Wikipedia

APR-1400

Reaktor jądrowy APR-1400 (ang. Advanced Power Reactor 1400 MW) – reaktor wodno-ciśnieniowy (PWR) trzeciej generacji, którego początki sięgają modelu CE System 80+[1]. Zaprojektowany przez Korea Electric Power Corporation (KEPCO), pierwotnie znany jako Korean Next Generation Reactor (KNGR)[2].

Elektrownia jądrowa w trakcie budowy w 2017, użytkująca reaktory APR-1400 w Barakah (Zjednoczone Emiraty Arabskie)

APR-1400, którego początki sięgają modelu CE System 80+ oraz reaktora poprzedniej generacji OPR-1000[1].

Obecnie użytkowane są dwa takie reaktory w Korei Południowej (Shin Kori 3 i 4), a kolejne cztery są w budowie (Shin Hanul 1 i 2, Shin Kori 5 i 6).

Kolejny blok jest użytkowany przez Zjednoczone Emiraty Arabskie w Barakah, przy czym kolejne trzy są w budowie[3].

Historia edytuj

 
Przewodniczący NRC Stephen Burns (drugi od lewej) i inni urzędnicy NRC otrzymują odprawę i demonstrację od Chan Ki Moona (z lewej), kierownika Departamentu Symulatorów Elektrowni Jądrowych, Korea Institute of Nuclear Safety, w symulatorze KINS APR1400 w Daejeon

Projektowanie i certyfikacja w Korei Południowej edytuj

Projektowanie APR-1400 rozpoczęło się w 1992, po uzyskaniu certyfikacji Koreańskiego Instytutu Bezpieczeństwa Jądrowego w maju 2002.

Certyfikacja w Stanach Zjednoczonych edytuj

Wniosek o amerykańską certyfikację projektu został złożony do amerykańskiej Komisji Dozoru Jądrowego (NRC) w grudniu 2014, a w marcu 2015 został przyjęty do przeglądu technicznego, aby ustalić, czy projekt reaktora spełnia podstawowe amerykańskie wymogi bezpieczeństwa[4]. We wrześniu 2018 NRC wydała końcowy raport z oceny bezpieczeństwa i standardowe zatwierdzenie projektu, stwierdzając, że projekt jest technicznie akceptowalny i ważny przez 15 lat[5][6]. W kwietniu 2019 NRC zatwierdziła zasadę certyfikacji standardowego projektu APR-1400[7]. Certyfikat wchodzi w życie 120 dni po jego opublikowaniu w Rejestrze Federalnym[8].

Certyfikacja na terenie Unii Europejskiej edytuj

W październiku 2017 Organizacja ds. Wymagań Europejskich Przedsiębiorstw Energetycznych (European Utility Requirements) zatwierdziła projekt reaktora APR-1400[9].

Lokalizacja reaktorów edytuj

Korea Południowa edytuj

Pierwsze komercyjne reaktory APR-1400 w Shin Kori zostały zatwierdzone we wrześniu 2007, a budowa rozpoczęła się w październiku 2008 (blok 3) i sierpniu 2009 (blok 4)[10][11][12]. Shin Kori 3 miał rozpocząć pracę pod koniec 2013, ale harmonogramy dla obu jednostek 3 i 4 zostały opóźnione o około rok, aby wymienić okablowanie sterujące związane z bezpieczeństwem, które nie przeszło niektórych testów[13]. Budowa dwóch kolejnych bloków APR-1400 w Shin Kori w Korei (bloki nr 5 i nr 6) miała rozpocząć się w 2014[14], ale do grudnia 2016 plany nie zostały sfinalizowane[15].

Budowa dwóch nowych APR-1400, Shin Hanul blok 1 i 2, rozpoczęła się w maju 2012 (blok nr 1)[16] i czerwcu 2013 (blok nr 2)[17], przy czym jednostka 1 ma zostać ukończona w kwietniu 2017. Dwa kolejne APR-1400 w Shin Hanul zostały zatwierdzone w 2014, a budowa ma się rozpocząć w 2017[18].

Po wyborze prezydenta Muna Jae-ina w maju 2017 KHNP zawiesił prace projektowe na Shin Hanul 3 i 4[19], a prace budowlane na Shin Kori 5 i 6 w lipcu 2017 na okres trzech miesięcy. Okres, podczas gdy powołana przez rząd komisja spotkała się, aby omówić przyszłą politykę kraju w zakresie energii jądrowej[20]. Prezydent Mun podpisał porozumienie w marcu 2017, wzywając do stopniowego wycofywania energii jądrowej podczas kampanii na prezydenta[19]. W październiku 2017 komisja zaleciła przystąpienie do budowy Shin Kori 5 i 6[21]. Prezydent Mun ogłosił, że poparł decyzję komitetu, ale dodał, że żadna nowa konstrukcja nie będzie dozwolona[22], podając w wątpliwość los Shin Hanul 3 i 4. Od kwietnia 2020 Shin-Kori 1 i 2[23] oraz Shin-Hanul 1 działają, podczas gdy Shin-Hanul 2 jest załadowany paliwem jądrowym[24].

