Kis atomerőművekről. MNT szimpózium. Budapest, december 5-6. mindig is volt törekvés kis blokkokra, mostanában a fő sodor mellett erősödik.

Átírás

1 is atomerőművekről MN szimpózium Budapest, december 5-6. Cserháti András műszaki főszakértő Bevezetés: a kicsi szép Small is beautiful mindig is volt törekvés kis blokkokra, mostanában a fő sodor mellett erősödik. Új atomerőművek építésének akadályai nagy beruházási igények, létesítések elhúzódása, magas pénzügyi-finanszírozási kockázatok, már erre koncentrálnak az antinukleárisok is = biztonság alig találnak fogást, = radioaktív hulladékok a modern erőművekben egyre kevesebb a hulladék; kezelésére fejlett, hatékony megoldások (már nem csak ígéret/terv) 2 1

2 forrás: AEA PRS 12/8/2013 Méretek és statisztikák Atomerőművek méreteloszlása 3 régen kicsik a legtöbb üzemelő ~1000 MW körüli főleg 1100 és 1400 MW épül mostanában Elnevezések SMR egy kis keveredés feloldásakor: az M jelentése Small and Medium Sized Reactors kis és közepes méretű reaktorok Small Modular Reactors kicsi moduláris reaktorok a modul jelentése = egy teljes, önmagában is működőképes, kis kapacitású atomerőmű, = több szorosan egymás mellé építhető 4 2

3 A kicsik száma, súlya Működik M = közepes 131 SMR blokk (30%), Σ59 GWe (16%) kapacitás 26 országban, Építenek M = közepes 14 SMR blokkot (20%) Argentína, ndia, ína, Oroszország, Pakisztán és Szlovákia, Fejlesztenek M = moduláris mintegy 45 féle SMR típust Argentína, Dél-Afrika, Dél-orea, Franciaország, ndia, Japán, anada, ína, Oroszország, USA 5 Előnyök modularitás kis beruházási igény rugalmas telepítés hatékonyság fegyverzetkorlátozás piaci lehetőségek Esélyek és kihívások + Hátrányok engedélyezés akadályai, elhúzódása, = még U-H 2 O típusok is felvetnek szokatlan kérdéseket (integrált kialakítás, passzív hűtés, természetes cirkuláció, több modul egy vezénylőből üzemeltetve) = más üzemanyag, hűtőközeg: még nagyobb eltérések = évek kellenek a HR biztosítására, a hatósági munka kereteinek illesztésére versenyképesség: méretgazdaságtalanság 6 3

4 Mi az integrált kialakítás? Reaktor és egész primer kör egy rendszerint magas és keskeny tartályban GF RH FSz R 7 szokásos SMR Reaktor (fejlesztő/szállító) mpower (B&W + Bechtel) W-SMR (Westinghouse) SMR-160 (Holtec nt) NuScale (NuScale + Fluor) Úszó atomerőmű, (Afrikantov.) ACP100 (CNNC) SMAR (AER) CAREM (CNEA, NVAP) Flexblue (AREVA, DCNS) ípus, teljesítm. MWt/MWe Fontosabb SMR projektek Nyomottvizes projektek ialakítás ntegrált reaktor méret, m 530 / ,9 4,3 800 / ,7 3,5 két modul 446 / 160 ~ / 45 19,8 2,8 nem, hajó 150 / 38 2 L-40S 385 / 120 n. a. 330 / ,5 6,5 100 / ,3 nem, tengerfenék, n.a. / nyomottvizes ~ (Pressurized Water Reactor) Üzemanyag, kampány Moderátor / hőhordozó, paraméterek 69 köteg, ,4 m hossz, 48 hó víz / víz 320 C, 141 bar 89 köteg, víz / víz 2,4 m hossz, 24 hó 310 C, 155 bar 37 köteg, víz / víz 3,7 m hossz, 48 hó 316 C, 155 bar 37 köteg, víz / víz 1,8 m hossz, 24 hó n.a., 128 bar 121 köteg víz / víz, 1,2 m hossz 316 C, 127 bar n. a. víz / víz, 305 C, 150 bar 57 köteg víz / víz, 2 m hossz 360 C, 170 bar 61 köteg, víz / víz, 1,4 m hossz 326 C, 124 bar 15 flotta reaktor víz / víz kis dúsítású U-235 n. a. Hűtés Aktív Passzív P P A P A Státus Épül özeljövő erv É É 8 4

