Реакторы третьего поколения , или реакторы третьего поколения , представляют собой класс ядерных реакторов, разработанных для замены реакторов второго поколения , включающих эволюционные усовершенствования в конструкцию. К ним относятся улучшенная топливная технология , более высокая тепловая эффективность , значительно улучшенные системы безопасности (включая пассивную ядерную безопасность ) и стандартизированные конструкции, призванные сократить затраты на техническое обслуживание и капитальные затраты. Их продвигает Международный форум поколения IV (GIF).
Первыми реакторами третьего поколения, которые начали работать, были усовершенствованные кипящие реакторы Kashiwazaki 6 и 7 (ABWR) в 1996 и 1997 годах. С 2012 года оба были закрыты из-за менее благоприятной политической обстановки после аварии на АЭС «Фукусима» . Из-за длительного периода застоя в строительстве новых реакторов и продолжающейся (хотя и снижающейся) популярности конструкций второго/II+ поколения в новом строительстве было построено относительно немного реакторов третьего поколения.
Более старые реакторы поколения II составляют подавляющее большинство современных ядерных реакторов. Реакторы поколения III — это так называемые усовершенствованные легководные реакторы (LWR). Реакторы поколения III+ маркируются как «эволюционные проекты». Хотя различие между реакторами поколений II и III является условным, по состоянию на 2022 год лишь немногие реакторы поколения III достигли коммерческой стадии. Международный форум поколения IV называет реакторы поколения IV «революционными проектами». Это концепции, для которых на тот момент не существовало конкретных прогнозов по реализации. [1]
Улучшения в технологии реакторов третьего поколения направлены на увеличение срока службы (рассчитан на 60 лет эксплуатации с возможностью продления до 100+ лет эксплуатации до полного капитального ремонта и замены корпуса реактора ) по сравнению с используемыми в настоящее время реакторами второго поколения (рассчитаны на 40 лет эксплуатации с возможностью продления до 60+ лет эксплуатации до полного капитального ремонта и замены корпуса реактора). [2] [3]
Частота повреждения активной зоны для этих реакторов спроектирована так, чтобы быть ниже, чем для реакторов второго поколения – 60 событий повреждения активной зоны для европейского реактора под давлением (EPR) и 3 события повреждения активной зоны для экономичного упрощенного кипящего реактора (ESBWR) [4] на 100 миллионов реакторо-лет, что значительно ниже, чем 1000 событий повреждения активной зоны на 100 миллионов реакторо-лет для реакторов второго поколения BWR/4. [4]
Реактор EPR третьего поколения также был разработан для более эффективного использования урана , чем старые реакторы поколения II, потребляя примерно на 17% меньше на единицу вырабатываемой электроэнергии, чем эти старые реакторные технологии. [5] Независимый анализ, проведенный ученым-экологом Барри Бруком по поводу большей эффективности и, следовательно, меньших материальных потребностей реакторов поколения III, подтверждает этот вывод. [6]
Конструкции реакторов Gen III+ являются эволюционным развитием реакторов Gen III, предлагая улучшения в безопасности по сравнению с конструкциями реакторов Gen III. Производители начали разработку систем Gen III+ в 1990-х годах, опираясь на опыт эксплуатации американских, японских и западноевропейских легководных реакторов . [ необходима цитата ]
Ядерная промышленность начала продвигать ядерный ренессанс , предполагая, что проекты Gen III+ должны решать три ключевые проблемы: безопасность, стоимость и строительная пригодность. Прогнозировалась стоимость строительства в размере 1000 долл. США/кВт, что сделало бы ядерную энергетику конкурентоспособной по сравнению с газовой, а сроки строительства должны были составить четыре года или меньше. Однако эти оценки оказались чрезмерно оптимистичными. [ необходима цитата ]