Zjednoczone Emiraty Arabskie edytuj

W grudniu 2009 konsorcjum kierowane przez KEPCO otrzymało kontrakt na budowę czterech reaktorów APR-1400 w Barakah w Zjednoczonych Emiratach Arabskich[25]. Budowa bloku nr 1 w Barakah rozpoczęła się w lipcu 2012[26], bloku nr 2 w maju 2013[27], bloku nr 3 we wrześniu 2014[28], a bloku nr 4 we wrześniu 2015[29][30]. Blok 1 rozpoczął produkcję energii 1 sierpnia 2020 i został oddany do użytku komercyjnego 6 kwietnia 2021[31][32].

Zjednoczone Królestwo Wielkiej Brytanii i Irlandii Północnej edytuj

W Wielkiej Brytanii została utworzona spółka NuGeneration (NuGen) jako wspólne przedsięwzięcie firm Engie, Iberdrola i Scottish and Southern Energy (SSE) w celu rozwoju elektrowni jądrowej Moorside w Kumbrii; początkowe plany przewidywały trzy jednostki Westinghouse AP1000. SSE została wykupiona przez Engie i Iberdrolę w 2011, a udział Iberdroli został z kolei zakupiony przez Toshibę w 2013. Po bankructwie spółki zależnej Toshiby, Westinghouse Electric Corporation w marcu 2017, Engie wycofało się z NuGen w lipcu, pozostawiając Toshibę jako jedynego właściciela NuGen. W grudniu 2017 NuGen ogłosił, że KEPCO został wybrany preferowanym oferentem do nabycia NuGen od Toshiby. W lipcu 2018 status preferowanego oferenta KEPCO został wycofany w odpowiedzi na trudności w finansowaniu inwestycji[33].

Zestawienie edytuj

Zestawienie APR-1400
Miejsce Nr Status Rozpoczęcie

budowy

Zakończenie

budowy

Planowana

operacyjność

Shin-Kori 3 Działa 16 października 2008 30 października 2015 12 grudnia 2016
4 Działa 19 sierpnia 2009 listopad 2015 sierpień 2019
5 W budowie wrzesień 2016 – Nieznana
6 W budowie wrzesień 2017 – Nieznana
Shin-Hanul 1 W budowie 10 lipca 2012 November 2019
2 Testowany 19 June 2013 kwiecień 2020 September 2020
3 Zawieszony 2018 – 2023
4 Zawieszony 2018 – 2023
Barakah 1 Działa 18 lipca 2012 5 maja 2017 6 kwietnia 2021
2 W budowie 28 maja 2013 – 2018
3 W budowie 24 września 2014 – 2019
4 W budowie 2 września 2015 – 2020

Projekt edytuj

APR-1400 to ewolucyjny zaawansowany reaktor na lekką wodę, oparty na poprzednim projekcie OPR-1000. W warunkach koreańskich reaktor wyprodukował 1455 MW mocy elektrycznej brutto przy mocy cieplnej 3983 MW (nominalna 4000 MW).

Konstrukcja została opracowana w celu spełnienia 43 wymagań projektowych[34], a główne osiągnięcia to ewolucja pojemności paliwowej, zwiększona żywotność i większe bezpieczeństwo. Udoskonalenia projektowe skupiają się również na spełnieniu celów ekonomicznych i wymagań licencyjnych. W porównaniu do OPR-1000 kluczowe cechy to:

  • produkcja energii elektrycznej netto: 1400 MW (wzrost o 40%)
  • trwałość: 60 lat (wzrost o 50%)
  • odporność sejsmiczna: 0,3 g (wzrost o 50%)
  • prawdopodobieństwo częstotliwości uszkodzenia rdzenia: mniej niż 10−5/rok (wzrost x10)
  • zespoły paliwowe rdzenia: 241 (wzrost o 36%).

Wprowadzono dodatkowo kilka innych zmian, jak przejście na pełne cyfrowe I/C i wdrożenie nowych systemów w Safety Injection System (SIT).