5 Fontosabb SMR projektek Magas hőmérsékletűek és szaporítók Reaktor (fejlesztő/szállító) HR-PM (Csinhua) SC-HGR (AREVA) Fuji MSR (HMSO) G4M (Gen4 Energy nc.) SVBR-100 (AME-Engineering) 4S (oshiba, CREP) ARC-100 (ARC LLL) ípus, teljesítm. MWt/MWe HGR 250 / 105 HGR 625 / 250 BR 450 / 200 FBR 70 / 25 FBR 280 / 100 FBR /10-50 FBR 260 / 100 ialakítás ntegrált reaktor méret, m reaktor + GF 11 3, reaktor, GF 18,5 6,5 6,8 4 nem 2,5 1,5 8,2 4,5 nem ~21 3 nem 15,6 7,1 Üzemanyag, kampány golyós fűtőelem hasáb fűtőelem LiF-BeF 2 -hf 4 -UF 4 nitrid U ,75 %, ~10 év oxid U ,5 %, ~8 év fém U ,9%, ~30 év fém U ,2%, 20 év Moderátor / hőhordozó, paraméterek grafit / He 750 C, 70 bar grafit / He 750 C, 60 bar grafit / folyékony só, 700 C, nincs / Pb-Bi 500 C nincs / Pb-Bi 495 C nincs / Na ~500 C nincs / Na 510 C Hűtés Aktív Passzív Státus Épül özeljövő erv É HGR magas hőmérsékletű, gázhűtésű ~ (High emperature Gas Cooled Reactor) MSR sóolvadék üzemanyag és hőhordozó (Molten Salt Reactor) BR termikus szaporító ~ (hermal Breader Reactor) FBR gyors szaporító ~ (Fast Breeder Reactor). 9 Áttekintés 10 5

6 ezdetek, felfutás ámogatások NAÜ - szakmai segítség a tagországoknak (vevők) DoE - pénzügyi hozzájárulás piacra jutáshoz az amerikai projektgazdáknak (eladók) Hol tartanak a projektek? már épül = az argentin CAREM, = az orosz úszó atomerőmű és = a kínai HR-PM 3 éven belül indulhat = az amerikai mpower, W-SMR, SMR-160, NuScale, = a dél-koreai SMAR, = a francia Flexblue, = az orosz SVBR-100 a többi egyelőre tervek szintjén 11 Épülő típusok - 1 CAREM, Argentína = tengeralattjáró nukleáris hajtására kezdték fejleszteni 1984-ben, bár az a program leállt, a reaktort folytatták, = aktív zóna köré 12 álló gőzfejlesztőt integráltak, = konvektív hűtés (természetes cirkuláció), önműködő nyomástartás, felső gőzpárnával = üzemanyag, 3,4% dúsítás, kiégő méreg, = hidraulikus hajtású szabályozó rudak = 25 MWe a villamos teljesítmény, ha beválik, nagyobb változat is lesz = 70%-ban hazai gyártású = indítás 2016-ra ütemezve, = Szaúd-Arábia érdeklődik iránta, sótalanításhoz. 12 6

7 Épülő típusok - 1 CAREM, Argentína = tengeralattjáró nukleáris hajtására kezdték fejleszteni 1984-ben, bár az a program leállt, a reaktort folytatták, = aktív zóna köré 12 álló gőzfejlesztőt integráltak, = konvektív hűtés (természetes cirkuláció), önműködő nyomástartás, felső gőzpárnával = üzemanyag, 3,4% dúsítás, kiégő méreg, = hidraulikus hajtású szabályozó rudak = 25 MWe a villamos teljesítmény, ha beválik, nagyobb változat is lesz = 70%-ban hazai gyártású = indítás 2016-ra ütemezve, = Szaúd-Arábia érdeklődik iránta, sótalanításhoz Épülő típusok - 2 Úszó atomerőmű, Oroszország = 2 db L-40S típusú, 35 MWe atomjégtörő reaktor = üzemanyaga <20% dúsítású, Al mátrixban USi = csere 3-4 évente (addig a másik reaktor működik), = 12 évente vontatják a központba nagy karbantartásra és kiégett üzemanyag kirakásra = tervező Afrikantov ntézet = az Akagyemik Lomonoszov platformra települ, = vízre bocsájtva 2010-ben a Balti Hajógyárban (Sztpvár) = 2016-os átadás = első telepítési hely: Viljucsinszk, amcsatka = 200 ezer lakos ellátása villannyal, hővel, = kapcsolható hozzá tengervíz sótalanító bárka. 7

