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

APWR Mitsubishi Heavy Industries (MHI) fejlesztése

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

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

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)

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

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)

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

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)

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

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

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

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

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

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)

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