Technologia nuklearna: kiedy przyszłość puka do drzwi
Kompaktowe elektrownie jądrowe: potencjał jest ogromny
Jest mało prawdopodobne, aby reaktory o dużej mocy, na przykład WWER-1200, były zlokalizowane w małych krajach lub na obszarach, gdzie odbiorcy nie mają wystarczającego obciążenia. Reaktory WWER o mniejszej mocy charakteryzują się wyższym kosztem na jednostkę mocy. Dużym zainteresowaniem na rynku będą cieszyły się kompaktowe reaktory małej mocy, które charakteryzowałyby się dobrymi parametrami ekonomicznymi oraz można je było szybko i łatwo zbudować (na przykład w produkcji masowej).
Według definicji (MAEA) małe reaktory to te, które mają moc do 300 MW i składają się z modułów, które są produkowane w fabryce przed dostawą i montażem na miejscu. Wśród nich znajdują się małe reaktory modułowe (SMR).
Obecnie na świecie istnieje już ponad 70 projektów kompaktowych, wielofunkcyjnych reaktorów różnych typów i konstrukcji. Według szacunków brytyjskiego National Nuclear Laboratory światowy rynek SMR do 2035 roku może osiągnąć 65–85 GW i szacowany jest na 250–400 miliardów funtów (300–500 miliardów dolarów).
SMR można budować w celu dostarczania energii elektrycznej do odległych obszarów świata rozwijającego się, na Dalekiej Północy i na pustyni. Na ich bazie można budować fabryki, platformy wiertnicze, bazy wojskowe i kopalnie zaopatrzenia.
Pływająca elektrownia jądrowa – „pływająca” elektrownia jądrowa
I tutaj Rosatom ma obiecujące osiągnięcia - pływające elektrownie jądrowe (FNPP). Pierwsza elektrownia jądrowa tego typu, Akademik Łomonosow, została uruchomiona w 2020 roku w porcie Pevek (rejon Chaunsky, Czukocki Okręg Autonomiczny) i w przyszłości zastąpi elektrownię jądrową Bilibino. Stacja składa się z pływającego bloku energetycznego (FPU), stanowiska lądowego wraz z konstrukcjami oraz konstrukcji hydraulicznych zapewniających bezpieczne parkowanie FPU w obszarze wodnym.
Projekt realizowany jest od 2007 roku. W trybie nominalnym Akademik Łomonosow dostarcza na brzeg 60 MW energii elektrycznej i 50 Gcal/h ciepła. Dodatkową funkcją pływającej elektrowni jądrowej jest odsalanie wody morskiej – od 40 do 240 tys. metrów sześciennych słodkiej wody dziennie.
RITM-200
RITM-200 to rosyjski ciśnieniowy wodny reaktor jądrowy opracowany przez OKBM im. Afrikantov, wykonany według schematu podwójnego obwodu. Przeznaczony do montażu na lodołamaczach jądrowych, pływających elektrowniach jądrowych produkcji ZiO-Podolsk oraz elektrowniach jądrowych małej mocy. Pierwsza elektrownia z dwoma reaktorami dla pierwszego lodołamacza jądrowego Projektu 22220 typu „Arktika” (LK-60Ya) została dostarczona w 2016 roku. Lodołamacz został oddany do użytku w 2020 roku.
RITM-200
Rozwój sytuacji w USA
Reaktor modułowy NuScale
Amerykańska Komisja Dozoru Jądrowego (NRC) ogłosiła zakończenie procesu certyfikacji pierwszego reaktora jądrowego opracowanego przez prywatną firmę NuScale. Rektor jest modułowy, co pozwala na składanie z nich klocków. Produkcja odbywa się metodą przenośnikową w fabryce, skąd reaktor w pełni gotowy do pracy dostarczany jest do klienta na miejsce eksploatacji.
Powstały dwie wersje modułowego minireaktora o mocy 50 MW i 60 MW. Obie instalacje mają stalowy korpus o długości 23 metrów i szerokości 4,5 metra. Pierwsza wersja przechodzi certyfikację w konfiguracji 12 modułów, dostarczając łącznie około 600 MW energii elektrycznej. Moduł taki jest w stanie wyprodukować z wody prawie 50 ton paliwa wodorowego dziennie.