Rdzeń edytuj

Rdzeń reaktora APR-1400 składa się z 241 zespołów paliwowych, 93 zespołów elementów sterujących i 61 zespołów oprzyrządowania wewnętrznego. Każdy zespół paliwowy ma 236 prętów paliwowych w układzie 16 × 16 (część miejsca zajmują rurki prowadzące dla elementów sterujących) zawierający dwutlenek uranu (średnie wzbogacenie 2,6 w/o), który jest w stanie wytworzyć średnią wolumetryczną gęstość mocy 100,9 W/cm^3. Do 30% rdzenia można również załadować paliwem Mixed Oxide z niewielkimi modyfikacjami. Rdzeń zaprojektowano na 18-miesięczny cykl pracy z wyładowaniem do 60 000 MWD/MTU, oraz z zapasem cieplnym 10%[10]. W zespołach elementów sterujących zastosowano 76 prętów z węgliku boru w prętach kontrolnych o pełnej wytrzymałości, a 17 prętów z Inconelu-625 zastosowano w prętach kontrolnych o częściowej wytrzymałości.

Systemy pierwszorzędne edytuj

Podobnie jak OPR-1000 i wcześniejsze konstrukcje C-E, APR-1400 ma dwa obwody chłodzenia reaktora. W każdym obwodzie ogrzane chłodziwo pierwotne opuszcza naczynie ciśnieniowe reaktora (RPV) przez jedną gorącą odnogę, przechodząc przez jedną wytwornicę pary (SG), powracając do naczynia reaktora przez dwie zimne odnogi, z których każda wyposażona jest w pompę chłodziwa reaktora (RCP)[34]. W pętli 2 znajduje się jeden regulator ciśnienia (PZR) na gorącej nodze, w którym podczas pracy utrzymywany jest pęcherzyk pary. Pętle są ułożone symetrycznie, więc gorące nogi są diametralnie przeciwne na obwodzie RPV. Ponieważ wytwornice pary są uniesione w stosunku do RPV, naturalna konwekcja będzie cyrkulować chłodziwo reaktora w przypadku awarii RCP. Sprężarka jest wyposażona w sterowany pilotem zawór nadmiarowy, który nie tylko chroni przed nadmiernym ciśnieniem w układzie chłodzenia reaktora, ale także umożliwia ręczne obniżenie ciśnienia w przypadku całkowitej utraty wody zasilającej.

Systemy drugorzędne edytuj

Każda wytwornica pary ma 13.102 rurki Inconel 690; materiał ten poprawia odporność na pękanie korozyjne naprężeniowe w porównaniu z Inconelem 600 stosowanym w poprzednich projektach. Podobnie jak późna ewolucja projektu System 80+, konstrukcja generatora pary zawiera zintegrowany ekonomizer wody zasilającej, który wstępnie podgrzewa wodę zasilającą przed jej wprowadzeniem do SG. W porównaniu z konstrukcją OPR-1000, generator pary charakteryzuje się większym zapasem wtórnej wody zasilającej, co wydłuża czas suszenia i daje więcej czasu na ręczną interwencję operatora, jeśli zajdzie taka potrzeba. Margines zatykania lamp projektowych wynosi 10%, co oznacza, że urządzenie może pracować z pełną mocą przy zatkanych do 10% lampach SG. Każda z dwóch głównych linii pary z wytwornicy pary zawiera pięć zaworów bezpieczeństwa, główny zawór nadmiarowy pary i jeden zawór odcinający.

Model APR+ edytuj

Reaktor APR-1400 został rozwinięty w projekcie APR+, który po siedmiu latach rozwoju otrzymał oficjalną certyfikację 14 sierpnia 2014[35]. Konstrukcja reaktora cechuje się zwiększonym bezpieczeństwem i między innymi „częstotliwością uszkodzeń rdzenia o cały rząd wielkości niższą niż obliczona dla projektu APR1400, który zastępuje”[36]. Rdzeń APR+ wykorzystuje 257 zespołów paliwowych (16 więcej niż APR-1400), aby zwiększyć moc do 1550 MW energii elektrycznej brutto. Niektóre funkcje bezpieczeństwa, takie jak generatory zapasowe, zostały zwiększone z dwóch do czterech niezależnych, redundantnych systemów[37].

