Reaktor modular kecil adalah salah satu area paling populer untuk pengembangan energi nuklir dan teknologi reaktor.
Selama 70 tahun keberadaannya, reaktor tenaga nuklir telah mengambil posisi yang kuat dalam keseimbangan global produksi listrik. Kapasitas mereka meningkat dari beberapa megawatt menjadi hampir dua gigawatt (walaupun ada proyek yang lebih besar).
Pembangkit listrik tenaga nuklir modern bukan hanya unit daya tempat instalasi reaktor dan turbogenerator hadir. Ini adalah kelompok terfokus lokakarya dan industri yang berfungsi untuk memastikan operasi unit yang kuat di tingkat yang tepat. Pikirkan tentang hal ini: di setiap pembangkit listrik tenaga nuklir tidak hanya ada sejumlah besar sistem keselamatan (yang, omong-omong, tunduk pada prinsip redundansi), tetapi juga sistem untuk memastikan dan mendukung sistem keselamatan ini. Saya diam tentang jumlah dan variasi sistem untuk operasi normal.
Jumlah personil di fasilitas tersebut rata-rata sekitar 1.000 orang per unit. Dan jika fasilitas produksi tambahan dapat hadir di lokasi PLTN, misalnya, kompleks pemrosesan ulang RW, fasilitas penyimpanan bahan bakar bekas yang terpisah atau bahkan stasiun desalinasi, maka jumlah personel hanya akan bertambah.
Bruce NPP (Kanada) - 6.232 MW (e). Foto menunjukkan bengkel untuk produksi air berat.Tampaknya jika stasiun tersebut layak secara ekonomi dan menghasilkan sejumlah besar listrik, apa gunanya?
Pembangkit listrik tenaga nuklir modern, sebagai kompleks industri besar, memiliki kelemahan yang signifikan. Pertama-tama, ini adalah biaya besar untuk pembangunan kompleks seperti itu. Misalnya, biaya konstruksi unit daya No. 3 PLTN Olkiluoto berubah dari 3 menjadi 8,5 miliar dolar (perlu mempertimbangkan fakta bahwa beberapa bengkel pendukung dan personel yang memenuhi syarat di stasiun sudah ada). Sebagai perbandingan, biaya
LHC berjumlah 6 miliar dolar.
Operasi dan pemeliharaan raksasa semacam itu tidak hanya membutuhkan organisasi pengoperasi, tetapi juga pengawas, sejumlah besar lembaga dan pusat penelitian untuk mendukung operasi dan keselamatan.
Di negara-negara dengan konsumsi energi yang rendah, pembangkit listrik tenaga nuklir modern akan secara ekonomi tidak menguntungkan. Saya pikir pembaca dapat membayangkan berapa banyak biaya yang harus ditanggung pemilik pembangkit listrik tenaga nuklir setelah berakhirnya masa manfaatnya, ketika pabrik perlu membongkar, mendaur ulang, dan mengemas limbah dari produksi listrik di pembangkit listrik tenaga nuklir. Pengalaman menunjukkan bahwa penonaktifan pembangkit listrik tenaga nuklir yang besar biasanya tertinggal.
Kenyataan lain
Sejalan dengan pembangkit listrik besar, puluhan instalasi untuk program militer dikembangkan, misalnya, reaktor kapal selam (hingga 190 MW) dan reaktor riset. Semua ini memberi dorongan di masa depan untuk pengembangan reaktor kecil.
Jadi apa ini? Dalam definisi IAEA, "kecil" - reaktor dengan kapasitas listrik hingga 300 MW, "menengah" - hingga 700 MW. Namun demikian, "SMR" paling sering digunakan sebagai akronim untuk "reaktor modular kecil", yang dimaksudkan untuk konstruksi serial, sebagai alternatif dari desain kompleks "pulau atom" dengan kamar-kamar besar dan penutupnya.
- reaktor modular kecil - instalasi dikembangkan menggunakan teknologi terintegrasi (reaktor dengan pompa (atau tanpa) dan generator uap dalam satu casing), yang rencananya akan diproduksi di pabrik, menggunakan semua keuntungan ekonomis dari produksi serial. Mereka dapat dibangun secara independen satu sama lain atau dalam bentuk modul di kompleks yang lebih besar, dengan penambahan daya secara bertahap sesuai kebutuhan.
Reaktor kecil dapat ditemukan di mana saja dan kapan saja.
Proyek Flexblue adalah modul energi yang terletak di bawah air.