Reaktor modułowy NuScale
mikroreaktor eVinci
Kolejnym projektem jest mikroreaktor eVinci firmy Westinghouse.
Moc eVinci waha się od 200 kW do 15 MW. Jako paliwo planują używać peletów z uranem wzbogaconym do 19,75%. Kampania paliwowa trwa 10 lat, po czym reaktor wysyłany jest do producenta w celu ponownego załadowania.
Westinghouse planuje zbudować pierwszego eVinci w 2024 roku.
Chiny
Reaktor ACP-100 (Longxing) to projekt rozwijany przez chiński koncern CNNC.
Zintegrowany modułowy reaktor wodny ciśnieniowy zaprojektowany w oparciu o istniejące technologie PWR z wykorzystaniem pasywnych systemów bezpieczeństwa. Moc elektryczna wynosi około 100 MW, żywotność 60 lat, częściowe doładowanie odbywa się co dwa lata.
Argentyna
Inne projekty SMR znajdujące się w końcowej fazie budowy obejmują reaktor CAREM o mocy 30 MW(e) w Argentynie.
Reaktor CAREM-25 (Central Argentina de Elementos Modulares) jest modułowym reaktorem demonstracyjnym małej mocy. Zbiornik reaktora CAREM o średnicy 3,2 m i wysokości 11 m został wyprodukowany przez argentyńską firmę IMPSA. Mieści się w nim 12 pionowych generatorów pary wytwarzających parę przegrzaną.
Kampania paliwowa – 510 ef. dni przy pięćdziesięcioprocentowym przeciążeniu rdzenia.
Mikroelektrownie jądrowe (MP)
Według MAEA parlamentarzyści reprezentują ultrakompaktowe elektrownie jądrowe, które można natychmiast zmontować w fabryce i dostarczyć na miejsce jedną ciężarówką.
Stacje takie muszą posiadać samoregulujące systemy bezpieczeństwa biernego, które nie wymagają dużej liczby personelu konserwacyjnego. Nie można ich podłączyć do sieci elektrycznej, można je transportować z miejsca na miejsce i używać w różnych warunkach.
Moc - około 10 MW (e) przy minimalnym okresie ładowania paliwem wynoszącym 10 lub więcej lat w trybie całodobowym i ciągłym dostarcza energię elektryczną do ponad 5 domów.
Obecnie prywatne firmy i grupy badawcze w różnych krajach świata opracowują kilkanaście projektów MR.
Rosja: projekty mikroreaktorów
Projekt „Półka-M”
Rosatom planuje do 10 roku wybudować na Czukotce pierwszy na świecie mikroreaktor Shelf-M o mocy 2030 MW. Półka jest opracowywana przez NIKIET.
Projekt SVET-M
„Gidropress” opracowuje reaktor czwartej generacji dla elektrowni jądrowych małej mocy (LNP) „SVET-M” (reaktor ołowiowo-bizmutowy z naturalnym obiegiem chłodziwa – modułowy).
Według szefa działu Gidropress Siergieja Laakisheva opracowywane są opcje w szerokim zakresie mocy elektrycznej: od 1 do 50 MW. Najbardziej rozwinięty projekt dotyczy mocy 10 MW.
Wysokość reaktora wynosi około 5 m, co pozwala na dostarczenie reaktora dowolnym środkiem transportu. Czynnikiem chłodzącym jest eutektyczny stop ołowiu i bizmutu. Korpus stanowi monoblok, w którym znajduje się zarówno rdzeń, jak i generatory pary. Woda dostaje się do obudowy i wychodzi przegrzana para. Reaktor pracuje w obiegu naturalnym, w obiegu pierwotnym nie ma pomp. Obudowa nie jest obciążona ciśnieniem i posiada pasywne chłodzenie rdzenia.
Stop ołowiu z bizmutem znajduje się w zbiorniku reaktora pod ciśnieniem atmosferycznym i nie oddziałuje chemicznie ani z powietrzem atmosferycznym, ani z wodą.
SVET-M należy do czwartej generacji reaktorów bezpieczeństwa.
Reaktor Aurora (USA)
Jednym z projektów na ukończeniu jest reaktor szybkiego widma Aurora o mocy 1,5 MW(e), nad którym pracuje Oklo.
