Блок АЭС «Рингхальс-1» был окончательно остановлен 31 декабря после 44 лет эксплуатации, через год после закрытия блока АЭС «Рингхальс-2». Контрольный пакет акций компании-оператора АЭС «Ringhals AB» принадлежит компаниям «Vattenfall» (70,4%) и «Sydkraft Nuclear Power» (29,6%).

Блок АЭС «Рингхальс-1» был построен компанией «Asea Atom» в период с 1969 по 1975 год. В 1976 г. он был введен в эксплуатацию и поставил 220 ТВт·час электроэнергии в электрическую сеть Швеции. На блоке АЭС «Рингхальс-1» действовал реактор с кипящей водой (BWR) электрической мощностью 910 МВт. Три других блока АЭС «Рингхальс» имеют реакторы с водой под давлением (PWR) компании «Westinghouse», включая закрытый в настоящее время блок АЭС «Рингхальс-2» электрической мощностью 960 МВт. Ожидается, что блоки АЭС «Рингхальс-3 и -4» электрической мощностью 1100 МВт будут работать до начала 2040-х годов.

Первоначально предполагалось, что блоки АЭС «Рингхальс-1 и -2» будут работать в течение 50 лет, до 2025 и 2026 годов, но в 2015 г. совет директоров компании «Vattenfall» принял решение об их досрочном закрытии из-за низких цен на электроэнергию и необходимости крупных инвестиций в ремонт.

АЭС «Рингхальс» до закрытия обеспечивала 20% производства электроэнергии в Швеции, но теперь будет вырабатывать только 12%. До закрытия на АЭС работали около 1600 человек. Сейчас их 1179 человек, и к 2022/23 году намечено оставить от 850 до 900 человек.

На АЭС «Рингхальс» был закрыт шестой реактор в Швеции. Блоки АЭС «Барсебек-1 и -2» с реакторами BWR, принадлежащие компании «Sydkraft», были закрыты в 1999 и 2005 годах, а блоки АЭС «Оскарсхамн-1 и -2» также с реакторами BWR, принадлежавшие компании OKG, были закрыты в 2016 и 2017 годах. В Швеции в настоящее время имеется три АЭС с шестью действующими реакторами, включая АЭС «Рингхальс» в Халланде с двумя реакторами, АЭС «Форсмарк» в Аппланде с тремя реакторами BWR и АЭС «Оскарсхамн» в Смоланде с одним реактором BWR.

Nuclear Engineering International, 4.1.2021

Компания «Framatome» сотрудничает с компанией «General Atomics» для исследования применения карбида кремния в конструкциях ядерного топлива для реакторов с кипящей водой (BWR). Усовершенствованные конструкции ядерного топлива с использованием карбида кремния в топливном канале повысят безопасность и топливную эффективность работы АЭС. Компания «Framatome» проводит это исследование в рамках своей программы  по усовершенствованному противоаварийному топливу PROtect (enhanced accident tolerant fuel, EATF).

Сотрудничество с компанией «General Atomics» – это еще один пример стремления компании «Framatome» к совершенству в работе за счет привлечения отраслевых экспертов для совершенствования современных конструкций топлива. Отрасль извлекает выгоду из исследований и инноваций, основанных на обширном и разнообразном опыте, необходимом для поддержки конкурентоспособного производства электроэнергии с низким уровнем выбросов углерода.

Компании «Framatome» и «General Atomics» будут испытывать материалы на основе карбида кремния для применений в топливных каналах, чтобы облегчить удаление приблизительно 40% металлического циркония в топливных конструкциях реактора BWR.

Карбид кремния может заменить сплавы циркония без вредного влияния на эффективность использования топлива. В то же время он обеспечивает значительную стойкость к температуре и окислению, что значительно снижает количество водорода, который может образоваться в случае тяжелой аварии. В результате ожидается, что карбид кремния обеспечит значительное снижение риска и повышение безопасности топлива реактора BWR.

Компания «General Atomics» вместе с компанией «Framatome» может исследовать новые применения композита SiGATM с карбидом кремния. Компания «General Atomics» ожидает вывода этого важного продукта на рынок, помогая улучшить производительность и экономичность реакторов по всему миру.

В 2019 г. компания «Framatome» поставила топливные сборки с технологиями PROtect EATF для двух реакторов в США и одного европейского реактора. Эти сборки включали в себя оболочку с покрытием из хрома и гранулы с улучшенным содержанием хрома.

