Advanced Passive je produktová řada jaderných reaktorů společnosti Westinghouse Electric. Reaktory jsou tlakovodní koncepce s vylepšeným využitím pasivní jaderné bezpečnosti a mnoha konstrukčními prvky, které mají snížit potřebné nutné investice a minimalizovat náklady na jejich výstavbu. Jedná se o vlajkovou loď a nejpokročilejší model společnosti Westinghouse Electric. Společně s Westinghouse jsou stavěny adaptace těchto reaktorů v Číně pod názvem China Advanced Passive.

Návrh vychází z mnoha předešlých čtyřsmyčkových návrzích reaktorů od společnosti Westinghouse, nebo jiných společností, například reaktor System 80 od Combustion Engineering, přičemž se snaží eliminovat jejich technické a ekonomické nedostatky. Prvním reaktorem řady byl AP600, který společnost Westinghouse navrhovala v 90. letech za účelem vytvořit model reaktoru, který bude atraktivní pro malé trhy, kde by velký reaktor nebyl vhodný. Model však nebyl úspěšný a do sériové výroby se nedostal. Jeho technické úspěchy však byly převzaty do dalšího vývoje.

Základním reaktorem řady Advanced Passive se stal AP1000, vyvinutý z AP600. Z modelu AP1000 byly později vyvíjeny další varianty, jako modulární AP300. Čínská adaptace Advanced Passive byla zcela založena na AP1000.

Reaktory Advanced Passive (případně jejich adaptace) jsou v provozu ve Spojených státech, v Číně a plánují se v Indii, na Ukrajině, v Polsku a Bulharsku. Další země o jejich výstavbě uvažují, například Slovensko nebo Brazílie.

Historie a technické informace

Počátky Samotný návrh Advanced Passive nebyl původním záměrem. Záměr vyvinout pokročilý tlakovodní reaktor se poprvé objevil na počátku 80. let od společností Westinghouse a Mitsubishi. Důvodem byl záměr společností Hitachi, Toshiba a General Electric vyvinout pokročilý varný reaktor, který byl pro Westinghouse vnímán jako nebezpečná konkurence.

V roce 1982 Westinghouse spolu s Mitsubishi a pěti dalšími japonskými výrobci komponent pro reaktory podepsal plán financování a rozvoje. Hlavní cíle byly:

Změna neutronového spektra Snížení spotřeby uranu asi o 20 % snížením hustoty jádra Podobný výkon jako stávající modely na trhu ve třídě 1200 až 1300 MW Prodloužené provozní intervaly mezi výměnami paliva až na 18 měsíců Lepší flexibilita řízení výkonu

AP600 Později se však ukázalo, že by vývoj takového reaktoru byl neekonomický a Westinghouse se rozhodl navrhnout novou verzi reaktoru Westinghouse M212. Tento typ reaktoru byl postaven pouze třikrát; v jaderné elektrárně Krško, Bataan a Angra. Číslo 2 v názvu modelu znamená, že systém je vybaven dvěma smyčkami, tzn. dvěma parogenerátory – primární okruh je rozdělen do dvou samostatných okruhů. Číslo 12 označuje výšku aktivní zóny ve stopách.

Podle hodnocení společnosti Westinghouse šlo o jeden z nejspolehlivějších modelů dodávaných ve třídě okolo 600 MW, a to jak z hlediska dostupnosti, ekonomické efektivity, provozu elektrárny a flexibility. Westinghouse toho využil jako příležitost navrhnout model na této úrovni výkonu, který byl zaměřen na americký trh a export. Jako základ byl vybrán poslední projekt ze série M212 ve filipínském Bataanu. Westinghouse začal tento reaktor vyvíjet v roce 1984 jako součást iniciativy Electric Power Research Institute a amerického ministerstva energetiky. Původně byl návrh známý pod názvem Advanced 600 MW PWR, ale později byl změněn na Advaned Passive. Finální podoba názvu byla AP600. Jednou z nejdůležitějších vlastností měla být modulová struktura bloku, aby při vysokém stupni předmontáže bylo možné díly poskládat pomocí modulárního principu a blok postavit do tří let.

První projekt reaktoru byl dokončen v roce 1989. Následující rok společnost Westinghouse obdržela smlouvu a 120 milionů dolarů od Výzkumného ústavu elektrické energie a Ministerstva energetiky Spojených států amerických na vytvoření podrobného návrhu a poté jej nechala podrobit NRC, aby mohl být návrh licencován. Společnost Westinghouse předložila licenční dokumenty úřadu v roce 1992. V září 1998 byl návrh schválen a v prosinci 1999 obdržel licenci.