Reaktor został zaprojektowany na zasadzie funkcjonowania i samoregulacji przede wszystkim ze względu na naturalne procesy fizyczne, co wiąże się z zastosowaniem w nim bardzo małej liczby ruchomych elementów – w celu zwiększenia bezpieczeństwa. Będzie wykorzystywać paliwo przetworzone o wysokiej zawartości niskowzbogaconego uranu (HALEU), a elektrownia jądrowa będzie mogła pracować przez dziesięciolecia bez konieczności tankowania.
Istnieje inny specyficzny obszar AE - na potrzeby wojskowe. Kierunek ten znajduje odzwierciedlenie w materiale na VO: „Opcja dla wojska: elektrownie jądrowe małej mocy”.
Problemy konwencjonalnego (otwartego) jądrowego cyklu paliwowego: niedobór uranu-235
Większość obecnych elektrowni jądrowych wykorzystuje neutrony termiczne (lub powolne), wykorzystując wodę jako chłodziwo.
Stosowanym paliwem jest rzadszy w przyrodzie uran-235 (mniej niż 1%), który ulega rozszczepieniu pod wpływem neutronów termicznych. Bardziej powszechny uran-238 nie może wywołać reakcji łańcuchowej, ponieważ w przypadku rozszczepienia w każdym pokoleniu pojawi się mniej neutronów niż w przeszłości: reakcja wygaśnie.
Schemat typowego otwartego cyklu jądrowego pokazano na poniższym rysunku:
Obecnie na świecie występują niedobory wydobywanego uranu. Według Czerwonej Księgi 2020 (Czerwona Księga, publikacja Agencji Energii Jądrowej – NEA – i MAEA) na dzień 1 stycznia 2019 r. wydobycie uranu z kopalń pokrywało 90% światowego zapotrzebowania na energię jądrową. W 2021 roku wydobyto 48,3 tys. ton uranu, a zapotrzebowanie działających elektrowni jądrowych wyniosło 62,4 tys. ton (77,4%).
Deficyt pokrywany jest uranem z zasobów państwa i przedsiębiorstw, poprzez przerób wypalonego paliwa jądrowego; nisko wzbogacony uran wytwarzany przez rozcieńczenie wysoko wzbogaconego uranu, a także uran z ponownie wzbogaconych ogonów wzbogacających. Ogony uranu – sześciofluorek zubożonego uranu – są produktem ubocznym przetwarzania sześciofluorku uranu na wzbogacony uran.
Dotychczas stosowana technologia dyfuzji gazu do separacji uranu 235 była mniej wydajna w porównaniu z nowoczesną technologią wirówki gazowej. Dlatego nawet połowa jego naturalnej objętości pozostała w ogonach uranowych.
MAEA szacuje, że do 2040 r., w zależności od tempa rozwoju energetyki jądrowej, światowe zapotrzebowanie na uran będzie wynosić od 56 640 ton uranu rocznie w scenariuszu niskiego popytu do 100 224 ton uranu rocznie w scenariuszu wysokiego popytu.
Według stanu na 1 stycznia 2019 r. potwierdzone zasoby uranu na całym świecie wynoszą 8 070 400 ton. Wniosek: w dającej się przewidzieć przyszłości światowe zasoby uranu wystarczą do rozwoju światowej energetyki jądrowej.
Jednocześnie ożywienie w energetyce jądrowej napotkało problem lokalnego niedoboru uranu. W 2023 r. ceny uranu wzrosły o 30% do około 62 dolarów za funt, co uczyniło uran atrakcyjnym aktywem. Jak pisze profinance.ru:
„Niedobory uranu wystąpiły na całym świecie, ale są szczególnie zauważalne w krajach zachodnich” – dodał.
„Teraz rynek ponownie musi zwiększyć produkcję, ale nie stanie się to ani szybko, ani łatwo”.
Przetwarzanie odpadów i mieszane paliwo uranowo-plutonowe (paliwo MOX)
Wypalone paliwo jądrowe (SNF) gromadzi się przez dziesięciolecia w specjalnych magazynach i jest jedynie częściowo przetwarzane.
Tylko kilka krajów na świecie przetwarza wypalone paliwo (RAW) na skalę przemysłową – Rosja, Francja, Wielka Brytania, Indie i wiele krajów opanowało te technologie.
Zakład przerobu Mayak SNF (Rosja)
Głównym zadaniem energetyki jądrowej jest wykorzystanie w cyklu paliwowym uranu-238, który stanowi ponad 99% uranu naturalnego, poprzez produkcję z niego plutonu.