Nuclear Power Daily, 21.02.2020

Компания «Tohoku Electric Power» получила предварительное разрешение регулирующего органа для ввода в действие реактора на АЭС «Онагава-2». Реактор был поврежден в результате землетрясения и цунами, которые привели к аварии на АЭС «Фукусима-I».

Компания «Tohoku Electric Power» сообщила, что получила первое разрешение Японского агентства по ядерному регулированию для перезапуска реактора АЭС «Онагава-2» при условии проведения общественных консультаций.

АЭС «Онагава» была самой близкой из японских АЭС к эпицентру землетрясения магнитудой 9 баллов в марте 2011 г., которое вызвало цунами. АЭС была затоплена цунами, но система охлаждения осталась неповрежденной, защищая реакторы от угрозы расплавления, аналогичной тому, что произошло на АЭС «Фукусима-I».

Перед перезапуском потребуются дополнительные разрешения, а также согласие местных властей, что не гарантируется. Реактор с кипящей водой (BWR) имеет такую же базовую конструкцию, как и реакторы АЭС «Фукусима-I», где произошло расплавление.

Компания «Tohoku Electric Power» рассчитывает потратить 340 млрд иен (3,1 млрд долларов) на повышение безопасности на АЭС «Онагава», включая сооружение стены длиной 800 метров и высотой 29 метров над уровнем моря, чтобы защитить АЭС от цунами. Перезапуск реактора АЭС «Онагава-2» позволит сэкономить 35 млрд иен (0,32 млрд долл.) в год.

Авария на АЭС «Фукусима-I» привела к останову 54 действующих реакторов в Японии, которые обеспечивали почти треть электроэнергии Японии. Все должны были быть повторно лицензированы в соответствии с новыми стандартами после того, как авария выявила эксплуатационные и нормативные недостатки. Хотя одобрение станет стимулом для возрождающейся атомной промышленности Японии, в этом секторе все еще не будет достигнута поставленная правительством цель по обеспечению к 2030 г. поставки как минимум одной пятой электроэнергии в стране.

Были перезапущены 9 реакторов, все они реакторы с водой под давлением, расположенные далеко от Токио, в то время как на АЭС «Фукусима-I» использовалась более старая технология реакторов BWR.

Источник: Reuters, 27.11.2019

Японские энергокомпании «Tokyo Electric Power Company» (TEPCO) и «Chubu Electric Power Company» подписали базовое соглашение с компаниями «Hitachi» и «Toshiba» для обсуждения потенциального сотрудничества в области кипящих реакторов (BWR).

 

В совместном заявлении указано, что до сих пор четыре компании обменивались мнениями и информацией по таким темам, как улучшение эксплуатации и технического обслуживания в ядерной энергетике, укрепление производственных и инженерных возможностей в целях повышения безопасности и экономической жизнеспособности, а также совершенствование своих бизнес-структур. В результате этих обменов мнениями было подписано базовое соглашение, основанное на консенсусе в отношении общего направления продвижения дискуссий о сотрудничестве между четырьмя компаниями в целях создания устойчивых бизнес-операций для безопасной и экономичной эксплуатации реакторов BWR, а также для строительства и эксплуатации АЭС. Еще одной потенциальной областью сотрудничества будет создание устойчивой бизнес-структуры для поддержания и развития людских ресурсов, технологий и цепочек поставок.

Обсуждения будут сосредоточены на консолидации технологий и ноу-хау, разработанных каждым производителем и электроэнергетической компанией, чтобы создать основу для безопасного и эффективного строительства, эксплуатации, технического обслуживания и возможного вывода из эксплуатации АЭС. Компании также обсудят вопросы централизации исследований и технологических разработок для проектирования новых безопасных реакторов, которые будут способствовать долгосрочному стабильному энергоснабжению, а также эффективному использованию активов и человеческих ресурсов.

Компании TEPCO и «Chubu» эксплуатируют реакторы BWR, включая усовершенствованные реакторы с кипящей водой (ABWR). Компания «Chubu» владеет АЭС «Хамаока» в префектуре Сидзуока, а компания TEPCO владеет АЭС «Касивадзаки-Карива» в префектуре Ниигата.

Проект реактора ABWR был разработан совместно компаниями GE, «Hitachi» и «Toshiba» до слияния компаний GE и «Hitachi» и основан на концепции компании GE по реакторам BWR. В коммерческих целях в Японии были построены и эксплуатируются четыре блока – АЭС «Касивадзаки-Карива-6 и 7», «Хамаока-5» и «Сика-2». Еще два реактора находятся в стадии строительства в Японии, в то время как строительство двух реакторов ABWR на тайваньской площадке «Ланмэнь» было приостановлено. Реакторы ABWR теперь предлагаются компаниями «GE-Hitachi», «Hitachi-GE Nuclear Energy, Ltd» и «Toshiba» в нескольких разных версиях.

