Колумбийская АЭС: Описание и характеристики

Введение

Атомная энергетическая установка в Вашингтоне, США.

Колумбийская атомная электростанция – коммерческая атомная энергетическая установка, расположенная на территории Хэнфорда, в 16 км к северу от Ричленда, штат Вашингтон. Она принадлежит и управляется Energy Northwest, некоммерческим совместным эксплуатационным агентством штата Вашингтон. Лицензированная Комиссией по ядерному регулированию в 1983 году, Колумбия впервые выработала электроэнергию в мае 1984 года и начала коммерческую эксплуатацию в декабре 1984 года. Колумбия производит 1207 мегаватт нетто электроэнергии.

Конструкция и функция

Колумбийская атомная электростанция – это реактор типа BWR-5. Она оснащена защитной оболочкой марки II. Активная зона реактора содержит до 764 тепловыделяющих сборок и 185 регулирующих стержней, также известных как управляющие лопасти. Реактор имеет лицензию на тепловую мощность 3486 мегаватт (МВт). Электрическая мощность станции составляет 1230 мегаватт (МВтэ). На Колумбийской атомной электростанции установлены шесть низкопрофильных градирней с принудительной вентиляцией. Каждая градирня направляет вниз чистую подогретую воду – побочный продукт теплообмена между водой и паром после турбины – и затем охлаждает её за счет испарения и теплообмена с окружающим воздухом. Часть водяных капель при этом возвращается на землю, образуя иней зимой. Временами облако пара от градирен может достигать высоты 3048 метров и быть видимым на значительном расстоянии. Вода для восполнения потерь от испарения забирается из близлежащей реки Колумбия.

История

Columbia была построена бывшей системой общественного электроснабжения Вашингтона, известной с 1998 года как Energy Northwest. Разрешение на строительство было выдано в марте 1973 года, а строительство началось в конце 1975 года на территории Хэнфорда. Из-за превышения сметы и задержек в строительстве, станция начала коммерческую эксплуатацию только в декабре 1984 года. Из пяти коммерческих реакторов, первоначально запланированных Bonneville Power Administration и системой электроснабжения Вашингтона, Columbia была единственной, которая была достроена. Атомная электростанция также была известна как Hanford Two, а Hanford One представляла собой электростанцию мощностью 800 МВт, подключенную к реактору N (выведенному из эксплуатации в 1987 году) – реактору двойного назначения, эксплуатировавшемуся Комиссией по атомной энергии: для производства плутония для ядерного арсенала и для выработки электроэнергии для энергосистемы. Когда система электроснабжения сменила название на Energy Northwest, название станции изменилось с WNP 2 (Washington Public Power Supply System Nuclear Project No. 2) на Columbia Generating Station. В 2000 году тогдашний председатель исполнительного совета Руди Берцки заявил, что прежнее название станции отсылало "к более ранней эпохе, когда система общественного электроснабжения Вашингтона строила пять атомных электростанций. Те времена давно прошли", – сказал Берцки. "Наша станция совершила переход, как и Energy Northwest, от маргинального производителя к ключевому элементу энергетической системы региона". В ходе планового останова для перезагрузки, начавшегося в начале апреля 2011 года, было проведено масштабное техническое обслуживание, включая замену оригинального конденсатора. В то время этот останов для перезагрузки ознаменовал завершение рекордных 486 дней непрерывной работы. Остановка была запланирована на 80 дней с завершением в июле, однако работы были завершены только в сентябре. Общая стоимость ремонта и перезагрузки составила 170 миллионов долларов. Замена конденсатора позволила повысить эффективность станции, что позволит производить больше электроэнергии в будущем, частично компенсируя стоимость проекта. Первоначальная лицензия NRC на эксплуатацию Columbia должна была истечь в декабре 2023 года. В январе 2010 года Energy Northwest подала в Комиссию по ядерному регулированию заявление о продлении лицензии на 20 лет – до 2043 года. В мае 2012 года NRC одобрил продление лицензии на 20 лет. В 2012 году Energy Northwest заключила соглашения с Tennessee Valley Authority, U.S. Enrichment Corporation (Centrus Energy) и Министерством энергетики о преобразовании обедненного урана (также называемого урановыми хвостами) в недорогой обогащенный уран для дальнейшей переработки в ядерное топливо. Приобретая по цене ниже рыночной по фиксированной цене для обеспечения девятилетнего запаса топлива, по оценкам, эта сделка принесет региону экономию от 171 до 275 миллионов долларов до 2028 года.

