства и эксплуатации двух новых ядерных реакторов, ссылаясь на соображения безопасности, возникшие в связи с ядерной катастрофой на Фукусиме в 2011 году, заявив: «Я не могу поддержать выдачу этой лицензии, как будто Фукусима никогда не происходила». Через неделю после того, как Southern Company получила лицензию на начало строительства, многие экологические и антиядерные группы подали в суд, чтобы остановить проект расширения, утверждая, что «проблемы общественной безопасности и охраны окружающей среды, возникшие после аварии на японском ядерном реакторе Фукусима Дайичи, не были учтены». 11 июля 2012 года иск был отклонен Апелляционным судом округа Колумбия. В феврале 2013 года строительный подрядчик проекта, Shaw, был приобретен компанией Chicago Bridge & Iron Company (CB&I). 12 марта 2013 года строительство третьего блока официально началось с заливки основной плиты для ядерного острова. Эта операция была завершена 14 марта. В выходные дни 1 июня 2013 года началась сборка корпуса реактора, при этом нижняя головка корпуса была поднята на место на ядерном острове. К июню 2013 года график строительства был продлен как минимум на 14 месяцев. 21 ноября 2013 года заливка основной плиты для четвертого блока была завершена. В феврале 2014 года Министерство энергетики одобрило гарантию кредита в размере 6,5 миллиардов долларов для дочерней компании Southern Company, Georgia Power, и Oglethorpe Power Corp. Министерство энергетики первоначально потребовало оплату кредитной субсидии, но в конечном итоге от этого требования отказались, учитывая финансовую устойчивость Southern Co. и проекта Vogtle. Дальнейшие задержки и увеличение затрат были учтены в пересмотренном графике в начале 2015 года. В результате увеличения задержек и перерасхода средств подрядчик CB&I вышел из проекта, и Westinghouse взяла на себя непосредственный контроль над проектом в качестве подрядчика и наняла строительную фирму Fluor для замены CB&I/Shaw на месте, осуществляя повседневное управление работами. Westinghouse приобрела у CB&I определенные активы бывшей Shaw Group, чтобы обеспечить продолжение реализации проекта. В 2016 году Southern Company и Westinghouse привлекли строительную фирму Bechtel к проекту для совместного управления строительством. Недавние этапы строительства включают установку последнего из шести крупных структурных модулей для третьего блока (CA 02 и CA 03, которые образуют стенки резервуара хранения, являющегося частью пассивной системы охлаждения реактора). К шести крупным модулям также относятся ранее установленные CA 01, CA 04 и CA 05 в конструктивных модулях сдерживания, а также ранее установленный структурный модуль CA 20, который является частью внутренней структуры вспомогательного здания и содержит многие системы поддержки реактора. Модули CA 02 и CA 03 были установлены внутри корпуса реактора в мае 2016 года. Установка этих модулей является важным этапом, позволяющим начать другие строительные работы. В июне 2016 года на площадку был доставлен последний насос охлаждающей воды реактора для третьего блока. В ноябре 2016 года корпус реактора для третьего блока был установлен на ядерном острове. Прогресс в 2017 году включает установку трубопроводов контура охлаждения реактора и обоих парогенераторов на третьем блоке. Также достигнут прогресс в строительстве турбинного, вспомогательного и прилегающего зданий. На четвертом блоке также наблюдается прогресс в установке двух последних крупных структурных модулей. Строительство обеих градирен завершено, каждая из которых имеет высоту около 183 метров (600 футов).

Банкротство Westinghouse 2017

В марте 2017 года компания Westinghouse Electric Company подала заявление о банкротстве по главе 11 в связи с убытками от двух проектов строительства атомных электростанций в США. Правительство США предоставило кредитные гарантии на сумму 8,3 миллиарда долларов для финансирования строительства реакторов Vogtle, и был согласован план завершения строительства станции. 31 июля 2017 года подразделение Southern Company, Southern Nuclear, приняло на себя строительство от Westinghouse и объявило тендер на новый контракт на управление строительством для организации повседневных работ на площадке. Southern получила предложения от компаний Fluor и Bechtel. 31 августа 2017 года Southern объявила о своем решении продолжить работу с Bechtel, которая будет осуществлять ежедневное управление строительством на оставшуюся часть проекта. Bechtel заменила Fluor, которая больше не будет участвовать в проекте.