Do tego służą reaktory na neutrony szybkie, w których oprócz uranu-235 można zastosować także uran-238, który po rozszczepieniu zamienia się w rozszczepialny izotop plutonu, nadający się jako paliwo zarówno do reaktorów termicznych, jak i prędkich. Ale na świecie jest niewiele takich reaktorów (patrz poniżej).
Schemat powstawania plutonu 239 z uranu 238
Innym sposobem wykorzystania uranu-238 jest paliwo MOX (paliwo mieszane), w którym nie wykorzystuje się już rzadkiego uranu-235. Składa się z mieszaniny kilku rodzajów tlenków materiałów rozszczepialnych, głównie mieszaniny tlenków plutonu i uranu naturalnego, uranu wzbogaconego lub uranu zubożonego – (U, Pu)O2. Zawartość PuO2 może wahać się od 1,5% wag. % do 25–30% wag. % w zależności od rodzaju reaktora jądrowego.
Surowcem do produkcji pelletu paliwowego MOX jest dwutlenek plutonu, uzyskiwany podczas przetwarzania wypalonego paliwa jądrowego (napromieniowanego paliwa jądrowego) oraz tlenek uranu-238, powstający z wtórnych „ogonów” produkcji wzbogacania.
MOX może być stosowany jako paliwo dodatkowe w konwencjonalnych lekkowodnych reaktorach termicznych na neutrony, jednak jego zastosowanie jest bardziej efektywne w reaktorach na neutrony prędkie (BN), w których Rosja ma niekwestionowaną przewagę.
MOX zapewnia „spalanie” odpadów plutonu i wypalonego paliwa jądrowego, wykorzystanie odpadów nuklearnych oraz rozbudowę bazy paliwowej (oszczędność rudy uranu).
We wrześniu 2022 roku Rosatom przeprowadził testy innowacyjnego paliwa MOX na bloku energetycznym nr 4 elektrowni jądrowej w Biełojarsku z reaktorem BN-800, osiągając 100 proc. mocy.
Pod koniec 2022 roku w Syberyjskim Kombinacie Chemicznym w Siewiersku (JSC SCC) wyprodukowano i odebrano doświadczalne zespoły paliwowe do reaktora BN-600 z prętami paliwowymi typu BN-1200. TVEL zawierają mieszankę paliwa uranowo-plutonowego o gęstym azotku (paliwo SNUP), a ich testy mają zostać przetestowane w 2023 r. w reaktorze BN-600 w elektrowni jądrowej Biełojarsk.
Francja, aby ograniczyć gromadzenie się odpadów, wykorzystuje przerób wypalonego paliwa jądrowego i produkuje zespoły paliwowe MOX, jednak paliwo to jest znacznie droższe niż paliwo wytwarzane ze wzbogaconego uranu naturalnego.
Zakład przerobu SNF, Francja
Rozwój technologii reaktorów wodnych ciśnieniowych: WWER-S i WWER-SKD (Rosatom)
Do wad elektrowni jądrowych należy niższa wydajność. W przypadku projektu WWER-1200 wydajność wynosi 36% (projekt NPP-2006). Jednocześnie francuski reaktor EPR-1600 (europejski reaktor ciśnieniowy) ma wydajność 37%, a chiński reaktor SHIDAO BAY 4. generacji (patrz poniżej) ma wydajność 44%.
Jak pisze atomowy ekspert:
„Sprawność nowoczesnych instalacji jądrowych można zwiększyć do 45% poprzez przejście na chłodziwo wodne o parametrach nadkrytycznych lub zastosowanie chłodziwa gazowego w obiegu pierwotnym sodowym, ołowiowo-bizmutowym, ołowiowym, a w obiegu wtórnym podgrzaną do parametrów nadkrytycznych wodą ...znana jest przewaga wody nad innymi chłodziwami, dlatego perspektywa opracowania reaktora wodnego jest kusząca.”
Rosatom rozwija nowe projekty WWER:
1. „VVER-S” - reaktor z regulacją widmową (opracowany przez OKB „Gidropress”). Straty neutronów w wodzie w dużej mierze zależą od stosunku objętości zajmowanej przez wodę do objętości zajmowanej przez uran, co nazywa się stosunkiem woda-uran. Regulacja widmowa (SR) polega na rezygnacji z regulacji ciekłego boru i sterowania reaktorem poprzez zmianę stosunku wody do uranu w rdzeniu poprzez wprowadzanie i usuwanie tam wypieraczy podczas kampanii paliwowej.