Заметным улучшением систем Gen III+ по сравнению со вторым поколением является включение в некоторые конструкции пассивных функций безопасности, которые не требуют активного управления или вмешательства оператора, а вместо этого полагаются на гравитацию или естественную конвекцию для смягчения последствий нештатных ситуаций. [ необходима ссылка ]
Реакторы поколения III+ включают в себя дополнительные функции безопасности, чтобы избежать катастрофы, подобной той, что произошла на Фукусиме в 2011 году. Конструкции поколения III+, пассивная безопасность, также известная как пассивное охлаждение, не требуют постоянного действия оператора или электронной обратной связи для безопасного отключения станции в случае чрезвычайной ситуации. Многие из ядерных реакторов поколения III+ имеют ловушку активной зоны . Если оболочки топлива и системы корпуса реактора и связанные с ними трубопроводы расплавятся, кориум попадет в ловушку активной зоны, которая удерживает расплавленный материал и имеет возможность охлаждать его. Это, в свою очередь, защищает последний барьер, здание защитной оболочки . Например, Росатом установил 200-тонную ловушку активной зоны в реакторе ВВЭР в качестве первой крупной части оборудования в здании реактора Руппур 1 , описав ее как «уникальную систему защиты». [7] [8] В 2017 году Росатом начал промышленную эксплуатацию реактора ВВЭР- 1200 энергоблока № 1 НВАЭС -2 в центральной России, что стало первым в мире полноценным пуском реактора поколения III+. [9]
Первые реакторы третьего поколения были построены в Японии в виде усовершенствованных кипящих реакторов . 5 августа 2016 года реактор поколения III+ ВВЭР-1200 /392М был введен в эксплуатацию (первое подключение к сети) на Нововоронежской АЭС-2 в России, [10] который был первым действующим реактором поколения III+. [11]
Несколько других реакторов поколения III+ находятся на поздней стадии строительства в Европе, Китае, Индии и США. Следующими реакторами поколения III+, которые должны были быть введены в эксплуатацию, стали реактор AREVA EPR на атомной электростанции Тайшань (первое подключение к сети 29-06-2018) и реактор Westinghouse AP1000 на атомной электростанции Саньмэнь (первое подключение к сети 30-06-2018) в Китае. [12]
В Соединенных Штатах проекты реакторов сертифицируются Комиссией по ядерному регулированию (NRC). По состоянию на август 2020 года [обновлять]комиссия одобрила семь новых проектов и рассматривает еще один проект, а также продление истекшей сертификации. [13]
Сторонники ядерной энергетики и некоторые из тех, кто исторически был критиком, признали, что реакторы третьего поколения в целом безопаснее старых реакторов. [ необходима цитата ]
Эдвин Лайман , старший научный сотрудник Союза обеспокоенных ученых , оспорил конкретные экономичные проектные решения, принятые для двух реакторов третьего поколения, как AP1000 , так и ESBWR . Лайман, Джон Ма (старший инженер-конструктор NRC) и Арнольд Гундерсен ( консультант по антиядерным технологиям ) обеспокоены тем, что они считают слабыми местами стальной оболочки и бетонного щита, возведенного вокруг AP1000, поскольку его оболочка не имеет достаточных запасов прочности в случае прямого удара самолета. [14] [15] Другие инженеры не согласны с этими опасениями и утверждают, что здание оболочки имеет более чем достаточные запасы прочности и факторы безопасности . [15] [16]
В 2008 году Союз обеспокоенных ученых назвал EPR единственной новой конструкцией реактора, рассматриваемой в Соединенных Штатах, которая «...похоже, имеет потенциал быть значительно более безопасной и защищенной от атак, чем сегодняшние реакторы». [17] : 7
Также возникли проблемы с изготовлением прецизионных деталей, необходимых для поддержания безопасной эксплуатации этих реакторов, из-за перерасхода средств, поломки деталей и чрезвычайно жестких допусков стали, что вызвало проблемы с новыми реакторами, строящимися во Франции на атомной электростанции Фламанвиль . [18]
{{cite web}}: Отсутствует или пусто |url=( помощь )