Продолжение строительства утверждено, 2017

В ноябре 2017 года Комиссия по государственным услугам штата Джорджия (GPSC) запросила дополнительную документацию в связи с опасениями, что проектные чертежи не были одобрены надлежащим образом лицензированными инженерами, что имеет юридические последствия. 21 декабря 2017 года КСП одобрила продолжение строительства блоков 3 и 4 с условиями, которые сократили объем затрат, которые могут быть возмещены потребителям в течение срока службы проекта, что привело к запланированному ежемесячному увеличению тарифов для потребителей на 3,78 доллара после начала выработки электроэнергии. В августе 2018 года было зафиксировано увеличение стоимости на 2,3 миллиарда долларов. Общая стоимость, включая затраты на финансирование, оценивается примерно в 25 миллиардов долларов. В сентябре 2018 года, чтобы обеспечить продолжение проекта, Georgia Power согласилась оплачивать дополнительную долю расходов более мелких партнеров по проекту, если стоимость завершения превысит 9,2 миллиарда долларов. В марте 2019 года различным участникам строительства были предоставлены дополнительные федеральные гарантии по кредитам в размере 3,7 миллиарда долларов, что увеличило общий объем федеральных гарантий по кредитам до 12 миллиардов долларов. Генеральный директор Georgia Power заявил, что гарантии по кредитам сыграли ключевую роль в снижении затрат на финансирование строительства. Также в марте 2019 года Georgia Power подтвердила, что купол защитной оболочки блока 3 был опущен на место, и реактор будет готов к загрузке ядерного топлива в 2020 году. Этому предшествовала установка третьего кольца защитной оболочки, а также реакторного насоса охлаждающей жидкости и полярного крана на блоке 3 в 2018 и 2019 годах. Верхняя часть защитной оболочки была установлена во время посещения объекта секретарем энергетики Риком Перри и руководителями компаний-владельцев станции. Недавний прогресс в строительстве блока 4 включает установку последнего парогенератора и компенсатора давления. Блок 4 строится с учетом уроков, извлеченных из блока 3 и неудачного проекта атомной электростанции Виргила С. Саммера (V. C. Summer), и в результате последовательность установки некоторых компонентов была изменена. 22 ноября 2019 года было установлено третье кольцо защитной оболочки для блока 4, а 8 декабря 2019 года крыша здания защиты была установлена над защитной оболочкой блока 3. 16 декабря 2019 года диспетчерская блока 3 была введена в эксплуатацию и стала доступна для тестирования систем. 11 февраля 2020 года Southern Nuclear объявила о завершении окончательной заливки бетона внутри защитной оболочки блока 3, что позволило установить топливозарядную машину реактора. С февраля 2020 года продолжалась сборка последней верхней вертикальной конструкции здания реактора блока 3 – резервуара для хранения системы пассивного охлаждения, который будет установлен на крыше здания защиты. В октябре 2021 года было объявлено о трехмесячной задержке завершения строительства обоих блоков, при этом ожидается, что блок 3 будет введен в эксплуатацию в третьем квартале 2022 года, а блок 4 – во втором квартале 2023 года. В августе 2022 года было объявлено о дальнейшей задержке: ввод блока 3 в эксплуатацию перенесен на первый квартал 2023 года, а блока 4 – на четвертый квартал 2023 года. Ожидалось, что из-за задержек стоимость увеличится до более чем 30 миллиардов долларов.

Процесс ввода в эксплуатацию

14 октября 2022 года было объявлено о начале загрузки ядерного топлива в блок 3 АЭС Vogtle. В ходе этого процесса техники компаний Southern Nuclear и Westinghouse совместно переносят 157 топливных сборок из топливного бассейна в реактор по одной. После завершения загрузки начинается этап пуско-наладочных испытаний, в ходе которого проверяется целостность первичной системы теплоносителя и парогенераторов, а также обеспечивается их функционирование при проектных температурах и давлениях. Операторы также доведут установки от холодного старта до первой критичности, при которой достигается устойчивая цепная реакция. Затем блок будет синхронизирован с энергосистемой, с постепенным повышением мощности до 100%. Планировалось ввести блок 3 Vogtle в эксплуатацию в первом квартале 2023 года. В ходе пуско-наладочных и предэксплуатационных испытаний в феврале 2023 года в системе охлаждения станции были обнаружены неожиданные вибрации. Были приняты меры по устранению проблемы. Сроки были перенесены, и начало регулярной эксплуатации ожидалось в мае или июне 2023 года. 6 марта 2023 года блок 3 Vogtle впервые достиг критичности. Блок был подключен к энергосети 1 апреля и начал коммерческую эксплуатацию 31 июля. 2 мая 2023 года компания Georgia Power объявила об успешном завершении горячих функциональных испытаний блока 4 Vogtle, подтвердивших готовность реактора к загрузке топлива. 18 августа 2023 года началась загрузка топлива в блок 4 – 264 тепловыделяющих элемента. В октябре 2023 года в насосе системы охлаждения реактора блока 4 произошел отказ двигателя, что перенесло сроки ввода блока 4 в эксплуатацию на первый квартал 2024 года. Впоследствии, в системе охлаждения были обнаружены вибрации, что вновь отодвинуло сроки ввода в эксплуатацию на второй квартал 2024 года. 14 февраля 2024 года блок 4 Vogtle впервые достиг критичности. Блок был подключен к энергосети 1 марта. Vogtle 4 начал коммерческую эксплуатацию 29 апреля.

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 продуктов питания и воды радиусом около 50 миль (80 км), основное внимание которой уделяется потреблению загрязненных радиоактивностью продуктов питания и жидкости. В 2010 году население в пределах 10 миль (16 км) от станции Vogtle составляло 5845 человек, что на 16,3% меньше, чем в предыдущее десятилетие. Население в пределах 50 миль (80 км) составляло 726 640 человек, что на 8,8% больше, чем в 2000 году. В пределах 50 миль (80 км) расположены такие города, как Огаста (42 км до центра города).