Введение
Реактор с парогенерацией на тяжелой воде (SGHWR) — это проект Великобритании для коммерческих ядерных реакторов. В качестве замедлителя нейтронов используется тяжелая вода, а в качестве теплоносителя — обычная "легкая" вода. Теплоноситель кипит в реакторе, подобно реактору с кипящей водой, и приводит в движение паровые турбины для выработки электроэнергии. Единственный прототип проекта, реактор мощностью 100 МВт "Винфрит", был подключен к энергосети в 1967 году и работал до 1990 года. В 1974 году более мощная коммерческая конструкция мощностью 650 МВт была выбрана в качестве основы для будущих реакторов в Великобритании, но снижение потребления электроэнергии привело к отмене этого решения в 1976 году, и серийные модели так и не были построены. SGHWR был одним из ряда схожих проектов, включая атомную электростанцию Gentilly, основанную на технологии CANDU, в Квебеке, передовой исследовательский реактор Fugen в Японии и так и не введенный в эксплуатацию реактор CIRENE в Италии. Эти проекты отличаются от базовой конструкции CANDU, в которой тяжелая вода используется как в качестве теплоносителя, так и в качестве замедлителя.
История
SGHWR отличался от предыдущих британских разработок, в которых в качестве замедлителя использовался графит, а в качестве теплоносителя – углекислый газ. Изначальный Magnox был спроектирован для работы на природном уране, но последующий реактор с газовым охлаждением (AGR) отказался от этой концепции по ряду причин, перейдя на низкообогащенный уран. Хотя Magnox был технически успешен, он оказался дорогостоящим. Для будущих заказов в начале 1960-х годов изучались различные альтернативные концепции реакторов. В рамках этой программы в 1960-х годах в Винфрите был построен опытный образец SGHWR мощностью 100 МВт(э), который был подключен к энергосети в 1967 году. Его часто называют просто «реактором Винфрит». Другие проекты создали аналогичные уменьшенные прототипы реактора с высоким температурным режимом также в Винфрите, AGR, основанный на Magnox, в Windscale, и опытный быстрый реактор в Dounreay. В результате этого конкурса была выбрана конструкция AGR, и в конце 1960-х годов началось строительство нескольких AGR. Они быстро столкнулись с проблемами, и к началу 1970-х годов проект был признан неудачным. В 1974 году для будущих атомных электростанций была выбрана более крупная версия SGHWR с проектной мощностью 650 МВт(э). В 1976 году это решение было отменено из-за сочетания прогнозируемого резкого падения спроса на электроэнергию, более высоких, чем ожидалось, затрат и отсутствия очевидного экспортного потенциала на сокращающемся ядерном рынке. Учитывая ограниченное количество новых реакторов, ожидаемых в будущем, модифицированные версии AGR были выбраны вместо SGHWR, поскольку дальнейшие работы по разработке не требовались. Реактор в Винфрите оставался в эксплуатации и использовался для широкого спектра целей, пока не был остановлен в октябре 1990 года после 23 лет работы. В настоящее время он выводится из эксплуатации компанией Magnox Ltd по поручению Управления по выводу из эксплуатации ядерных объектов. В период с 2022 по 2024 год 1068 бочек радиоактивных отходов были перевезены по железной дороге в хранилище низкоактивных отходов. Изначально материал относился к отходам среднего уровня, но в процессе хранения в Винфрите он снизил свою активность до уровня низкоактивных отходов.
Дизайн
SGHWR аналогичен канадским конструкциям реактора CANDU в том, что использует реакторный сосуд низкого давления, содержащий замедлитель, и трубопроводы высокого давления для теплоносителя. Это снижает общее количество необходимой дорогостоящей тяжелой воды, а также упрощает конструкцию реакторного сосуда, что, в свою очередь, снижает затраты и сложность строительства. Отличие заключается в использовании обычной "легкой" воды в качестве теплоносителя, в то время как CANDU использует тяжелую воду и для этой цели. Легкая вода снижает нейтронный баланс до такой степени, что природный уран больше нельзя использовать в качестве топлива. Возможность работы на природном уране считалась важным преимуществом в 1960-х годах, поскольку предполагалось, что спрос на обогащение превысит предложение. К 1970-м годам стало ясно, что проблем с поставками топлива не возникнет, и использование необогащенного топлива перестало быть основной целью проектирования. Небольшое обогащение приводит к более высокой выгоранию топлива и более экономичным топливным циклам, компенсируя нынешнюю низкую стоимость обогащения. Идея использования тяжелой воды в качестве замедлителя и легкой воды в качестве теплоносителя рассматривалась в ряде проектов в этот период. Такое же решение было применено на атомной электростанции Gentilly 1 в Квебеке, но оно оказалось неудачным, и станция была остановлена после короткого срока эксплуатации. Реактор Fugen Advanced Test Reactor в Японии постигла аналогичная участь. Итальянский проект CIRENE, размещенный на атомной электростанции Latina, был построен, но так и не был введен в эксплуатацию. Последней попыткой использовать эту базовую конструкцию стал современный реактор Advanced CANDU начала 2000-х годов, но разработка была прекращена без постройки прототипа.