AP1000

AP1000 — це проєкт атомної електростанції розроблений та впроваджений Westinghouse Electric Company. Станція являє собою водно-водяний ядерний реактор з покращеним використанням та багато нововведень спрямованих на зниження капітальних витрат та покращення її економіки.

Свою історію дизайн веде від дизайну , який вироблявся в різних місцях по всьому світу. Подальший розвиток System 80 спочатку привів до концепції AP600 з меншою потужністю від 600 до 700 МВт, але це викликало обмежений інтерес. Для того, щоб конкурувати з іншими проєктами, які збільшувалися в розмірі з метою покращення капітальних витрат, дизайн знову з'явився як AP1000 і знайшов ряд переваг у цьому більшому розмірі.

Зараз шість AP1000 знаходяться в експлуатації або будуються. Чотири розташовані на двох майданчиках у Китаї, дві на атомній електростанції Саньмень і дві на атомній електростанції Хайян. Два з них будуються на електричній станції Воґтль у США. Станом на 2019 рік усі чотири китайські реактори були завершені та підключені до мережі. Будівництво Воґтль зазнавало численних затримок, і тепер очікується, що 3-й блок буде завершено у 2022 році. Перевитрати на Воґтль та АЕС Вірдил Саммер призвело до банкрутства Westinghouse у 2017 році. Будівництво двох реакторів на атомній станції Вірджил Саммер було скасовано у 2017 році після банкрутства Westinghouse.

Станом на липень 2021 року Китай є єдиним оператором цього реактора, який наразі розробляє вдосконалені версії та володіє їхніми патентними правами. Перший AP1000 почав працювати в Китаї в Санмен, де блок 1 став першим AP1000, який досяг критичного стану в червні 2018 року, і був підключений до мережі наступного місяця. Подальші збірки в Китаї будуть базуватися на модифікованому дизайні CAP1400.

Історія

Попередня робота Дизайн AP1000 веде свою історію з двох попередніх дизайнів, AP600 і System 80.

Конструкція System 80 була створена компанією Combustion Engineering і включала двоконтурну систему охолодження з одним парогенератором у поєднанні з двома насосами теплоносія реактора в кожному контурі, що робить її простішою та дешевшою, ніж системи, які поєднують один насос теплоносія реактора з парогенератором в кожному з двох, трьох або чотирьох контурів.The System 80 Три завершені реактори в США та ще чотири в Південній Кореї зробили його найуспішнішим проєктом покоління II+.

ABB Group купила Combustion Engineering у 1990 році і представила System 80+ із рядом змін у дизайні та покращенням безпеки. У рамках серії злиттів, купівель та відчуження компанією АББ у 2000 році конструкцію придбала компанія Westinghouse Electric Company, яку в 1999 році придбала компанія British Nuclear Fuels Ltd (BNFL).

Протягом 1990-х років Westinghouse працював над новим проєктом, відомим як AP600, з проєктною потужністю близько 600 МВт. Це було частиною програми розширеного легководного реактора Міністерства енергетики Сполучених Штатів, яка працювала над серією проєктів реакторів третього покоління. На відміну від конструкцій Покоління II, AP600 був набагато простішим із величезним скороченням загальної кількості деталей, особливо насосів. Він також був пасивно безпечним, що є ключовою особливістю проєктів Gen III.

AP600 був у меншій частині шкали реакторів. Періодично вводяться в експлуатацію менші установки, тому що їх можна використовувати на різноманітних ринках, де більший реактор просто занадто потужний, щоб обслуговувати місцевий ринок. Недоліком таких конструкцій є те, що час будівництва, а отже, і вартість, не відрізняються суттєво порівняно з більшими конструкціями, тому ці менші конструкції часто мають менш привабливу економіку. AP600 вирішив це за допомогою модульної конструкції та мав на меті перейти від першого бетону до завантаження палива за 36 місяців. Незважаючи на ці привабливі характеристики, Westinghouse не мав продажів AP600.

Після придбання компанії компанією BNFL і її злиття з ABB, дизайн, що поєднує в собі функції System 80+ і AP600, почався як AP1000. У свою чергу BNFL продала Westinghouse Electric компанії Toshiba у 2005 році.