Источник: World Nuclear News, 28.8.2019

 

Компания «Framatome» получила шесть патентов за инновации, которые решают уникальные задачи в ядерной энергетике. Патенты охватывают изобретения, направленные на повышение безопасности и эксплуатационных качеств на объектах ядерной энергетики.

Эксперты компании «Framatome» по топливу получили три патента за работу по поддержке высокоэффективного, более безопасного топлива.

• Пластина для дистанционирующей решетки ядерной топливной сборки. Эта пластина дистанционирующей решетки состоит из конструкции интегрированной пружины и зубчатой передней кромки. Эти особенности улучшают характеристики топлива, уменьшая риск попадания обломков в пространство, снижая коррозию и поглощение нейтронов.
• Композитная оболочка топливного стержня. В этой инновационной оболочке используются слои керамического волокна на внешней поверхности и внутри оболочки топливного стержня для лучшей, более безопасной и более эффективной работы установки.
• Оболочка топливного стержня, включающая слои металлического наноматериала. Эта технология предусматривает покрытие топливного стержня одним или несколькими слоями наноматериала. Во время обычной работы этот метод повышает износостойкость топлива за счет уменьшения подверженности истиранию обломками, что является одной из наиболее распространенных проблем с топливом в реакторе с водой под давлением. Кроме того, покрытие с повышенной термостойкостью снижает или задерживает окисление стержней во время аварийных ситуаций.

Эксперты в подразделения компании «Framatome», которое работает над повышением доступности и конкурентоспособности ядерных установок во всем мире, также получили три патента.

• Штыревой зажим кронштейна конца распределительного устройства для питательной воды реактора с кипящей водой. Этот предварительно собранный зажим снижает износ компонентов, которые обеспечивают опору распределительного устройства питательной воды, что обеспечивает равномерное распределение воды при ее поступлении в корпус реактора. Инновация увеличивает срок службы детали и поддерживает долговечность при эксплуатации оборудования.
• Методика выемки грунта и ремонта сварных швов трубопровода и форсунок реактора с водой под давлением. Эта методика ремонта обеспечивает надежное решение для частичной замены сопел трубопроводов реактора и сопел корпуса. Этот инновационный подход значительно уменьшает объем сварного шва по сравнению со стандартным подходом, сокращая необходимое время и риски, связанные с ремонтом компонентов.
• Внутренний диаметр механизма привода управляющего стержня с кольцевым кавитационным упрочнением сверхвысокого давления. Это нововведение позволяет компании «Framatome» применять кавитационный процесс сверхвысокого давления для внутреннего диаметра сопел механизма привода управляющего стержня, в то время как тепловые распорные втулки остаются на месте. При применении к этому уязвимому участку кавитационный процесс упрочнения может снизить вероятность растрескивания под воздействием напряжения и коррозии, что приводит к более безопасным операциям, экономии затрат и увеличению срока службы компонентов.

Эти патенты демонстрируют приверженность компании постоянному совершенствованию своих продуктов и методов.

Источник: Framatome, 14.8.2019

Стремясь повысить безопасность и экономичность, компании, производящие ядерное топливо, делают инвестиции в новые материалы и технологии производства.

Двумя основными факторами разработки материалов в области ядерного топлива являются безопасность и стоимость топливного цикла. Компания «Framatome» занимается исследованиями и разработками реакторов с водой под давлением (PWR) и реакторов с кипящей водой (BWR). Это включает проекты на площадках компании «Framatome» во Франции, Германии и США, а также техническое партнерство по всему миру.

После аварии на АЭС «Фукусима-I» в 2011 г. атомная отрасль предприняла глобальные усилия по дальнейшему увеличению запаса топлива в случае тяжелой аварии. Это привело к программам по разработке улучшенного топлива, устойчивого к авариям (enhanced accident tolerant fuel – EATF). Компания «Framatome» в рамках своей программы PROTect разрабатывает и испытывает две концепции топлива EATF, включая краткосрочное решение с топливными таблетками с улучшенным содержанием хрома и с топливными стержнями с хромовым покрытием и более долговременное решение с оболочкой на основе карбида кремния.

