Wikipedista:Hatyk/Pískoviště

Jaderná elektrárna Sanmen se dvěma reaktory AP1000

AP1000 (Advanced Passive 1000) je tlakovodní jaderný reaktor generace III+ vyvinutý americkou společností Westinghouse.

Koncepce AP1000 je evolučním vývojem reaktoru AP600. Je postavena osvědčené technologii a klade důraz na levnější a kratší výstavbu, které je dosaženo především pomocí modulární konstrunkce. Design reaktoru AP1000 klade důraz na velkou roli pasivních bezpečnostních systémů čímž snižuje nutnost lidského zásahu při zvládání poruch a havárií.

V současnosti (k 13.3.2022) jsou v provozu čtyři reaktory - Sanmen 1, 2 a Chaj-jang 1, 2. Ve výstavbě se nacházejí dva reaktory - Vogtle 3, 4 s předpokládaným datem dokončení v roce 2022 a 2023. Westinghouse byl se svým reaktorem AP1000 účastníkem tendru na výstavbu třetího a čtvrtého bloku jaderné elektrárny Temelín, tendr byl avšak v roce 2014 zrušen.

Historie a vývoj

V průběhu 90. let pracovala společnost Westinghouse na novém projektu známém jako AP600 s projektovaným výkonem přibližně 600 MWe. Ten byl součástí programu Ministerstva energetiky Spojených států amerických pro vývoj pokročilých lehkovodních jaderných reaktorů, který pracoval na řadě návrhů reaktorů III. generace. Na rozdíl od návrhů II. generace byl AP600 mnohem jednodušší, s obrovským snížením celkového počtu dílů, a zejména čerpadel. Byl také pasivně bezpečný, což je klíčová vlastnost konstrukcí III. generace. Další předností byla modulární kostrukce a rychlá plánovaná doba výstavby, která měla činit pouhých 36 měsíců. Navzdory těmto atraktivním vlastnostem se ale ukázalo, že výkon reaktoru je vzhledem ke konstrukčním nákladům příliš malý a reaktor AP600 nebyl postaven.

Po komerčním selhání projektu AP600 se společnost Westinghouse rozhodla vyvinout nový projekt o vyšším výkonu, který měl primárně vylepšit ekonomiku provozu a výstavby a dále vylepšit bezpečnost provozu. Výsledkem tohoto vývoje byl reaktor AP1000.

Certifikace reaktoru AP1000 byla schválena americkou Komisí pro jaderný dozor (NRC) v roce 2005. Jedná se o první reaktor generace III+, který získal konečné schválení projektu od NRC. Evoluční přístup ve vývoji měl za následek téměř dvojnásobné zvýšení výkonu se současným dalším snížením počtu dílů. V roce 2008 začala Čína stavět čtyři bloky AP1000, v USA začala výstavba dvou bloků v roce 2013.

Specifikace

Reaktor AP1000 má tepelný výkon 3415 megawattů a čistý elektrický výkon 1117 megawattů. Konstrukční řešení primárního okruhu se skládá ze dvou chladicích smyček (2 horké větve, 4 studené větve). Jedná se o evoluční vylepšení reaktoru AP600, zvýšení výkonu bylo dosaženo zvětšením aktivní zóny a zvýšeným obohacením paliva.

Cílem projektu bylo, aby jeho výstavba byla levnější než u jiných návrhů reaktorů III. a III+ generace. Tohoto cíle bylo dosaženo využitím stávajících technologií a potřebou menšího množství zařízení než u konkurenčních návrhů, které mají tři nebo čtyři chladicí smyčky. Konstrukce snižuje počet součástí, včetně potrubí, vodičů a ventilů. Standardizace a typové licence by měly rovněž přispět ke zkrácení doby a nákladů na výstavbu. Díky zjednodušené konstrukci ve srovnání s reaktorem PWR II. generace společnosti Westinghouse má AP1000:

o 50% méně ventilů souvisejících s bezpečností

o 35% méně čerpadel

o 80% méně potrubí souvisejících s bezpečností

o 85% méně kabeláže

o 45% menší objem seismicky odolných budov

Při návrhu elektrárny se velkým způsobem uplatňoval princip kvalitativní analýzy rizik. To umožnilo minimalizovat rizika a vypočítat celkovou bezpečnost elektrárny. Podle NRC budou elektrárny řádově bezpečnější než elektrárny předchozí generace. Maximální četnost poškození aktivní zóny elektrárny AP1000 je 5,09 × 10^-7 na reaktor za rok. To znamená, že nehoda, která by vedla k požkození aktivní zóny reaktoru, se stane v průměru jednou za přibližně 2 miliony let.