AP1000 У грудні 2005 року Комісія з ядерного регулювання (Nuclear Regulatory Commission, NRC) схвалила остаточну сертифікацію проєкту для AP1000. Це означало, що потенційні будівельники в США могли подати заявку на до початку будівництва, дійсність якої залежить від того, чи станцію буде побудовано за проєктом, і що кожен AP1000 має бути ідентичним. Його конструкція є першим реактором покоління III+, який отримав остаточне схвалення проєкту від NRC. У 2008 році Китай почав будувати чотири одиниці AP1000 дизайну 2005 року.

У грудні 2011 року NRC схвалив будівництво першої в США станції з використанням цього проєкту. 9 лютого 2012 року NRC схвалила будівництво двох нових реакторів.

У 2016 і 2017 роках перевищення витрат на будівництво станцій AP1000 у США змусило власника Westinghouse Toshiba списати свої інвестиції в Westinghouse на «кілька мільярдів» доларів. 14 лютого 2017 року Toshiba затримала подання фінансових результатів, і голова Toshiba Шігенорі Шига, колишній голова Westinghouse, пішов у відставку. 24 березня 2017 року Toshiba оголосила, що Westinghouse Electric Company подасть заяву про банкрутство згідно з розділом 11 через збитки в розмірі 9 мільярдів доларів США від проєктів будівництва ядерних реакторів, які можуть вплинути на майбутнє AP1000. У серпні 2018 року компанія Westinghouse вийшла з банкрутства.

ДатаВіха27 січня 2006 рокуNRC видає остаточне правило сертифікації проєкту (DCR)10 березня 2006 рокуNRC випускає переглянуту версію FDA для версії 15 проєкту Westinghouse26 травня 2007 рокуWestinghouse подає заявку на внесення змін до DCR (Редакція 16)22 вересня 2008 рокуWestinghouse оновив свою програму14 жовтня 2008 рокуWestinghouse надає виправлений набір для Редакції 17 проєкту1 грудня 2010 рокуWestinghouse представляє Редакцію 18 проєкту13 червня 2011 рокуWestinghouse представляє Редакцію 19 проєкту30 грудня 2011 рокуNRC видає остаточне правило про поправку до DC21 вересня 2018 рокуВведення в експлуатацію першого AP1000 на станції Саньмень

Специфікації конструкції AP1000 — це реактор з водою під тиском з двома контурами охолодження, з проєктним виробництвом чистої вихідної потужності 1117 MWe. Це еволюційне вдосконалення AP600, по суті, потужніша модель із приблизно такою ж площею.

Мета проєкту полягала в тому, щоб бути менш дорогим у будівництві, ніж інші конструкції реакторів Покоління III, як за рахунок використання існуючої технології, так і за рахунок потреби менше обладнання, ніж конкуруючі конструкції, які мають три або чотири контури охолодження. Конструкція зменшує кількість компонентів, включаючи труби, дроти та клапани. Стандартизація та типове ліцензування також повинні допомогти скоротити час і вартість будівництва. Завдяки своїй спрощеній конструкції порівняно з PWR покоління Westinghouse II, AP1000 має: 50 % менше запобіжних клапанів 35 % менше насосів 80 % менше трубопроводів, пов'язаних із безпекою 85 % менше кабелю керування 45 % менший сейсмічний об'єм будівлі

Конструкція AP1000 є значно компактнішою у використанні землі, ніж більшість існуючих PWR, і використовує менше п'ятої частини бетону та арматури старих конструкцій. При проєктуванні установок використовувалася . Це дозволило мінімізувати ризики та розрахувати загальну безпеку станції. За даними NRC, блоки будуть на порядки безпечнішими, ніж ті, що були в останньому дослідженні NUREG-1150. AP1000 має максимальну 5,09 × 10−7 на блок на рік. Westinghouse AP 1000 Step 2 PSA Assessment Відпрацьоване паливо, вироблене AP1000, може зберігатися у воді на заводі необмежений час.Westinghouse certain of safety, efficiency of nuclear power , Pittsburgh Post-Gazette, March 29, 2009 Старе відпрацьоване паливо також може зберігатися в надземних сухих контейнерних сховищах так само, як діючий парк енергетичних реакторів США.