Przypisy edytuj

  1. ↑ a b US design certification sought for APR-1400 – World Nuclear News [online], www.world-nuclear-news.org [dostęp 2021-07-20].
  2. ↑ Nuclear Reactors: Generation to Generation [online], American Academy of Arts & Sciences [dostęp 2021-07-20] (ang.).
  3. ↑ „Reactor vessel installed at Barakah 2". World Nuclear News. 18 June 2015.
  4. ↑ http://pbadupws.nrc.gov/docs/ML1504/ML15041A455.pdf
  5. ↑ APR1400 Final Safety Evaluations [online], NRC Web [dostęp 2021-07-20].
  6. ↑ https://www.nrc.gov/docs/ML1826/ML18261A187.pdf
  7. ↑ Korea’s APR-1400 certified by US NRC – Nuclear Engineering International [online], www.neimagazine.com [dostęp 2021-07-20].
  8. ↑ US NRC set to certify APR-1400 reactor design: Regulation & Safety – World Nuclear News [online], www.world-nuclear-news.org [dostęp 2021-07-20].
  9. ↑ South Korea’s AP1400 clear for European export – World Nuclear News [online], www.world-nuclear-news.org [dostęp 2021-07-20].
  10. ↑ a b Wayback Machine [online], web.archive.org, 9 sierpnia 2017 [dostęp 2021-07-20] [zarchiwizowane z adresu 2017-08-09].
  11. ↑ Shin-Kori 3 and 4 approved [online], web.archive.org, 2 kwietnia 2015 [dostęp 2021-07-20] [zarchiwizowane z adresu 2015-04-02].
  12. ↑ Reactor Database Global Dashboard – World Nuclear Association [online], www.world-nuclear.org [dostęp 2021-07-20].
  13. ↑ Recabling delays Shin Kori start ups – World Nuclear News [online], www.world-nuclear-news.org [dostęp 2021-07-20].
  14. ↑ Go-ahead for new reactors at Shin Kori – World Nuclear News [online], www.world-nuclear-news.org [dostęp 2021-07-20].
  15. ↑ First Korean APR-1400 enters commercial operation – World Nuclear News [online], www.world-nuclear-news.org [dostęp 2021-07-20].
  16. ↑ Celebrations at South Korean groundbreaking – World Nuclear News [online], www.world-nuclear-news.org [dostęp 2021-07-20].
  17. ↑ Second Shin Hanul unit under construction – World Nuclear News [online], www.world-nuclear-news.org [dostęp 2021-07-20].
  18. ↑ Sites agreed for four more South Korean reactors – World Nuclear News [online], www.world-nuclear-news.org [dostęp 2021-07-20].
  19. ↑ a b KHNP suspends design work for new Shin Hanul units – World Nuclear News [online], www.world-nuclear-news.org [dostęp 2021-07-20].
  20. ↑ Construction of two Korean reactors put on hold – World Nuclear News [online], www.world-nuclear-news.org [dostęp 2021-07-20].
  21. ↑ Citizens recommend completion of Korean units – World Nuclear News [online], www.world-nuclear-news.org [dostęp 2021-07-20].
  22. ↑ South Korean president accepts public decision – World Nuclear News [online], www.world-nuclear-news.org [dostęp 2021-07-20].
  23. ↑ Second APR-1400 unit starts commercial operation: New Nuclear – World Nuclear News [online], www.world-nuclear-news.org [dostęp 2021-07-20].
  24. ↑ 한국수력원자력 [online], khnp.co.kr [dostęp 2024-04-27] (kor.).
  25. ↑ World Nuclear Association – World Nuclear News [online], www.world-nuclear-news.org [dostęp 2021-07-20].
  26. ↑ Construction under way at Barakah – World Nuclear News [online], www.world-nuclear-news.org [dostęp 2021-07-20].
  27. ↑ Barakah 2 under way – World Nuclear News [online], www.world-nuclear-news.org [dostęp 2021-07-20].
  28. ↑ Construction starts on third Barakah unit – World Nuclear News [online], www.world-nuclear-news.org [dostęp 2021-07-20].
  29. ↑ Nuclear Power United Arab Emirates | UAE Nuclear Energy | Abu Dhabi | Dubai – World Nuclear Association [online], www.world-nuclear.org [dostęp 2021-07-20].
  30. ↑ UAE’s fourth power reactor under construction – World Nuclear News [online], www.world-nuclear-news.org [dostęp 2021-07-20].
  31. ↑ Deutsche Welle, Arabische Emirate nehmen erstes AKW in Betrieb | DW | 01.08.2020 [online], DW.COM [dostęp 2021-07-20] (niem.).
  32. ↑ Central Office, NucNet, Brussels Belgium, Barakah-1 / First Commercial Nuclear Plant In Arab World Begins Commercial Operation [online], The Independent Global Nuclear News Agency [dostęp 2021-07-20].
  33. ↑ UK’s NuGen cuts staff at planned Moorside – Nuclear Engineering International [online], www.neimagazine.com [dostęp 2021-07-20].
  34. ↑ a b http://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/P1500_CD_Web/htm/pdf/topic3/3S09_Hangon%20Kim.pdf
  35. ↑ Design approval for Korean APR+ reactor – Nuclear Engineering International [online], www.neimagazine.com [dostęp 2021-07-20].
  36. ↑ Will Davis, atomic power review: APR+ Design Certification Announced [online], atomic power review, 2 września 2014 [dostęp 2021-07-20].
  37. ↑ KEPCO Nuclear Energy Solution [online], web.archive.org, 29 września 2015 [dostęp 2021-07-20] [zarchiwizowane z adresu 2015-09-29].
Źródło: „https://pl.wikipedia.org/w/index.php?title=APR-1400&oldid=73628635”