SR umożliwia wytworzenie na początku kampanii twardszego widma neutronów i wykorzystanie neutronów, które są absorbowane w konwencjonalnych WWER, na produkcję nowych materiałów rozszczepialnych. W WWER-S zamiast być absorbowane w kwasie borowym, nadmiar neutronów jest absorbowany w uranie-238, w wyniku czego powstaje pluton, który wykorzystuje się jako nowe paliwo, co jest krokiem w kierunku stworzenia „cyklu zamkniętego”. W miarę wypalania się rdzenia wyporniki są usuwane i zastępowane wodą. Pod koniec kampanii paliwowej WWER-S działa jak zwykły WWER.
WWER-S może pracować zarówno w otwartych, jak i zamkniętych cyklach paliwowych. Obecnie w reaktorach lekkowodnych do rdzenia można załadować nie więcej niż 50% paliwa MOX. CP pozwala na załadowanie reaktora lekkowodnego rdzeniem składającym się wyłącznie z paliwa MOX.
Pierwszy na świecie WWER-S zostanie zbudowany w Rosji za kołem podbiegunowym, niedaleko istniejącej elektrowni jądrowej w Kolie do 2035 roku. Technologia ta może obniżyć koszty budowy elektrowni jądrowych o 15% i zużycie paliwa o 30%. Reaktor może być całkowicie załadowany paliwem MOX.
2. Równie ambitnym projektem jest stworzenie WWERów o nadkrytycznych parametrach ciśnienia chłodziwa w obwodzie pierwotnym – są to WWER-SKD, zaliczane do reaktorów IV generacji.
Wśród zalet: wyższy współczynnik wypalenia, optymalizacja naturalnego zużycia uranu; wzrost wydajności do 44-45%; wzrost nagrzania rdzenia z 280 do 540°C i w konsekwencji zmniejszenie przepływu chłodziwa; zmniejszenie jednostkowych kosztów kapitałowych budowy bloku energetycznego.
Głównym problemem jest znalezienie odpowiednich materiałów i rozwiązań technicznych. Reaktor może być także całkowicie załadowany paliwem MOX. Planowane jest utworzenie reaktora SKD małej mocy. Ze względu na ograniczenia objętościowe przegląd rosyjskiego programu nuklearnego stanowi odrębny materiał.
Dwuskładnikowa energia jądrowa z zamkniętym cyklem paliwa jądrowego (CNFC)
Zgodnie z koncepcją Rosatomu dwuskładnikowa energia jądrowa w połączeniu z zamkniętym jądrowym cyklem paliwowym (CNFC) zapewni zasadnicze rozwiązanie dwóch głównych problemów energetyki jądrowej: postępowania z wypalonym paliwem jądrowym, odpadami radioaktywnymi (RAW) oraz zwiększeniem efektywności wykorzystania naturalnego uranu.
Aby rozwiązać ten problem, Rosatom planuje stworzyć kompleks energetyczny dwóch typów reaktorów: reaktorów chłodzonych wodą z kontrolą widmową (VVER-S) i neutronów szybkich (BN): pilotażowo-demonstracyjny (BREST-OD-300) i mocy ( opracowywane są dwie opcje: BN‑1200M z chłodziwem sodowym i BR‑1200 z chłodziwem ołowiowym).
Zastosowanie WWER-S zapewni oszczędność uranu naturalnego podczas pracy elektrowni jądrowych, a reaktory BN umożliwią efektywne wykorzystanie wypalonego paliwa, jego przerób i produkcję nowego paliwa (MOX, SNUP).
Zadanie stworzenia CNFC rozwiązują nasze projekty reaktorów na neutrony szybkie w elektrowni jądrowej w Belojarsku oraz projekt Breakthrough, który łączy dwa typy reaktorów termicznych i reaktorów na neutrony szybkie (BN) w jednym kompleksie energetycznym.
