Paranneltu kaasujäähdytteinen reaktori

Advanced gas - cooled Reactor ( AGR) on Englannissa suunniteltu ja rakennettu ydinreaktorityyppi .  Tämä on brittiläisten kaasujäähdytteisten ydinreaktorien toinen sukupolvi, jossa käytetään grafiittia neutronien hidastajana ja hiilidioksidia jäähdytysaineena. AGR kehitettiin Magnox - tyyppisistä reaktoreista .

AGR säilytti Magnox - grafiitin hidastimen ja CO 2 -jäähdytysnesteen , mutta nosti käyttölämpötilaansa tehokkuuden parantamiseksi, kun se muutettiin höyryksi. Sen tuottama höyry oli tarkoituksellisesti identtistä hiilivoimaloiden tuottaman höyryn kanssa, mikä mahdollisti samoja turbiineja ja laitteita käyttämisen tuotannossa. Järjestelmäsuunnittelun alkuvaiheessa suunnittelijat joutuivat korvaamaan uraanipolttokennojen suojarakennuksena käytettävä beryllium ruostumattomalla teräksellä. Teräksellä on suurempi ydinreaktion poikkileikkaus , ja tämä muutos johti polttoaineen vaihtamiseen luonnonuraanista rikastettuun uraanipolttoaineeseen kriittisyyden säilyttämiseksi. Osana tätä muutosta uudessa projektissa oli korkeampi palaminen 18 000 MW/d. polttoainetonnia kohden, mikä vaatii harvempaa tankkausta.

Ensimmäinen AGR-prototyyppi lanseerattiin vuonna 1963 [1] , mutta ensimmäinen kaupallinen prototyyppi syntyi vasta vuonna 1976. Yhteensä 14 reaktoria rakennettiin kuudessa paikassa vuosina 1976-1988. Niissä kaikissa on kaksi reaktoria samassa rakennuksessa. Jokaisen reaktorin suunniteltu lämpöteho on 1500 MW ja se käyttää 660 MW turbogeneraattoria. Useat AGR-laitokset tuottavat tehoa 555 MW:sta 670 MW:iin, joista osa toimii toimintarajoitteista johtuen suunniteltua kapasiteettia pienempiä [2] . Ne kaikki käyttävät Westinghouse [3] -polttoainetta .

Laite

AGR:n rakenne on sellainen, että reaktorin toiminnan tuottama höyry on sama kuin perinteisissä hiilivoimalaitoksissa, joten AGR:ssä voidaan käyttää samoja turbiinigeneraattoreita. Jäähdytysaineen keskilämpötila reaktorin ulostulossa on 648 °C. Näiden korkeiden lämpötilojen saavuttamiseksi, samalla kun varmistetaan grafiitin käyttöikä (grafiitti hapettuu helposti CO2 : ksi korkeassa lämpötilassa), grafiitin jäähdyttämiseen käytetään kierrättävää lämmönsiirtovirtaa alemmassa kattilan ulostulolämpötilassa 278 °C. varmistaa, että grafiittiytimen lämpötila ei eroa liikaa Magnox-asemalla havaitusta lämpötilasta . Lämpötila ja paine höyrystimen ulostulossa olivat 170 bar ja 543 °C.

Polttoaineena käytetään uraanidioksidirakeita , jotka on rikastettu 2,5-3,5 %:iin ruostumattomissa teräksissä olevissa polttoainesauvissa [4] . AGR:n alkuperäinen suunnittelukonsepti oli berylliumpohjaisen pinnoitteen käyttö. Kun tämä osoittautui haurauden vuoksi sopimattomaksi [5] , polttoaineen rikastustasoa nostettiin kompensoimaan ruostumattoman teräksen päällysteen suuria neutronihäviöitä. Tämä nosti huomattavasti AGR:n tuottaman sähkön hintaa. Jäähdytysneste kiertää sydämen läpi saavuttaen 640 °C (1,184 °F) ja noin 40 baarin paineen ja kulkee sitten kattilan (höyrystimen) yksiköiden läpi sydämen ulkopuolella, mutta on edelleen terässylinterissä, paineastiassa . Säätösauvat tunkeutuvat grafiitin hidastimen läpi ja toisiojärjestelmään kuuluu typen ruiskuttaminen jäähdytysnesteeseen lämpötilan alentamiseksi reaktorissa. Tertiäärinen sammutusjärjestelmä, joka toimii ruiskuttamalla booripellettejä reaktoriin, aktivoituu, jos reaktori laskee paineen, kun säätösauvoja ei ole laskettu riittävästi. Tämä tarkoittaisi, että typen painetta ei voitaisi ylläpitää. [6] [7]