Evropská varianta V roce 1994 Westinghouse a konsorcium GENESI, společný podnik mezi Ansaldo a Fiat, a další evropské společnosti spojily své síly, aby přizpůsobily technologii AP600 pro evropský trh. Na tomto základě byl vytvořen název pro budoucí návrh – European Passive (EP nebo EPP). Do roku 1996 byl na základě počáteční fáze hodnocení upřednostňován jako nejlepší řešení model reaktoru o výkonu 1000 MW. Během této fáze byl navržen model reaktoru EP1000, který je podobný reaktoru AP600, ale místo pouhých dvou smyček má navíc třetí smyčku pro dosažení výkonu 1000 MW.

AP1000 Se záměrem Westinghouse využít nákladově efektivnější a jednodušší design EP1000, společnost návrh využila. Samotný návrh reaktoru EP1000 byl opuštěn a dále se nevyvíjel, ale to otevřelo společnosti Westinghouse cestu vyvinout nový model.

V roce 1999, kvůli stagnaci prodeje jaderných reaktorů, Westinghouse začal vyhodnocovat vývoj většího reaktoru založeného na AP600 a EP1000. Reaktor nazvaný AP1000 měl být nákladově efektivnější než jeho předchůdci. AP600 měl sloužit jako základ pro systém reaktoru. Zejména komponenty měly být jednoduše zvětšeny a limity zvýšeny, aby bylo zachováno uspořádání se 2 smyčkami. Primární roli hrál ekonomický faktor. Z EP1000 byla zachována budova reaktoru a pomocné systémy, které byly pokročilejší než v návrhu AP600. Dne 28. března 2002 podal Westinghouse žádost o udělení licence na AP1000 u Nuclear Regulatory Commission.

Na rozdíl od AP600 byl AP1000 již ve fázi návrhu v roce 2003 považován za horkého kandidáta na výstavbu nových jaderných elektráren v příštím desetiletí od roku 2010 do roku 2020, a to jak na národní, tak na mezinárodní úrovni. V lednu 2006 byl AP1000 oficiálně certifikován Nuclear Regulatory Commission.

Prodejem Westinghouse společnosti Toshiba, konkurentovi Mitsubishi, společnost Mitsubishi Heavy Industries ukončila svou účast na AP1000, ale na oplátku získala plná licenční práva na APWR.

China Advanced Passive Již v roce 1989 Čínská lidová republika adaptovala AP600 ve svém vlastním designu, AC600, který je pouze koncepčně založen na AP600, ale technicky jde o vlastní vývoj a je založen na reaktoru CNP-600 z jaderné elektrárny Čchin-šan. Reaktor AC600 byl technicky navržen tak, aby mohl být zvětšen na 1000 MW, ale to se nikdy nestalo. Ve spolupráci Číny s Westinghouse totiž v roce 1998 vznikl návrh na další vývoj AP600 a AC600 v provedení nazvaném CAP600 s životností 60 let. Model reaktoru měl být navržen tak, že výkon návrhu bylo možné snadno zvýšit na 900 MW přidáním třetího primárního okruhu, podobně jako u evropské pasivní elektrárny s EP1000.

V roce 2004 vypsala Čína mezinárodní výběrová řízení pro výstavbu jaderných elektráren Jang-ťiang a Sanmen pro reaktory generace III+. Čína nabídla zájemcům perspektivu, že by jejich model mohl být případně zvolen jako standardní model pro ambiciózní program výstavby budoucích jaderných elektráren v zemi. Westinghouse využil této příležitosti a požádal o tuto zakázku v roce 2004 s AP1000. V prosinci 2006 získal Westinghouse kontrakt na stavbu dvou AP1000 v lokalitě Yangjiang a dvou reaktorů v lokalitě Sanmen. Celková hodnota kontraktu byla 5,3 miliardy dolarů.

Při podpisu smlouvy Westinghouse souhlasil s prodejem technologie Číně, ale bez licenčních práv, která stále vlastnil Westinghouse. Tento krok se v některých případech setkal s ostrou kritikou a objevila se varování, že si tím Westinghouse může vytvořit konkurenci pomocí prodeje návrhu reaktoru, který sám vytvořil. Celkem Čína zaplatila 400 milionů eur za převod technologií a musí zaplatit dalších 15 milionů eur na licenčních nákladech za každý reaktor, který země postaví. Smlouva však dále stanovuje, že pro modely s elektrickým výkonem nad 1350 MW náleží licenční práva výhradně Číně a Westinghouse nad právy nemá žádnou kontrolu. Toho využila společnost Shanghai Nuclear Engineering jako příležitost a začaly vyvíjet reaktor CAP1400, dvousmyčkového systému podobnému CAP1000, ale upravený tak, aby jeho hrubý výkon zvětšil na 1520 MW. V dlouhodobém horizontu se také počítá s variantami CAP1700 a CAP2100, který by měl produkovat až 2200 MW hrubých. U těchto variant však bude muset dojít ke zvětšení komponent, protože stávající nejsou schopny vyvinout takový výkon.