Jaderné reaktory i po zastavení štěpné jaderné reakce nadále produkují teplo z radioaktivního rozpadu produktů štěpení. Je naprosto klíčové toto teplo odvádět, aby nedošlo k roztavení aktivní zóny reaktoru. V případě ztráty cirkulace vody v primárním okruhu dochází k využití pasivního systém chlazení aktivní zóny reaktoru AP1000. Pasivní systém chlazení využívá nádrž s vodou umístěnou nad reaktorem. V nádrži je tepelný výměník, jehož úkolem je chlazení vody v primárním okruhu a ustanovení přirozené cirkulace. Přirozená cirkulace využívá faktu, že s rostoucí teplotou vody klesá její hustota, teplejší voda má tedy tendenci stoupat vzhůru. Teplejší voda se vychladí v tepelném výměníku a poté teče zpět do reaktoru. Teplo, které je tímto způsobem skrze tepelný výměník odváděno z reaktoru, za nějaký čas přivede vodu k nádrži k varu. Pára z nádrže kondenzuje na stěnách kontejnmentu a stéká zpět do nádrže s vodou. Systém využívá několik výbušně a stejnosměrně ovládaných ventilů, které musí fungovat během prvních 30 minut havárie. K tomu musí dojít i v případě, že obsluha reaktoru nepodnikne žádné kroky. Elektrický systém potřebný k iniciaci pasivních systémů není závislý na externím napájením nebo napájením z dieselgenerátorů a ventily nejsou závislé na hydraulických nebo pneumatických systémech. Znamená to tedy, že i při kompletním výpadku napájení, pasivní systémy bezpečně zasáhnou. Konstrukce je určena k pasivnímu odvádění tepla po dobu minimálně 72 hodin.

Srovnání vybraných reaktorů generace III+

Jméno	Výrobce	MWe	MWt	Počet palivových souborů	Počet smyček horkých/studených	Projektové charakteristiky	Kontejnment	Odvod tepla	Stabilizace roztaveného koria
AP1000	Westinghouse	1117	3415	157	2/4	Rozsáhlé pasivní bezpečnostní prvky, zjednodušená konstrukce	Dvojitá ochranná obálka (vnitřní z ocelových plátů, vnější ze železobetonu)	Pasivní - Přirozená cirkulace vzduchu mezi vnější a vnitřní ochrannou obálkou + sprchování vnitřní obálky vodou z nádrží umístěných na střeše kontejnmentu	Zadržení taveniny v reaktorové nádobě, chlazení reaktorové nádoby z IRWST
EPR	Areva	1660	4590	163	4/4	Evoluční design, převážně aktivní bezpečnostní systémy	Dvojitý kontejnment - primární z předepjatého betonu, sekundární z železobetonu, (vnitřní část vnitřní obálky je opatřena ocelovou výstelkou)	Aktivní - V případě lehké havárie pomocí nízkotlakého systému; v případě těžké havárie také přes sprchový systém (CHRS), který je zásoben vodou z IRWST	Zadržení taveniny v lapači roztavené aktivní zóny, gravitační chlazení chladicím médiem z IRWST
MIR-1200	Atomstrojexport, OKB Gidropress, ŠKODA JS	1170	3200	241	4/4	Evoluční design, kombinace aktivních a pasivních prvků	Dvojitý kontejnment - primární z předepjatého betonu, sekundární ze železobetonu, (vnitřní část vnitřní obálky je opatřena ocelovou výstelkou	Kombinace pasivních a aktivních prvků - primárně skrze sprchy a nízkotlaký vstřikovací systém + tepelné výměníky umístěné v horní části kontejnmentu	Zadržení taveniny v lapači koria, chlazení taveniny pomocí tepelného výměníku umístěného v lapači, sprchování taveniny vodou z kontrolních šachet reaktoru

AP1000 ve světě

Čína

V Číně byly postaveny čtyři reaktory AP1000, a to v jaderné elektrárně Sanmen v provincii Če-ťiang a v jaderné elektrárně Chaj-jang v provincii Šan-tung. První blok elektrárny Sanmen byl připojen k síti 2. července 2018 a druhý blok AP1000 24. srpna 2018. Jaderná elektrárna Chaj-jang 1 zahájila komerční provoz 22. října 2018, jaderná elektrárna Chaj-jang 2 9. ledna 2019.

