Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Электростанция AGR в Торнессе

Расширенный газовое охлаждение реактор ( СМ ) представляет собой тип ядерного реактора разработан и эксплуатируется в Соединенном Королевстве. Они являются вторым поколением британских газового охлаждения реакторов с использованием графита в качестве замедлителя нейтронов и диоксида углерода в качестве охлаждающей жидкости. Они были основой британского флота ядерной генерации с 1980-х годов.

AGR был разработан на основе реактора Magnox, реактора первого поколения в Великобритании. Первый дизайн Магнокса был оптимизирован для генерирующего плутония , [1] и по этой причине он имел черты , которые не были наиболее экономичными для производства электроэнергии. Основным среди них было требование работать на природном уране , для чего требовался хладагент с низким нейтронным поперечным сечением , в данном случае диоксид углерода , и эффективный замедлитель нейтронов ; графит . Конструкция Magnox также работала при относительно низких температурах газа по сравнению с другими конструкциями, производящими энергию, что приводило к менее эффективным условиям пара.

Конструкция AGR сохранила графитовый замедлитель Magnox и охлаждающую жидкость на основе диоксида углерода, но увеличила рабочую температуру охлаждающего газа для улучшения условий пара. Они были сделаны так же, как и на угольной электростанции, что позволило использовать ту же конструкцию турбин и генерирующего оборудования. На начальных этапах проектирования было обнаружено, что необходимо заменить оболочку твэла из бериллия на нержавеющую сталь . Однако сталь имеет более высокое нейтронное сечение, и это изменение потребовало использования обогащенного уранового топлива для компенсации. Это изменение привело к более высокому выгоранию 18000 МВт т -Days на тонну топлива, что требует менее частой дозаправки.

Прототип AGR был введен в эксплуатацию в Виндскейле в 1962 году [2], но первый коммерческий AGR не был запущен до 1976 года. В период с 1976 по 1988 год было построено в общей сложности четырнадцать реакторов AGR на шести площадках. Все они сконфигурированы с двумя реакторы , в одном здании, и каждый реактор имеют проектную тепловую мощность от 1500 МВт т вождения 660 МВт электронного турбинного генератора набора. Различные станции AGR производят мощность в диапазоне от 555 МВт до 670 МВт, хотя некоторые из них работают с мощностью ниже проектной из-за эксплуатационных ограничений. [3]

Дизайн AGR [ править ]

Принципиальная схема усовершенствованного реактора с газовым охлаждением. Обратите внимание, что теплообменник находится в комбинированном сосуде под давлением из стали, железобетона и радиационном экране.
  1. Зарядные трубки
  2. Стержни управления
  3. Графитовый замедлитель
  4. Топливные сборки
  5. Бетонный сосуд высокого давления и радиационная защита
  6. Циркулятор газа
  7. Вода
  8. Циркуляционный насос
  9. Теплообменник
  10. Пар
Размер реактора AGR по сравнению с другими технологиями

Конструкция СМ была такова , что конечные условия пара на котел запорного клапана были идентичны тем , что у обычных угольных электростанций, таким образом , может быть использован тот же дизайн турбогенератора завода. Средняя температура горячего теплоносителя, покидающего активную зону реактора, была рассчитана на 648 ° C. Для достижения этих высоких температур и обеспечения полезного срока службы графитового сердечника (графит легко окисляется в CO 2 при высокой температуре) для охлаждения графита используется возвратный поток охлаждающей жидкости при более низкой температуре на выходе из котла 278 ° C, что обеспечивает что температура графитового ядра не слишком сильно отличается от температуры, наблюдаемой на станции Magnox . Температура и давление на выходе пароперегревателя были рассчитаны на 2485  фунтов на квадратный дюйм. (170 бар) и 543 ° C.

Топливо - таблетки диоксида урана с обогащением 2,5-3,5% в трубках из нержавеющей стали. Первоначальная концепция конструкции AGR заключалась в использовании облицовки на основе бериллия . Когда это оказалось непригодным из-за хрупкого разрушения, [4] уровень обогащения топлива был повышен, чтобы учесть более высокие потери захвата нейтронов нержавеющей стали.облицовка. Это значительно увеличило стоимость электроэнергии, производимой AGR. Охлаждающая жидкость из диоксида углерода циркулирует через активную зону, достигая 640 ° C (1184 ° F) и давления около 40 бар (580 фунтов на квадратный дюйм), а затем проходит через агрегаты котла (парогенератора) вне активной зоны, но все еще внутри стальной футеровки. , сосуд под давлением железобетонный. Управляющие стержни проходят через графитовый замедлитель, а вторичная система включает в себя введение азота в теплоноситель для поглощения тепловых нейтронов, чтобы остановить процесс деления, если управляющие стержни не смогут войти в активную зону. Система третичного останова, работающая за счет впрыска борашарики в реактор включаются в случае, если в реакторе необходимо сбросить давление с недостаточным опусканием регулирующих стержней. Это означало бы, что давление азота невозможно поддерживать. [5] [6]