Добавление хромового покрытия к существующей оболочке из циркониевого сплава M5 от компании «Framatome», которое было продемонстрировано при выгорании 75 МВт·сут/кг U, улучшает стойкость к окислению при высоких температурах и уменьшает образование водорода при потере охлаждения. Хромированное покрытие также снижает ползучесть и повышает устойчивость к истиранию при нормальных условиях эксплуатации. Гранулы, легированные хромом, можно использовать с UO₂ и МОКС-топливом (PuO₂/UO₂), и они снижают выделение газообразных продуктов деления, улучшают поведение при потере охлаждения и минимизируют взаимодействие таблеток в оболочке (pellet clad interaction – PCI).

Топливо EATF внедрили в коммерческих реакторах еще в 2015 г., на АЭС «Гёсген» в Швейцарии. Испытательные стержни с современными материалами оболочки уже находились в реакторе в течение двух циклов и подтверждают положительные результаты испытаний, проведенных вне реактора. Для покрытий основной проблемой является обеспечение качества продукта, чтобы в конце срока службы покрытие оставалось на оболочке и сохраняло свои функции.

Подчеркивается важность сбора данных из разных стран для удовлетворения потребностей операторов и регулирующих органов.

Недавно компания «Framatome» доставила первые усовершенствованные испытательные сборки, содержащие оболочку с хромовым покрытием и топливные таблетки с хромовым покрытием, на АЭС «Вогтл-2» в штате Джорджия. Сборки были загружены в реактор PWR в марте, и теперь энергоблок работает на полной мощности. Стержни останутся в реакторе в течение трех 18-месячных циклов.

Для доставки коммерческого топлива необходим комплексный план квалификации. Компания «Framatome» работает в течение нескольких лет при поддержке программы Министерства энергетики США по топливу, устойчивому к авариям (Accident Tolerant Fuel – ATF), которая позволила компании значительно улучшить первоначальную цель для развертывания технологии в 2022 г. Компания «Framatome» теперь стремится перегрузить топливо ATF к 2025 г.

Следующая цель – заменить металлическую оболочку керамическим композитным материалом на основе карбида кремния (SiC), способным выдерживать более высокие температуры и более экстремальные условия. Демонстрация и лицензирование этого материала более сложные. Карбид кремния  – это керамика, и это значит, что она не имеет такого же поведения, как металлы. В результате будет проведено множество испытаний карбида кремния во время и после облучения, чтобы проверить, нет ли какого-либо нетипичного поведения, потому что это керамика. Компания «Framatome» разрабатывает концепцию «триплекс», включающую матрицу SiC плюс металлические волокна. Металл будет служить барьером для выброса продуктов деления, что может помочь ускорить процесс лицензирования.

Будущие технологии

Существуют возможности использования новых технологий для производства и квалификации топлива. Большие данные – это способ прогнозирования поведения топлива. Как разработчик топлива, компания «Framatome» имеет много рабочих данных, которые могут быть использованы для оптимизации конструкции будущих твэлов.

Аддитивное производство (additive manufacturing – AM) также предлагает много потенциальных преимуществ для компонентов ядерного топлива. Оно может быть использовано для изготовления трехмерных (3D) форм, которые не осуществимы со стандартными производственными процессами или требуют много деталей. Это также предлагает возможности исследования градиентов состава в компонентах. Основные области применения включают создание прототипов, изготовление специализированных инструментов и производство запасных частей. Аддитивное производство открывает область творчества для дизайнера. Компания «Framatome» имеет технологию селективного лазерного плавления и разработала фильтр против обломков и другие компоненты.

Следующим этапом будет проверка поведения компонентов, изготовленных с добавками, при облучении. Этот процесс может продлиться 5–6 лет. Однако остается вопрос, снизит ли аддитивное производство расходы. Пока это неочевидно, потому что скорость производства низкая, а зрелости недостаточно, чтобы знать, обеспечат ли эти методы снижение затрат.

Технологии должны быть полностью освоены, а микроструктура материалов квалифицирована, чтобы показать, что материалы соответствуют проектным требованиям. Это означает, что широкое применение маловероятно до середины 2020-х годов.

Компания «Framatome» работает с компанией «Lightbridge» в рамках совместного предприятия «EnFission» для разработки металлического ядерного топлива со спиральными изгибами, которое может преодолеть разрыв между современными реакторами LWR и усовершенствованными реакторами. Благодаря уникальной геометрии эта технология может выиграть от аддитивного производства. Компания «Framatome» также работает над топливом для малых модульных реакторов (SMR) в партнерстве с компанией «NuScale», которая, как ожидается, установит первый реактор SMR в США.

Источник: Nuclear Engineering International: Features 13.6.2019