AGR suunniteltiin korkeaksi, noin 41 %:n hyötysuhteeksi, mikä on parempi kuin painevesireaktorit , joiden tyypillinen lämpöhyötysuhde on 34 %. Tämä johtuu korkeammasta ulostulolämpötilasta, noin 640 °C (1,184 °F), joka on tyypillinen kaasulämmönsiirtoväliaineelle verrattuna noin 325 °C:een (617 °F) PWR :lle . Reaktorin sydämen on kuitenkin oltava suurempi samalla teholla, ja polttoaineen palaminen vapautuessa on pienempi, joten polttoainetta käytetään vähemmän tehokkaasti, mikä on kompromissi korkeaan hyötysuhteeseen. [kahdeksan]

Kuten Magnox- , CANDU- ja RBMK-reaktorit , ja toisin kuin painevesireaktorit, AGR-reaktorit on suunniteltu tankkattavaksi ilman itse reaktorin sammuttamista. Tämä oli tärkeä argumentti valittaessa AGR:ää muiden tyyppisten reaktoreiden sijaan, ja vuonna 1965 se antoi CEGB:lle ja hallitukselle mahdollisuuden väittää, että AGR tuottaisi sähköä halvemmalla kuin parhaat hiili- ja lämmön yhteistuotantolaitokset. Polttoainenippujen tärinäongelmia kuitenkin ilmeni täyden tehon tankkauksen aikana, joten vuonna 1988 hallitus kielsi tämän tyyppisen tankkauksen 1990-luvun puoliväliin saakka, jolloin lisätestaukset johtivat polttoainesauvan juuttumiseen reaktorin sydämeen. AGR:ssä tehdään nyt vain osittaista kuormitusta tai reaktorin seisokkien tankkausta. [9]

Esijännitetty betonipaineastia sisältää reaktorisydämen ja kattilat. Astiaan tunkeutumisen minimoimiseksi (ja siten mahdollisten vuotokohtien vähentämiseksi) kattiloissa on läpivientirakenne, jossa kaikki kiehuminen ja tulistaminen tapahtuvat kattilaputkien sisällä. Tämä edellyttää erittäin puhtaan veden käyttöä haihdutussuolan muodostumisen ja sitä seuraavien korroosioongelmien minimoimiseksi.

AGR esiteltiin erinomaisena brittiläisenä vaihtoehtona yhdysvaltalaisille kevytvesireaktoreille. Sitä markkinoitiin ehdottoman (jos ei taloudellisesti) menestyksekkään Magnox-suunnittelun kehityksenä ja se valittiin useista kilpailevista brittiläisistä vaihtoehdoista - korkean lämpötilan heliumreaktorista, SGHWR :stä ja jalostusreaktorista - sekä amerikkalaisesta paineistetusta kevyestä vedestä ja kiehuvasta vedestä. reaktorit ( PWR ja BWR ) ja Kanadan CANDU . CEGB suoritti yksityiskohtaisen taloudellisen arvioinnin kilpailevista hankkeista ja totesi, että Dungeness B :lle ehdotettu AGR tuottaisi halvimman sähkön, halvempaa kuin mikään kilpaileva hanke ja parhaat hiilivoimalat.

AGR:n ominaisuudet

Voi ja poikkeaa todellisista teknisistä asiakirjoista: [10]

Historia

AGR:n suunnittelussa oli suuria odotuksia. [11] Kunnianhimoinen ohjelma viiden kaksoisreaktorin rakentamiseksi, Dungeness B , Hinckley Point B , Hunterston B , Hartlepool ja Heysham , oli pian käynnissä, ja myös muut maat harkitsivat rakennustilauksia. AGR:n suunnittelu osoittautui kuitenkin liian monimutkaiseksi rakentaakseen pois maasta ja vaikeaksi rakentaa paikallisesti. Tuolloin alkaneet ongelmat työntekijöiden ja ammattiliittojen kanssa vaikeuttivat tilannetta. Dungeness B :n johtoasema tilattiin vuonna 1965, ja sen valmistumisaika oli 1970. Lähes kaikissa reaktorin suunnittelun osissa ilmenneiden ongelmien jälkeen se alkoi lopulta tuottaa sähköä vuonna 1983, 13 vuotta liian myöhään. [11] Seuraavat Hinckley Point B :n ja Hunterston B :n reaktorisuunnitelmat parannettiin merkittävästi alkuperäiseen suunnitelmaan verrattuna ja otettiin käyttöön aikaisemmin kuin Dungeness. Seuraava AGR-projekti Heyshamissa ja Hartlepoolissa pyrki vähentämään suunnittelun kokonaiskustannuksia vähentämällä aseman jalanjälkeä ja apujärjestelmien määrää. Kaksi viimeistä AGR: ää Thornessissa ja Heysham 2 :ssa palasivat muokattuun Hinckley Point B -suunnitteluun ja osoittautuivat menestyneimmiksi. [12] Entinen talousneuvonantaja David Henderson kuvaili AGR-ohjelmaa yhdeksi kahdesta kalleimmasta Yhdistyneen kuningaskunnan hallituksen rahoitusvirheestä Concordin ohella . [13]