Енергетичні реактори цього загального типу продовжують виробляти тепло з продуктів радіоактивного розпаду навіть після зупинки основної реакції, тому необхідно відводити це тепло, щоб уникнути розплавлення активної зони реактора. У AP1000 пасивна система охолодження активної зони Westinghouse використовує резервуар з водою, розташований над реактором. Коли активується пасивна система охолодження, вода самопливом надходить у верхню частину реактора, де випаровується для видалення тепла. У системі використовуються кілька клапанів з вибуховим приводом і постійним струмом, які повинні спрацювати протягом перших 30 хвилин. Це розраховано на те, щоб статися, навіть якщо оператори реактора не вживуть жодних заходів. Електрична система, необхідна для запуску пасивних систем, не залежить від зовнішньої чи дизельної енергії, а клапани не залежать від гідравлічних чи систем стисненого повітря.R.A. and Worrall, A. «The AP1000 Reactor the Nuclear Renaissance Option.» Nuclear Energy 2004. Конструкція призначена для пасивного відводу тепла протягом 72 годин, після чого його резервуар для дренажної води повинен бути доповнений на стільки, скільки буде потрібно охолодження.

Редакція 15 конструкції AP1000 має незвичайну структуру захисної оболонки, яка отримала схвалення NRC після звіту про оцінку безпеки, і правил сертифікації дизайну. Редакції 17, 18 і 19 також були схвалені.

Критика проєкту У квітні 2010 року деякі екологічні організації закликали NRC дослідити можливі обмеження в конструкції реактора AP1000. Ці групи звернулися до трьох федеральних відомств із проханням призупинити процес ліцензування, оскільки вони вважали, що захисна оболонка в новому проєкті слабша, ніж в існуючих реакторів.

У квітні 2010 року Арнольд Ґундерсен, інженер-ядерник, якого замовили кілька антиядерних груп, опублікував звіт, у якому досліджував небезпеку, пов'язану з можливим іржавінням сталевого лайнера захисної конструкції. У конструкції AP1000 обшивка та бетон розділені, і якщо сталь проржавіє наскрізь, за словами Гундерсена, «за нею немає резервного захисту». За словами Ґундерсена, якщо купол проіржавіє через конструкцію, радіоактивні забруднювачі будуть викидатися, і станція «може доставити населенню дозу радіації, яка в 10 разів перевищує ліміт N.R.C.». Вон Гілберт, речник Westinghouse, заперечив оцінку Ґундерсена, заявивши, що сталевий контейнер AP1000 у три з половиною-п'ять разів товщі, ніж вкладиші, які використовуються в поточних конструкціях, і що корозія буде легко помітна під час планової перевірки.Matthew L. Wald. Critics Challenge Safety of New Reactor Design New York Times, April 22, 2010.

Едвін Лайман, старший науковий співробітник , поставив під сумнів конкретні економічні рішення, зроблені як для AP1000, так і для ESBWR, іншої нової конструкції. Лайман стурбований міцністю сталевої захисної оболонки та бетонної щитової будівлі навколо AP1000, стверджуючи, що її захисна оболонка не має достатнього запасу міцності.

Джон Ма, старший інженер-конструктор NRC, процитував свою позицію щодо ядерного реактора AP1000. У 2009 році NRC внесла зміни в безпеку, пов'язані з подіями 11 вересня, постановивши, що всі станції повинні бути сконструйовані таким чином, щоб витримувати пряме попадання літака. Щоб задовольнити нові вимоги, Westinghouse заклав бетонні стіни будівель AP1000 у сталеві пластини. Минулого року Ма, член NRC з моменту її створення в 1974 році, подав першу у своїй кар'єрі незгоду щодо «незгоди» після того, як NRC схвалила проєкт. У ньому Ма стверджує, що деякі частини сталевої оболонки настільки крихкі, що «енергія удару» від удару літака або штормового снаряда може розбити стіну. Команда інженерних експертів, найнята Westinghouse, не погодилася…