AGR был спроектирован так, чтобы иметь высокий тепловой КПД (соотношение выработки электроэнергии / выработки тепла) около 41%, что лучше, чем у современных реакторов с водой под давлением, которые имеют типичный тепловой КПД 34%. [7] Это связано с более высокой температурой охлаждающей жидкости на выходе, составляющей около 640 ° C (1184 ° F), практически при газовом охлаждении, по сравнению с примерно 325 ° C (617 ° F) для PWR. Однако активная зона реактора должна быть больше для той же выходной мощности, а степень выгорания топлива при разряде ниже, поэтому топливо используется менее эффективно, что противоречит преимуществу теплового КПД. [8]

Подобно реакторам Magnox, CANDU и РБМК , и в отличие от легководных реакторов , AGR спроектированы для дозаправки без остановки (см. « Заправка в режиме онлайн» ). Эта дозаправка под нагрузкой была важной частью экономического обоснования выбора AGR по сравнению с другими типами реакторов, и в 1965 году Центральное управление по производству электроэнергии разрешило(CEGB) и правительство, чтобы заявить, что AGR будет производить электроэнергию дешевле, чем лучшие угольные электростанции. Однако проблемы с вибрацией тепловыделяющих сборок возникли во время дозаправки топливом под нагрузкой на полной мощности, поэтому в 1988 году дозаправка топливом на полной мощности была приостановлена ​​до середины 1990-х годов, когда дальнейшие испытания привели к застреванию топливного стержня в активной зоне реактора. В настоящее время на AGR осуществляется заправка только при частичной нагрузке или при остановке. [9]

Корпус высокого давления из предварительно напряженного бетона содержит активную зону реактора и котлы. Чтобы свести к минимуму количество проникновений в резервуар (и, таким образом, уменьшить количество возможных участков прорыва), котлы имеют прямоточную конструкцию, в которой все кипение и перегрев осуществляется внутри котельных труб. Это требует использования сверхчистой воды для сведения к минимуму накопления солей в испарителе и последующих проблем с коррозией.

AGR был задуман как превосходная британская альтернатива американским легководным реакторам. Этому способствовало как развитие с точки зрения эксплуатации (если не экономически) Удачный дизайн Магнокс, и был выбран из множества конкурирующих британских альтернатив - гелий охлаждается высокой температуры реактора , то парогенераторные тяжелой воды в реакторе и Реактор на быстрых нейтронах - а как американские легководные реакторы с давлением и кипящей водой (PWR и BWR), так и канадские конструкции CANDU. CEGB провела подробную экономическую оценку конкурирующих проектов и пришла к выводу, что AGR, предложенный для Dungeness B, будет производить самую дешевую электроэнергию, дешевле, чем любой из конкурирующих проектов и лучшие угольные станции.

История [ править ]

На дизайн AGR возлагались большие надежды. [10] Вскоре была развернута амбициозная программа строительства пяти двухреакторных станций, Дандженесс Б , Хинкли Пойнт Б , Хантерстон Б , Хартлпул и Хейшем , и с нетерпением ожидались экспортные заказы. Однако конструкция AGR оказалась слишком сложной, и ее трудно было построить на месте. Общеизвестно плохие трудовые отношения в то время только усугубляли проблемы. Головная станция, Dungeness B, была заказана в 1965 году с установленной датой завершения в 1970 году. После проблем почти со всеми аспектами конструкции реактора она наконец начала вырабатывать электричество в 1983 году, с 13-летним опозданием. [10]Следующие конструкции реакторов в Хинкли-Пойнт и Хантерстон значительно улучшили первоначальную конструкцию и действительно были введены в эксплуатацию раньше, чем в Дандженессе. Следующий проект AGR на Heysham 1 и Hartlepool был направлен на снижение общей стоимости проектирования за счет уменьшения занимаемой площади станции и количества вспомогательных систем. Последние два AGR на Torness и Heysham 2 вернулись к модифицированной конструкции Hinkley и оказались наиболее успешными во всем парке. [11] Бывший советник казначейства по экономическим вопросам Дэвид Хендерсон , наряду с Concorde , назвал программу AGR одной из двух самых дорогостоящих ошибок проекта, спонсируемых правительством Великобритании . [12]