Kun hallitus aloitti sähköteollisuuden yksityistämisen 1980-luvulla, mahdollisten sijoittajien kustannusanalyysi osoitti, että todelliset käyttökustannukset olivat aliarvioituja useiden vuosien ajan. Erityisesti käytöstäpoistokustannukset on aliarvioitu. Nämä epävarmuustekijät johtivat siihen, että ydinvoimalat jätettiin tuolloin yksityistämisen ulkopuolelle. [yksitoista]

Lokakuussa 2016 ilmoitettiin, että Hunterston B:hen ja Hinckley Point B:hen asennetaan supernivelletyt säätösauvat reaktorin grafiittiytimien vakauden vuoksi. Office of Nuclear Regulatory (ONR) on ilmaissut huolensa kiilaurahalkeamien määrästä, jotka tukkivat ytimen grafiittitiilet. Epätavallinen tapahtuma, kuten maanjäristys, voi horjuttaa grafiittia niin, että tavanomaisia ​​reaktorin sulkevia säätösauvoja ei voida laittaa paikalleen. Superniveliset säätösauvat on työnnettävä myös epävakaaseen ytimeen. [neljätoista]

UK AGR-reaktorit

Muistiinpanot

1. ↑ Windscalen Advanced Gas-cooled Reactorin historia Arkistoitu 1. lokakuuta 2011. , Sellafield Ltd.
2. ↑ John Bryers, Simon Ashmead. Tulevien EDF Energyn Ison-Britannian kehittyneiden kaasujäähdytteisten reaktoreiden polttoaineenpoisto- ja käytöstäpoistotöiden valmistelu . PRESEC 2016 . OECD:n ydinenergiajärjestö (17. helmikuuta 2016). Haettu 18. elokuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 21. tammikuuta 2022. (määrätön)
3. ↑ Advanced Gas Cooled Reactor Fuel Arkistoitu 31. joulukuuta 2010 Wayback Machinessa // Westinghouse, 2006
4. ↑ Arkistoitu kopio (linkki ei saatavilla) . Haettu 27. heinäkuuta 2013. Arkistoitu alkuperäisestä 27. joulukuuta 2013. (määrätön) 
5. ↑ Murray, P. Oksidipolttoaineiden kehitys Harwellissa  //  Journal of Nuclear Materials : päiväkirja. - 1981. - Voi. 100 , ei. 1-3 . - s. 67-71 . - doi : 10.1016/0022-3115(81)90521-3 . - .
6. ↑ Nonbel, Erik. Kuvaus edistyksellisestä kaasujäähdytteisestä reaktorista (AGR  ) . – Pohjoismainen ydinturvallisuustutkimus, 1996.
7. ↑ Nuclear_Graphite_Course-B - Graphite Core Design AGR ja muut . Arkistoitu alkuperäisestä 17. heinäkuuta 2011. (määrätön)[ täsmennettävä ]
8. ↑ https://web.archive.org/web/20041228121556/http://www.royalsoc.ac.uk/downloaddoc.asp?id=1221
9. ↑ https://web.archive.org/web/20051015031955/http://www.greenpeace.org/raw/content/international/press/reports/nuclearreactorhazards.pdf
10. ↑ Erik Nonbel. [ http://www.iaea.org/inis/collection/NCLCollectionStore/_Public/28/028/28028509.pdf Kuvaus edistyneestä kaasujäähdytteisestä reaktorista (AGR)] . www.iaea.org . Haettu 14. kesäkuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 17. toukokuuta 2018. (määrätön)
11. ↑ 1 2 3 Owen, Geoffrey . Kirja-arvostelu: "The Fall and Rise of Nuclear Power in Britain"  (7. maaliskuuta 2016). Arkistoitu alkuperäisestä 13. maaliskuuta 2016. Haettu 16. maaliskuuta 2016.
12. ↑ S. H. Wearne, R. H. Bird . Yhdistyneen kuningaskunnan kokemus ydinvoimalaitosten konsortioiden suunnittelusta  (joulukuu 2016). Arkistoitu alkuperäisestä 26. maaliskuuta 2017. Haettu 25. maaliskuuta 2017.
13. ↑ Henderson, David . Mitä enemmän asiat muuttuvat... , Nuclear Engineering International (21. kesäkuuta 2013). Arkistoitu alkuperäisestä 25. kesäkuuta 2013. Haettu 2.7.2013.
14. ↑ Ydinreaktori murtuu "haasteen turvallisuustapauksessa" , BBC News  (31. lokakuuta 2016). Arkistoitu alkuperäisestä 31. lokakuuta 2016. Haettu 31. lokakuuta 2016.

Linkit

• Kuvaus edistyksellisestä kaasujäähdytteisestä reaktorista (AGR) 1996

Sanakirjat ja tietosanakirjat	Suuri katalaani Britannica (verkossa)