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

В конце 2012 года Bonneville Power Administration и Energy Northwest объединили усилия для анализа финансовой ценности станции «Колумбия» в условиях низких цен на энергию на оптовом рынке электроэнергии и исторически низких затрат на топливо для электростанций, работающих на природном газе. Агентства изучили три сценария и пришли к выводу в апреле 2013 года, что продолжение эксплуатации «Колумбии» является наиболее экономически выгодным вариантом для потребителей. В апреле 2013 года Energy Northwest заказала независимое исследование у IHS Cambridge Energy Research Associates, компании с 75-летней репутацией эксперта в области энергетики, экономики, рыночной конъюнктуры и бизнес-рисков. IHS CERA пришла к тем же выводам, что и совместное исследование BPA и Energy Northwest, проведенное в апреле 2013 года. В 2013 году Columbia Generating Station установила рекорд выработки электроэнергии в год планового останова на дозаправку – 8,4 миллиона мегаватт-часов, направленных в региональную энергосистему. В 2012 году – в год без останова на дозаправку – «Колумбия» выработала рекордные 9,3 миллиона мегаватт-часов электроэнергии для региональной энергосистемы (коэффициент использования мощности 95%). В январе 2014 года Public Power Council, представляющий коммунальные предприятия Северо-Запада, находящиеся в собственности потребителей, изучил конкурирующие оценки рынка и заявил, что не обнаружил убедительных доказательств экономической нецелесообразности продолжения эксплуатации «Колумбии» для региона. Оценка PPC подтвердила публичные заявления BPA о том, что «Колумбия» обеспечивает уникальную, надежную, базовую генерацию без выбросов углерода с предсказуемыми затратами для потребителей региона. В феврале 2014 года Public Power Council отметил, что переменные затраты на эксплуатацию «Колумбии» в последние годы незначительно превышали цены на энергию на спотовом рынке. Однако совет заявил, что одно непредвиденное изменение на рынке «может легко свести на нет многолетнюю ожидаемую выгоду» от использования замещающей энергии. Совет сослался на энергетический кризис на Западе в 2000–2001 годах. По мнению совета, во время этого относительно короткого энергетического кризиса экономическая выгода от электроэнергии «Колумбии» «значительно превзошла скромную выгоду, которую можно было бы получить» от замещающей энергии. «Только в 2001 году эксплуатация Columbia Generating Station по сравнению с рыночными ценами позволила Bonneville Power Administration сэкономить 1,4 миллиарда долларов для своих потребителей», – заявили в совете.

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.

Использованное топливо

Бассейн для отработанного топлива Колумбийской генераторной станции способен вместить 2658 топливных сборок. Он был спроектирован как вариант краткосрочного хранения до строительства национального хранилища. Поскольку сроки начала строительства национального долгосрочного хранилища ядерных отходов на полигоне Юка-Маунтин в штате Невада остаются неопределенными, станция получила одобрение на использование сухого хранения в транспортных контейнерах, чтобы избежать превышения лицензируемой емкости бассейна. На Колумбийской генераторной станции имеется площадка для сухого хранения отработанного топлива в специально разработанных и изготовленных контейнерах. По состоянию на 2021 год 45 контейнеров были загружены и размещены на площадке, освободив место в бассейне отработанного топлива.

Окружающее население

Комиссия по ядерному регулированию определяет две зоны планирования действий в чрезвычайных ситуациях вокруг атомных электростанций: зону распространения радиоактивного шлейфа радиусом 10 миль (16 км), основное внимание в которой уделяется воздействию и вдыханию радиоактивного загрязнения, переносимого по воздуху, и зону загрязнения продуктов питания и воды радиусом около 50 миль (80 км), основное внимание в которой уделяется потреблению загрязненных радиоактивными материалами продуктов питания и жидкости. Численность населения в 2010 году в пределах 10 миль (16 км) от Колумбии составляла 10 055 человек, что на 10,4 процента больше по сравнению с предыдущим десятилетием.

Потенциальные риски

По оценке Комиссии по ядерному регулированию, ежегодный риск землетрясения, достаточно сильного, чтобы вызвать повреждение активной зоны реактора на Колумбийской АЭС, составляет 1 к 47 619, согласно исследованию NRC, опубликованному в августе 2010 года. Министерство энергетики планирует новую оценку сейсмической опасности, которая обновит последнюю комплексную оценку, проведенную в 1996 году. Геологическая служба США показала, что активные разломы региона Пьюджет-Саунд связаны с хребтами Средней Колумбии посредством разломов, пересекающих Каскадные горы (см.). По данным Комиссии по ядерному регулированию США, площадка Колумбийской ГЭС является "сухой площадкой", так как станция расположена выше проектного уровня затопления.