Когда в 1980-х годах правительство приступило к приватизации электроэнергетической отрасли , анализ затрат для потенциальных инвесторов показал, что истинные эксплуатационные расходы были скрыты в течение многих лет. Затраты на вывод из эксплуатации были значительно недооценены. Эта неопределенность привела к тому, что в то время ядерная энергетика была исключена из процесса приватизации . [10]

Малогабаритный прототип AGR в Селлафилде (Виндскейл) был выведен из эксплуатации в 2010 году - активная зона и сосуд высокого давления были выведены из эксплуатации, осталось только здание «Мяч для гольфа». Этот проект также был исследованием того, что требуется для безопасного вывода из эксплуатации ядерного реактора.

В октябре 2016 года было объявлено, что сверхсочлененные регулирующие стержни будут установлены в Хантерстоне B и Hinkley Point B из-за опасений по поводу стабильности графитовых сердечников реакторов . Управление по ядерному регулированию (ОНР) вызвало обеспокоенность по поводу числа переломов в шпоночных , которые запирают вместе графитовые кирпичи в ядре. Необычное событие, такое как землетрясение, может дестабилизировать графит, так что обычные управляющие стержни, отключающие реактор, не могут быть вставлены. Регулирующие стержни с суперсочленением должны быть вставлены даже в дестабилизированный сердечник. [13]В начале 2018 года в реакторе Hunterston B Reactor 3 во время планового отключения наблюдалось несколько более высокое количество новых трещин в корнях шпоночных пазов, чем моделировалось, а в мае 2018 года EDF объявила, что отключение будет продлено для дальнейшего исследования, анализа и моделирования. [14]

В 2018 году инспекции, заказанные ONR на Дандженессе B, показали, что сейсмические ограждения, трубопроводы и резервуары для хранения «разъедены до неприемлемого состояния», и это было состояние, в котором реактор работал. ONR классифицировал это как инцидент 2-го уровня по Международной шкале ядерных событий . [15]

Текущие реакторы AGR [ править ]

По состоянию на 22 мая 2010 года в Соединенном Королевстве [16] насчитывалось семь атомных генерирующих станций с двумя действующими АГР, каждая из которых принадлежит и управляется EDF Energy :

AGR Мощность
станции		Чистая
МВт		Строительство
началось		Подключено
к сети		Коммерческая
эксплуатация
Дата закрытия бухгалтерского учета
Dungeness B11101965 г.1983 г.1985 г.2028 г.
Хартлпул12101968 г.1983 г.1989 г.2024 г.
Хейшем 111501970 г.1983 г.1989 г.2024 г.
Хейшем 212501980 г.1988 г.1989 г.2030 г.
Хинкли Пойнт B122019671976 г.1976 г.2022 июль
Хантерстон Б119019671976 г.1976 г.2022 Январь
Торнесс12501980 г.1988 г.1988 г.2030 г.

В 2005 году British Energy объявила о продлении срока эксплуатации станции Dungeness B на 10 лет, в результате чего станция продолжит работу до 2018 года [17], а в 2007 году объявила о продлении срока эксплуатации станций Hinkley Point B и Hunterston B на 5 лет до 2016 года [18]. ] Продление срока службы в других СМА будет рассматриваться как минимум за три года до их запланированных дат закрытия.

С 2006 года Hinkley Point B и Hunterston B были ограничены примерно 70% нормальной мощности в МВт из-за проблем, связанных с котлами, требующих, чтобы они работали при пониженных температурах котла. [18] В 2013 году мощность этих двух станций увеличилась примерно до 80% от нормальной мощности после некоторых модификаций завода. [19]

В 2006 году AGR попали в новости, когда The Guardian получила документы в соответствии с Законом о свободе информации 2000 года, в котором утверждалось, что British Energy не знала о степени растрескивания графитовых кирпичей в активной зоне их реакторов. Утверждалось также, что British Energy не знала, почему произошло растрескивание, и что они не могли контролировать активные зоны, не отключив сначала реакторы. Позднее British Energy опубликовала заявление, подтверждающее, что растрескивание графитовых кирпичей является известным симптомом обширной нейтронной бомбардировки и что они работают над решением проблемы мониторинга. Также они заявили, что реакторы проверялись каждые три года в рамках «установленных законом отключений». [20]

Две электростанции с четырьмя ГРП в Хейшеме

17 декабря 2010 года EDF Energy объявила о продлении срока службы Heysham 1 и Hartlepool на 5 лет, чтобы обеспечить дальнейшую генерацию до 2019 года [21].