S rozhodnutím čínské vlády ze dne 24. října 2012 realizovat střednědobý a dlouhodobý stavební program v letech 2011 až 2020 se standardním modelem Advanced Passive byl pro tento model reaktoru sestaven dlouhodobý plán vývoje, který poskytuje pro další úpravy a inovace modelu. To zajišťuje následující vývojové fáze:

Přizpůsobení Adaptace AP1000 CAP-L: Přizpůsobení CAP1000 čínským požadavkům a zvýšení výkonu reaktoru modelu bez významných úprav na CAP1400 Inovace CAP-S: Vývoj reaktoru v malé výkonové třídě pod 300 MW (CAP150, CAP-FNPP pro plovoucí jaderné elektrárny) CAP-M: Vývoj reaktoru ve střední výkonové třídě mezi 300 a 900 MW CAP-XL: Vývoj reaktoru ve velké výkonové třídě od 1700 MW (CAP1700 a vyšší)

Dne 21. června 2018 se blok Sanmen-1 stal prvním reaktorem s technologií Advanced Passive na světě, který dosáhl kritického stavu. Stalo se tak dříve, než ve Spojených státech, kde byl původně navržen. Navíc v čínské adaptaci.

Stavba alt=Srovnání velikostí bloků AP1000, EPR a VVER-TOI|náhled|389x389pixelů|Srovnání velikostí bloků AP1000, EPR a VVER-TOI Kromě pasivní ochrany je vlajkovou lodí řady reaktorů Advanced Passive modulární konstrukce reaktoru. Blok je navržen tak, aby prefabrikace modulů mohla probíhat ve vysoké míře na staveništi na zemi a poté mohly být zvednuty na stavěnou konstrukci reaktoru. To vede k výraznému zkrácení doby výstavby. Druhým rysem v této souvislosti jsou zjednodušené struktury systémů v těchto modulech, které umožňují úsporu materiálu. V AP1000 je použito celkem 122 modulů, které lze před instalací sestavit, včetně 41 modulů, které jsou umístěny v budově reaktoru, 42 modulů pro vedlejší budovy, 29 modulů pro strojovnu a 10 modulů pro zbývající části elektrárenského bloku. Plánování a organizace tohoto modulárního designu pochází od italské společnosti Ansaldo Nucleare. Protože jsou tyto moduly při zvedání do budovy reaktoru velmi těžké, je nutné použít speciální jeřáby. Ansaldo Nucleare primárně zvažoval čtyři jeřáby, včetně Sarens SCR-120, Mammoet PTC 130/160, ALW SK190 a Lampson LTL 3000. Všechny jeřáby mají nosnost zhruba 4 000 tun. Lampson LTL 3000 se používal v jaderné elektrárně Sanmen, první elektrárně, kde se začal stavět AP1000. Ve Spojených státech v elektrárnách Vogtle a V. C. Summer se používal jeřáb Bigge125D. Jeřáb byl instalován mezi bloky na okružní kolejové dráze, díky které může dosáhnout na oba stavěné bloky a komponenty položené poblíž.

Kromě modulů je potřeba nainstalovat celkem 99 částí potrubí, z toho 20 v budově reaktoru, 34 v budově kolem reaktoru a 45 ve strojovně. Počet významně velkých komponent je 12 v budově reaktoru, 29 v budově obestavby a 14 v strojovně. Spolu s moduly je třeba nainstalovat 276 dalších těžkých komponent.

Díky tomu, že systém má jen dvě smyčky, na rozdíl například od VVER-1000, který má čtyři, je výkon na smyčku u AP1000 mnohem větší, a proto je možné kruhový kontejnment zmenšit, protože smyček je méně. S tím také souvisí počet parogenerátorů, který je vždy jeden na smyčku. V tomto případě se do kontejnmentu místo čtyř musí vejít pouze dva.

Sám Westinghouse uvádí, že díky modulární konstrukci by v případě bezchybné organizace stavby mohla být jaderná elektrárna s AP1000 kompletně postavena do tří let, od počátku stavby až po naložení prvního paliva.

Varianty podrobně

AP600