8 15 Épülő típusok - 2 Úszó atomerőmű, Oroszország = 2 db L-40S típusú, 35 MWe atomjégtörő reaktor = üzemanyaga <20% dúsítású, Al mátrixban USi = csere 3-4 évente (addig a másik reaktor működik), = 12 évente vontatják a központba nagy karbantartásra és kiégett üzemanyag kirakásra = tervező Afrikantov ntézet = az Akagyemik Lomonoszov platformra települ, = vízre bocsájtva 2010-ben a Balti Hajógyárban (Sztpvár) = 2016-os átadás = első telepítési hely: Viljucsinszk, amcsatka = 200 ezer lakos ellátása villannyal, hővel, = kapcsolható hozzá tengervíz sótalanító bárka. HR-PM, ína 16 Épülő típusok - 3 Ø 60 mm Ø 0,5 mm = hasonló a PBMR-hez (Pebble Bed Modular Reactor), mely Németországból és Dél-Afrikából ered, = magyarul kavicságyas vagy golyós moduláris = névadó a teniszlabda méretű és alakú fűtőelem, grafit mátrixban sok, 3 védőrétegű, 9% dúsított UO 2 szemcse, = félmillió fűtőelem golyó, feleannyi grafit golyót üzem közben cserélnek (alul ki, felül be), átlag 6x kiégetve, = hűtőközeg He, = inherens biztonság (túlmelegedéskor teljesítmény esik), = demonstrációs erőmű építése 2012 végén indult, = 18 modult terveznek = a gyártók szinte kizárólag hazai cégek. 8

9 HR-PM, ína 17 Épülő típusok - 3 Ø 60 mm Ø 0,5 mm = hasonló a PBMR-hez (Pebble Bed Modular Reactor), mely Németországból és Dél-Afrikából ered, = magyarul kavicságyas vagy golyós moduláris = névadó a teniszlabda méretű és alakú fűtőelem, grafit mátrixban sok, 3 védőrétegű, 9% dúsított UO 2 szemcse, = félmillió fűtőelem golyó, feleannyi grafit golyót üzem közben cserélnek (alul ki, felül be), átlag 6x kiégetve, = hűtőközeg He, = inherens biztonság (túlmelegedéskor teljesítmény esik), = demonstrációs erőmű építése 2012 végén indult, = 18 modult terveznek = a gyártók szinte kizárólag hazai cégek. A közeljövő projektjei mpower föld alatti elhelyezés, függőlegesen integrált (alulról fölfelé aktív zóna, szabályozó rudak, gőzfejlesztő, keringtető szivattyúk, nyomástartó). W-SMR föld alatti elhelyezés, függőlegesen integrált (alulról fölfelé aktív zóna, szabályozó rudak, keringtető szivattyúk, gőzfejlesztő, nyomástartó). SMR-160 karcsú, 31 m-re föld alá nyúló reaktortartály, természetes cirkuláció, külső szabályzó rúd hajtások, kívül közvetlenül csatlakozó 2 vízszintes gőzfejlesztő. NuScale föld alatti medencében áll a konténment tartály, benne az alig kisebb reaktortartály, természetes cirkulációs hűtés. SMAR az aktív zóna fölé integrált 8 gőzfejlesztő (ugyanennyi tápvíz és gőz csonk a reaktortartályon!), 4 keringtető szivattyú. SVBR-100 fejlesztője hatósági engedély birtokosa, a prototípus a dimitrovgrádi Reaktorkutató ntézetben létesül. Flexblue partközelben, m mély tengerfenékre süllyesztett, tengeralattjáró szerű modulok, távirányított üzemvitel a partról, kábelen kivezetett villany. 18 9

10 Generation mpower LLC 2013 mpower Flexblue 12/8/2013 Pár kép, felvillantva nyomástartó FSz GF DCNS 2013 SZBV zóna 19 Nem leszerelés, átépítés üres reaktortartály maradna A kiürített boxba 5-6 modul elhelyezve gőzparaméterek hasonlóak: SBVR-ek Dukovanyban? paraméter VVER-440(500) SVBR-100 N th MW N e MW ,5 Q gőz t/h gőz o C 260,4 278 P gőz bar 45,8 67 szekunder kör maradna szeparátorok nem férnek be (jelentős födémáttörés!) 270 t/modul, beszállítás? 18,9 m 10,5 m 20 10

11 Még több kép, adat pl. itt: ~ 50 projekt smertetők cikkek, előadások 21 11