В феврале 2012 года EDF объявила, что ожидает продления срока службы в среднем на 7 лет для всех AGR, включая недавно продленные Heysham 1 и Hartlepool. Эти продления жизни подлежат подробному рассмотрению и утверждению и не включены в приведенную выше таблицу. [22] [23]

4 декабря 2012 года EDF объявила, что Hinkley Point B и Hunterston B продлили срок службы на 7 лет, с 2016 по 2023 год [24].

5 ноября 2013 года EDF объявила, что Хартлпул продлил жизнь на 5 лет, с 2019 по 2024 год. [25]

В 2013 году в ходе регулярной проверки в одном из восьми гондольных котлов реактора Хейшема А1 был обнаружен дефект. Реактор возобновил работу на более низком уровне мощности с отключенным контейнерным котлом до июня 2014 года, когда более подробные проверки подтвердили наличие трещины в хребте котла. В качестве меры предосторожности Heysham A2 и родственная станция Hartlepool также были закрыты на восьминедельную проверку. [26] [27]

В октябре 2014 года на реакторе Hunterston B была обнаружена трещина нового типа в блоках графитового замедлителя. Эта трещина корня шпоночного паза ранее предполагалась, но не наблюдалась. Существование трещин такого типа не влияет сразу на безопасность реактора - однако, если количество трещин превысит пороговое значение, реактор будет выведен из эксплуатации, поскольку трещины не могут быть отремонтированы. [28] [29]

В январе 2015 года Dungeness B был продлен на десять лет с обновлением компьютерных систем диспетчерской и улучшенной защитой от наводнений, в результате чего дата закрытия бухгалтерского учета была перенесена на 2028 год [30].

В феврале 2016 года EDF продлила срок эксплуатации четырех из восьми своих атомных электростанций в Великобритании. Срок жизни Хейшема 1 и Хартлпула был продлен на пять лет до 2024 года, а Хейшема 2 и Торнесса сроки закрытия были перенесены на семь лет до 2030 года [31].

См. Также [ править ]

  • Список ядерных реакторов
  • Атомная энергетика в Соединенном Королевстве

Ссылки [ править ]