Další projekty AP1000 již v Číně nejsou plánovány. Po bankrotu společnosti Westinghouse v roce 2017 byly všechny plánované projekty AP1000 nahrazeny domácími projekty Hualong One a CAP1400.

Spojené státy

Jaderná elektrárna Vogtle

V elektrárně Vogtle ve státě Georgia se staví dva reaktory (bloky 3 a 4). Blok 3 dosáhl prvního kritického stavu 6. března 2023. Spuštění čtvrtého bloku je naplánováno na rok 2023. V Jižní Karolíně se stavěly dva bloky v jaderné elektrárně Virgil C. Summer (bloky 2 a 3), jeich výstavba byla ale v roce 2017 zrušena kvůli bankrotu společnosti Westinghouse, velkému překročení nákladů, výrazným zpožděním a dalším problémům.

Všechny čtyři reaktory byly identické a oba projekty probíhaly paralelně, přičemž první dva reaktory (Vogtle 3 a Summer 2) měly být uvedeny do provozu v roce 2019 a zbývající dva (Vogtle 4 a Summer 3) v roce 2020. Poté, co společnost Westinghouse 29. března 2017 požádala o ochranu před bankrotem, se výstavba zastavila. U elektrárny Vogtle byla výstavba i přes bankrot obnovena, výstavba v elektrárně Virgil C. Summer však byla zcela zastavena.

Turecko

V říjnu 2015 bylo oznámeno, že technologie pro jadernou elektrárnu İğneada v Turecku bude pocházet od americké firmy Westinghouse Electric Company v podobě dvou AP1000.

Ukrajina

Dne 31. 08. 2021 podepsal ředitel SE NNEGC Energoatom Petro Kotin a prezident a generální ředitel společnosti Westinghouse Patrick Fragman, za účasti prezidenta Ukrajiny, memorandum o spolupráci, které předpokládá nasazení reaktorů Westinghouse AP1000 na Ukrajině. Memorandum předpokládá účast společnosti Westinghouse na dostavbě čtvrtého bloku Chmelnycké JE s využitím technologie AP1000 a dalších čtyř bloků dalších jaderných elektráren na Ukrajině.

Polsko

Dne 2.11. 2022 oznámila polská vláda, že zvolila společnost Westinghouse a její rekator AP1000 k výstavbě první jaderné elektrárny v Polsku. Polská rada ministrů schválila usnesení o výběru společnosti Westinghouse jako dodavatele technologie pro program polské vlády o 6 až 9 GWe jaderné energie. Tento program bude zahájen třemi reaktory na severu Polska u Baltského moře v oblasti Lubiatowo-Kopalino.

AP1000 v ČR

V srpnu 2009 skupina ČEZ zahájila výběrové řízení na dostavbu dvou jaderných bloků v jaderné elektrárně Temelín. Podmínkou pro účast v tendru byl projekt lehkovodního tlakovodního reaktoru alespoň III. generace. Výkon nových bloků měl vyjít z veřejné zakázky a odhadovaná cena se pohybovala v rozmezí 200 až 300 miliard korun. Do tendru se přihlásili tři zájemci: americký Westinghouse s projektem AP1000, francouzská Areva s EPR a rusko-české konsorcium Škoda JS, Atomstrojexport a OKB Gidropress s reaktorem MIR-1200.

Jelikož tendr probíhal podle zákona o zadávání veřejných zakázek, oznámil ČEZ 5. října 2012 společnosti Areva, že nenaplnila zákonné požadavky na stavbu a její nabídka musí být z dalšího řízení předčasně vyřazena z tendru.

V dubnu 2014 ČEZ nakonec zadávací řízení na stavbu dalších dvou bloků v Temelíně zrušil. Důvodem byla situace na trhu s elektřinou a nejistota dalšího směřování energetiky v Evropě a z toho plynoucí neposkytnutí státní garance výnosnosti investice, která měla být zajištěna pomocí modelu Contract for difference.

Westinghouse a její reaktor AP1000 je jednou ze tří možností pro dostavbu Jaderné elektrárny Dukovany.

Externí odkazy

• Obrázky, zvuky či videa k tématu Hatyk/Pískoviště na Wikimedia Commons

Kategorie:Jaderné reaktory Kategorie:Jaderná technika v USA