Projekt „Przełom”
Na bazie Syberyjskiego Kombinatu Chemicznego powstaje Doświadczalny Demonstracyjny Kompleks Energetyczny, w którym powstanie zakład wytwarzania i przetwarzania paliw oraz unikalny innowacyjny reaktor na neutronach szybkich z chłodziwem ołowiowym BREST-OD-300. Trwają także prace nad reaktorem na neutrony sodowe BN-1200.
Jednak wszystkie te projekty wymagają opracowania nowych, niezwykle skomplikowanych rozwiązań technicznych i projektowych.
Zamknięty cykl paliwowy – CNFC (ideały i rzeczywistość)
Reprodukcja paliwa jądrowego w CNFC może odbywać się wyłącznie w reaktorze na prędkie neutrony, w którym można zastosować uran-238.
Jeśli pluton-239 zostanie załadowany do rdzenia reaktora i otoczony strefą rozmnażania uranu-238, to po wychwyceniu neutronów wylatujących z rdzenia uran-238 zamieni się w „nowy” pluton-239.
Schemat reprodukcji plutonu-239 z uranu-238 w reaktorach w BN, Źródło: proatom.ru
Ale tutaj wszystko nie jest takie proste.
Woda, która służy jako chłodziwo w konwencjonalnych reaktorach, nie nadaje się tutaj - spowalnia neutrony, a potrzebne są szybkie cząstki.
Substancją, która w temperaturach panujących w reaktorze byłaby cieczą i która nie absorbowałaby ani nie moderowała neutronów, mógłby być ciekły sód, który zwykle stosowany jest w reaktorach BN jako chłodziwo. Jednak użycie sodu znacznie komplikuje technologię, powoduje, że budowa jest droższa i pojawia się problem rozprzestrzeniania broni jądrowej. broń z powodu produkcji plutonu.
Aby zamknąć cykl, niezbędny jest proces przetworzenia i wyprodukowania nowych zespołów paliwowych z wysoce radioaktywnych zespołów wypalonego paliwa, który jest dość kosztowny i skomplikowany (wymaga zdalnego, zautomatyzowanego i specjalistycznego przetwarzania).
Według wielu ekspertów (profesor I. N. Ostretsov, S. V. Korovkin, JSC Atomenergoproekt itp.) program ten ma wiele trudności. Aby otrzymać pluton, potrzeba go również w znacznych ilościach podczas wstępnego montażu, a tempo „generowania” nowego plutonu jest dość niskie. W związku z tym produkcja plutonu jest ograniczona jego zasobami, które można uzyskać w wyniku ponownego przetworzenia wypalonego paliwa jądrowego lub ze składów broni.
Ze względu na trudności niemal wszędzie tam, gdzie budowano reaktory powielające (reaktory reprodukcyjne), albo je zamknięto, albo nie zbudowano.
Rosja jest jedynym krajem na świecie, w którym pracują jednocześnie dwa przemysłowe reaktory na neutrony szybkie z chłodziwem sodowym - są to reaktory BN-600 i BN-800 w elektrowni jądrowej w Biełojarsku. Jednak eksploatacja tych stacji, ze względu na wspomniane trudności techniczne, nie była łatwa.
Ponadto opracowywany jest innowacyjny reaktor na neutrony prędkie z chłodziwem ołowiowym BREST-OD-300.
Dlaczego więc to wszystko?
Rosja może stworzyć taki reaktor, opracowując innowacyjne technologie i wyprzedzając wiele krajów, ale nie jest faktem, że uda mu się go upowszechnić.
Jednak Chiny również podążają tą samą ścieżką „rozwoju innowacji”.
elektrownia jądrowa Xiapu
Elektrownia jądrowa Xiapu to elektrownia jądrowa budowana w hrabstwie Xiapu w prowincji Fujian w Chinach, na wyspie Changbiao w ramach chińskiego planu mającego na celu osiągnięcie zamkniętego cyklu paliwa jądrowego. Jest to projekt demonstracyjny reaktora IV generacji China National Nuclear Corporation (CNNC).
Ta elektrownia jądrowa jest również znana pod nazwą swojego reaktora jako CFR-600 (China Fast Reactor 600). „China Fast Reactor 600” to basenowy reaktor jądrowy BN z chłodziwem sodowym. Budowa reaktora rozpoczęła się pod koniec 2017 roku. Moc reaktora wyniesie 1 MW – cieplna i 500 MW – elektryczna. Dostawcą paliwa będzie spółka TVEL, spółka zależna Rosatomu, zgodnie z umową podpisaną w 600 roku.