  1. ^ Гилберт, Ричард Дж .; Кан, Эдвард П. (18 января 2007 г.). Международные сравнения регулирования электроэнергетики . Издательство Кембриджского университета. п. 47. ISBN 9780521030779. Проверено 6 октября 2017 года .
  2. ↑ История усовершенствованного реактора с газовым охлаждением Windscale. Архивировано 1 октября 2011 г. в Wayback Machine , Sellafield Ltd.
  3. ^ Джон Брайерс, Саймон Эшмид (17 февраля 2016 г.). «Подготовка к будущим работам по выгрузке топлива и снятию с эксплуатации парка усовершенствованных реакторов с газовым охлаждением Великобритании EDF Energy» (PDF) . PREDEC 2016 . Агентство по ядерной энергии ОЭСР . Проверено 18 августа 2017 года .
  4. ^ Мюррей, П. (1981). «Разработки оксидного топлива в Харвелле». Журнал ядерных материалов . 100 (1–3): 67–71. Bibcode : 1981JNuM..100 ... 67M . DOI : 10.1016 / 0022-3115 (81) 90521-3 .
  5. ^ Nonbel, Erik (ноябрь 1996). Описание усовершенствованного реактора с газовым охлаждением (AGR) (PDF) (Отчет). Северные исследования ядерной безопасности. NKS / RAK2 (96) TR-C2. [ требуется страница ]
  6. ^ "Nuclear_Graphite_Course-B - Graphite Core Design AGR и другие" (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 17 июля 2011 года. [ требуется полная ссылка ]
  7. ^ Шултис, Дж. Кеннет; Ричард Э. Фау (2002). Основы ядерной науки и техники . Марсель Деккер. ISBN 0-8247-0834-2.[ требуется страница ]
  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. ^ a b c Оуэн, Джеффри (7 марта 2016 г.). «Рецензия на книгу:« Падение и подъем атомной энергетики в Великобритании » » . Financial Times . Проверено 16 марта 2016 .
  11. ^ SH Wearne, RH Bird (декабрь 2016). «Опыт Великобритании в разработке консорциумов для атомных электростанций» (PDF) . Ядерный институт Далтона, Манчестерский университет . Архивировано из оригинального (PDF) 26 марта 2017 года . Проверено 25 марта 2017 года .
  12. ↑ Хендерсон, Дэвид (21 июня 2013 г.). «Чем больше меняется ...» Nuclear Engineering International . Проверено 2 июля 2013 года .
  13. ^ «Трещины ядерного реактора 'вызов безопасности ' » . BBC News . 31 октября 2016 . Проверено 31 октября 2016 года .
  14. ^ "Новые трещины задерживают перезапуск реактора Hunterston B" . Мировые ядерные новости. 3 мая 2018 . Проверено 6 мая 2018 .
  15. ^ «Степень коррозии Dungeness B оценена на уровне 2 INES» . Nuclear Engineering International. 24 января 2019 . Проверено 30 января 2019 .
  16. ^ «Соединенное Королевство Великобритании и Северной Ирландии: ядерные реакторы» . База данных PRIS . Международное агентство по атомной энергии. 22 мая 2010 года Архивировано из оригинала 28 июня 2011 . Проверено 22 мая 2010 года .
  17. ^ "10-летнее продление срока службы на атомной электростанции Dungeness B" . British Energy . 15 сентября 2005 года Архивировано из оригинала 22 марта 2006 года . Проверено 19 июня 2008 года . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  18. ^ a b «Продление срока службы электростанций Hinkley Point B и Hunterston B» . British Energy . 11 декабря 2007 года Архивировано из оригинала на 1 октября 2018 года . Проверено 19 июня 2008 года . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  19. ^ "Hinkley Point B и Hunterston B возвращаются к 80% нагрузке" . Nuclear Engineering International. 1 июля 2013 . Проверено 2 июля 2013 года .
  20. ^ "BBC NEWS - Великобритания - Опасения по поводу взрыва реактора преуменьшены" . news.bbc.co.uk .
  21. ^ "EDF, чтобы продлить срок службы британских атомных станций" . Ассошиэйтед Пресс . Yahoo. 17 декабря 2010 . Проверено 11 апреля 2011 года .[ постоянная мертвая ссылка ]
  22. ^ "EDF планирует продление срока службы AGR в Великобритании" . Nuclear Engineering International. 20 февраля 2012 года Архивировано из оригинала 13 октября 2013 года . Проверено 16 мая 2012 года .
  23. ^ «Дусан Бэбкок подписывает сделку с EDF о расширении атомных станций» . BBC. 19 февраля 2014 . Проверено 19 февраля 2014 .
  24. ^ «EDF продлевает срок службы двух атомных электростанций» . Независимый . 4 декабря 2012 . Проверено 14 августа 2013 года .
  25. ^ «Электростанция Хартлпул будет открыта до 2024 года» . BBC. 5 ноября 2013 . Проверено 19 февраля 2014 .
  26. ^ "EDF Energy закрывает Heysham A1 & 2 и Hartlepool для проверки стручкового котла" . Nuclear Engineering International. 11 августа 2014 . Проверено 14 августа 2014 .
  27. ^ "Регулирующий орган Великобритании поддерживает EDF Energy при проверках реакторов" . Мировые ядерные новости. 13 августа 2014 . Проверено 14 августа 2014 .
  28. ^ Broomby, Роб. «Новые трещины в реакторе Хантерстона» . BBC News . Британская радиовещательная корпорация . Проверено 6 октября 2014 года .
  29. ^ «Сохраняются опасения по поводу безопасности крекинга внутри реактора в Шотландии: эксперт по ядерной безопасности» . РИА Новости . 7 октября 2014 . Проверено 10 октября 2014 года .
  30. ^ "Атомная станция Великобритании продлевается на десять лет" . Мировые ядерные новости. 20 января 2015 . Проверено 21 января 2015 года .
  31. ^ Мойлан, Джон (2016). «EDF сохранит открытыми четыре АЭС Великобритании на долгие годы» . BBC . Проверено 11 февраля 2021 года .

Внешние ссылки [ править ]

  • Общая конструкция и принципы усовершенствованного реактора с газовым охлаждением (AGR) , База знаний МАГАТЭ по ядерному графиту
  • Усовершенствованные реакторы с газовым охлаждением - доклад конференции МАГАТЭ , сентябрь 1980 г.
  • Проект WAGR - вывод из эксплуатации Windscale AGR
  • Предполагаемые даты закрытия AGR , колонка Палаты лордов Hansard WA232, 24 февраля 2005 г.
  • Обзор проблем графитового ядра в Hinkley Point B и других AGR , крупных и ассоциированных компаниях (инженеры-консультанты) для Гринпис
  • Бифуркационный блюз British Energy , Nuclear Engineering International, 22 ноября 2006 г.
  • Отчет о посещении Torness AGR , Чарли Стросс