APWR reaktorok bemutatása

1. Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Nukleáris Technikai Intézet APWR reaktorok bemutatása Tervezési feladat prezentáció Gregus Zoltán 2009.05.13.

2. APWR • Mitsubishi Heavy Industries (MHI) fejlesztése

3. 3. generációs PWR • Fejlesztése 1982 óta • Fejlesztése során kitűzött célok: • Biztonságosság további növelés • Gazdaságosság növelése • Jobb rendelkezésre állás • Egyszerűbb üzemeltetés és karbantartás • Radioaktív/veszélyes hulladék kibocsátás csökkentése • Első üzembe lépő blokkok: Tsuruga 3 és 4 (2016 és 2017), Japán • Tervezett üzemidő: 60 év • Típus engedélyeztetés az USA-ban és az EU-ban

4. Főbb műszaki paraméterei • Elektromos teljesítmény: 1530 MW, későbbi blokkokra 1700 MW • Reaktor hőteljesítménye: 4450 MW • 4 hurkos kivitel • Legnagyobb átmérőjű cső belső átmérője: 787,4 mm • UO2 üzemanyag, de MOX befogadására is képes • Álló gőzfejlesztők • 1 turbina/blokk • 1 db ikerházas HP, 3 db ikerházas LP turbina, HP után kétszeres újrahevítés

7. Reaktor • 4 hurkos kivitel • Üzemi nyomás: 155,13 bar • Hidegág hőmérséklete: 287,7 oC • Melegág hőmérséklete: 325 oC • 4451 MWth • Zóna térfogatárama: 103200 m3/h • Zóna körül neutron reflektor • Üzemanyagkazetták száma: 257 (PWR ~190)

10. Üzemanyagkazetta • 17 x 17-es négyszög rács • Pálcák száma: 264 / kazetta • Szabályozó rudak száma: 24 / kazetta • Incore detektoroknak fenntartott hely: 1 / kazetta • Távtartórácsok száma: 11 (felső és alsó: INCONEL 718, a többi Zircaloy-4) • Pálcák aktív hossza: 4,2 m • Pálcák külső átmérője: 9,5 mm • Pasztilla külső átmérője: 8,19 mm • Pálcák burkolata: ZIRLO • Két pálca középvonala közötti távolság: 12,598 mm

12. Szabályozó rudak • Ag (80%)-In (15%)-Cd (5%) • 24 rúd kazettánként • Abszorbens rúd hossza: 4153 mm • Burkolata: rozsdamentes acél • Burkolat külső átmérője: 9,68 mm (nagyobb mint az üa. pálcáké)

13. Kiégő mérgek • Gd oxid az üzemanyagmátrixban (max 10% Gd tartalom) • Bórszilikát üveg kiégő mérget tartalmazó rudak (4050 mm abszorbens hossz) • Induló nagy reaktivitás tartalék lekötésére

14. Hőtechnikai paraméterek • Teljes hőátadó felület a reaktorban: 8500 m2 (hasonló méretű zónával rendelkező átlag PWR esetén 6500 m2) • Lineáris teljesítmény: Zóna átlag: 15,25 kW/m (normál PWR: 17 kW/m) Forró csatornában: 39,7 kW/m • Térfogati teljesítménysűrűség: 89,2 kW/l (PWR: 100 kW/l) • DNBRmin: Forró csatornában: 2,05 (PWR: 2,19) Tervezési üzemzavar során: 1,33 (PWR: 1,24) • Maximális hőmérséklet az üzemanyag középvonalában tervezési üzemzavar során: 2550 oC (PWR: 2595 oC) • Nyomásesés a reaktorban: 3,3 bar (PWR: 4,34 bar)

16. Xenon lengésre való hajlam • Nagy méretű, nagy teljesítményű zóna • Magas zóna: Érzékeny az axiális xenon lengésre (a kampány végén a nagy AO miatt még inkább) • Horizontális lengésekre a stabilitási index negatív egész kampány során (csökkenő amplitúdójú lengések) • Axiális lengésekre: BOC: Negatív stabilitási index Kampány közepén pozitívvá válik! • A lengések könnyedén kezelhetők a szabályozó rudak mozgatásával

17. Zóna üzemzavari hűtő rendszerek • Korábbi PWR konstrukcióktól jelentősen eltér • 4 továbbfejlesztett hidroakkumulátor • Passzív rendszer • Kettős üzemmód: NYZÜHR és KNYZÜHR kiváltása • Betáplálás a hidegágba • 4 biztonsági befecskendezés (SI) • Zóna hosszú távú hűtése • 4 db 50%-os szivattyú • Vészhelyzeti felbórozó rendszer • Feed and bleed • Tápvíz rendszer üzemképtelensége esetén • Leeresztés két meleg ágból a pihentető medencébe • Magas bórtartalmú víz bekeverése a pihentető medencéből SI-n keresztül

19. Zóna üzemzavari hűtő rendszerek • Korábbi PWR konstrukcióktól jelentősen eltér • 4 továbbfejlesztett hidroakkumulátor • Passzív rendszer • Kettős üzemmód: NYZÜHR és KNYZÜHR kiváltása • Betáplálás a hidegágba • 4 biztonsági befecskendezés (SI) • Zóna hosszú távú hűtése • 4 db 50%-os szivattyú • Vészhelyzeti fel bórozó rendszer • Feed and bleed • Tápvíz rendszer üzemképtelensége esetén • Leeresztés két meleg ágból a pihentető medencébe • Magas bórtartalmú víz bekeverése a pihentető medencéből SI-n keresztül

21. Zóna üzemzavari hűtő rendszerek • Korábbi PWR konstrukcióktól jelentősen eltér • 4 továbbfejlesztett hidroakkumulátor • Passzív rendszer • Kettős üzemmód: NYZÜHR és KNYZÜHR kiváltása • Betáplálás a hidegágba • 4 biztonsági befecskendezés (SI) • Zóna hosszú távú hűtése • 4 db 50%-os szivattyú • Vészhelyzeti fel bórozó rendszer • Feed and bleed • Tápvíz rendszer üzemképtelensége esetén • Leeresztés két meleg ágból a pihentető medencébe • Magas bórtartalmú víz bekeverése a pihentető medencéből SI-n keresztül

22. Containment • Tervezési paraméterek: • Tervezési belső nyomás: 4,7 bar • Bizonyítottan 5,4 bar nyomáson sem megy tönkre • Tervezési hőmérséklet: 150 oC • Hőelvonás a containmentből alternatív hűtés segítségével (száraz containment) • Containment teljes mértékben izolálható • Spinkler rendszer nyomáscsökkentésre • Hidrogén koncentráció mérés • Hidrogén égők • Terülő felület a reaktortartály alatt

24. Konklúzió • Biztonságos konstrukció (CDF 2 nagyságrenddel kisebb mint egy jelenlegi PWR-nél) • 39 % termikus hatásfok • Gazdaságilag megalapozott (egyszerűbb felépítés, kisebb fajlagos építési költség és üa. felhasználás) • Kedvező engedélyezési tapasztalatok az USA-ban • Jelenlegi magyar VER-be nem illeszkedik (1700 MW) • DE: • 2030-tól kieső paksi blokkokat pótolhatja • Jó pénzért atomerőmű építés és üzemeltetés más országnak (pl.: Németország, környező országok)

25. Köszönöm a figyelmet Források: • MHI honlap • US-APWR típus engedélyezési dokumentáció • MHI: US-APWR Fuel and core • MHI: US-APWR SA Mitigation