W tym samym miejscu w grudniu 2020 r. rozpoczęto budowę reaktora CFR-600 o mocy 600 MW, a planowana jest budowa czterech reaktorów CAP4 o mocy 1000 MW.
Shidaowan NPP – innowacyjny reaktor IV generacji
Elektrownia jądrowa Shidaowan, najnowsze osiągnięcie chińskich elektrowni jądrowych, powinna stać się pierwszą na świecie elektrownią jądrową czwartej generacji. W 2021 roku do sieci przyłączono pierwszy blok energetyczny SHIDAO BAY. Jednostka obsługuje dwa unikalne reaktory i jedną turbinę. Wykorzystuje się tu reaktory chłodzone gazem HTR-PM (w naszej klasyfikacji HTGR – wysokotemperaturowe reaktory chłodzone gazem).Po raz pierwszy na świecie jako chłodziwo zastosowano hel, a grafit jako moderator.
Paliwo - załadunek 245 000 kulek - kuliste pręty paliwowe o średnicy 6 cm wykonane z grafitu przeplatanego paliwem z uranu ceramicznego, zawierające 7 g paliwa wzbogaconego do 8,5% Paliwo jest w stanie magazynować zawartość radioaktywną w temperaturach do 1°C , która jest wyższa od wartości awaryjnych.
Jest to jednostka eksperymentalna, łączna moc turbiny napędzającej oba reaktory jest niewielka – 210 MW. Główną zaletą tej technologii jest wysoka temperatura płynu chłodzącego, około 750 stopni, co pozwala uzyskać wyższą sprawność jednostki napędowej, około 44%. Jednostka może służyć jako źródło ciepła do ogrzewania miast, odsalania wody lub produkcji wodoru.
W listopadzie 2021 roku Chiny ogłosiły zakończenie testu reakcji łańcuchowej w drugim reaktorze elektrowni Shidaowan, a w grudniu 2022 roku oba reaktory osiągnęły pełną moc 240 MW.
Jak stwierdził Lu Hua Kuan, prezes Instytutu Badań Jądrowych Huaneng:
„Reaktory HTR charakteryzują się najwyższymi temperaturami roboczymi ze wszystkich dostępnych typów reaktorów i są także jedynymi reaktorami, które mogą wytwarzać ciepło procesowe o bardzo wysokiej temperaturze. W najbliższej przyszłości reaktory HTR mogą zostać wykorzystane jako nowa generacja zaawansowanych reaktorów i uzupełnią chińską energetykę jądrową w zakresie małych i średnich modułowych bloków jądrowych.
Jego zdaniem reaktory te mają dobry potencjał eksportowy do krajów i regionów, w których występuje niedobór słodkiej wody oraz do krajów, w których lokalne systemy elektroenergetyczne nie są przystosowane dla elektrowni jądrowych o mocy powyżej 1 MW.
Oprócz HTR-PM Chiny oferują większą wersję, HTR-PM600, z pojedynczą turbiną o mocy 650 MW zasilaną przez sześć małych reaktorów.
Do wad HTGR, zdaniem atomicexpert, należy zaliczyć objętość wypalonego paliwa, która jest o rząd wielkości większa niż w przypadku reaktorów lekkowodnych, natomiast powtórne przetwarzanie wypalonego paliwa jest trudne: przemysłowe technologie oddzielania moderatora od rdzeni i wydobywania materiał rozszczepialny nie został przetestowany. Reaktor zawiera dużą ilość napromieniowanego grafitu, którego metody usuwania są dość złożone.
Ogólny przegląd stanu energetyki jądrowej na świecie i jej perspektyw przedstawiono w artykule na VO „Fukushima i Czarnobyl, turbiny wiatrowe i panele słoneczne? Zapomnijcie: świat czeka na renesans energii nuklearnej”.
O ogólnej sytuacji w elektroenergetyce oraz problematyce rozwoju odnawialnych źródeł energii (OZE) mowa jest w artykule VO „Czysta Energia” jako geostrategia: czy turbiny wiatrowe i panele słoneczne uratują klimat.”
Nasze kanały informacyjne
Zapisz się i bądź na bieżąco z najświeższymi wiadomościami i najważniejszymi wydarzeniami dnia.
informacja