Konsep eksotis militer Rusia.Sebagian besar MMP, jika dibandingkan dengan reaktor besar, memiliki pemeliharaan rendah. Secara khusus, desain reaktor tersebut menyarankan interval yang lebih lama antara kelebihan bahan bakar (dari 2 hingga 10 tahun dibandingkan 12-24 bulan di unit daya besar) atau meletakkan bahan bakar secara umum untuk seluruh siklus hidup - untuk ini perlu dilakukan secara berkala (setiap 10 tahun atau lebih) mengganti modul reaktor kompak.
Manfaat utama:
- Daya spesifik yang lebih rendah dari instalasi reaktor a priori membuatnya lebih aman dari sudut pandang intensitas energi (daya lebih rendah - lebih sedikit pelepasan panas residu setelah dimatikan). Dari sudut pandang backend, jumlah limbah radioaktif yang terakumulasi relatif rendah.
- Unit daya jenis ini kurang tergantung pada kemampuan untuk menarik sejumlah besar air pendingin di dekatnya. Dengan demikian, mereka sangat baik untuk bekerja di sudut-sudut terpencil planet ini (dan tidak hanya ), misalnya, menghasilkan energi untuk pertambangan.
- Adanya sejumlah sistem keselamatan pasif yang memadai. Dalam cara yang baik (secara teori), sistem ini memecahkan masalah darurat utama - hilangnya konsumen panas akhir jika terjadi kecelakaan. Bahkan, meskipun sistem pasif, mereka juga membutuhkan pengawasan dan pemeliharaan yang konstan. Tetapi perlu mengakui stabilitas yang lebih besar dari switchgear kecil untuk situasi khas - hilangnya catu daya sepenuhnya.
- Meminimalkan pekerjaan konstruksi dan instalasi yang rumit secara teknis, dengan mempertimbangkan secara spesifik wilayah-wilayah di lokasi yang memungkinkan. Jumlah layanan minimum. Mengurangi jumlah staf lapangan yang dibutuhkan.
- Kemungkinan untuk secara signifikan menyederhanakan penonaktifan unit daya ini.
Reaktor kecil dengan prospek implementasi yang dekat (10 - 15 tahun) termasuk jenis reaktor kapal berikut: PWR (air bertekanan bertekanan), reaktor neutron cepat, atau reaktor suhu tinggi (terutama dengan pendingin gas).
Dari kiri ke kanan: 1 - Westinghouse SMR. 2 - helium HTMR-100. 3 - PRISM cepat.Karena sebagian besar proyek MMP berada pada tingkat konsep dan membutuhkan R&D yang signifikan di masa depan, untuk menambah kekhasan narasi saya, saya akan fokus pada dua proyek yang paling relevan dan sudah disiapkan.
1) NuScale (NuScale Power Inc., USA)
Proyek NuScale Plant, sebelumnya bernama MASLWR, adalah unit dengan reaktor air bertekanan dengan daya rendah - 45 MW (e).
Ini dikembangkan bersama oleh Laboratorium Teknik Nasional Idaho dan University of Oregon (USA). Pada tahun 2007, NuScale Power Inc. didirikan untuk mengkomersialkan proyek. Proyek ini sedang dikembangkan sejak tahun 2000. Karena ini adalah reaktor modular, 12 modul tersebut dipasang sebagai standar di lokasi.
Bangunan reaktor. Tampilan bagian.Inti, generator uap dan kompensator tekanan terletak di dalam kapal yang sama, tidak ada pompa sirkulasi. Diameter kasing adalah 2,9 meter dan tinggi 17,4 meter.
Pembawa panas, yang memanas di zona aktif, bergerak ke atas, mengeluarkan panas dalam generator uap, dan kembali melalui saluran penurunan. Sirkulasi alami, ya.
Inti diambil dari rakitan bahan bakar dengan nama cantik NuFuel-HTP2. Bahkan, serupa dalam desain dengan bahan bakar rakitan untuk unit PWR Barat, desain. Spesifikasi perakitan teknis untuk NRC ada di
sini . Mereka berencana memuat ulang setiap 24 bulan.
Rakitan bahan bakar reaktor NuScale. Kebetulan, produksi AREVA.
Grafik pemuatan teras reaktor NuScale.Ciri pembeda utama dari proyek serupa adalah bahwa bejana reaktor juga ditempatkan dalam bejana logam berdinding tebal yang terbuat dari stainless steel. Seluruh struktur berada di kolam, benar-benar tenggelam dalam air. Sistem pembuangan panas residual terdiri dari dua sistem pasif independen.
Sistem pembuangan panas terencana dan darurat.Pada akhir 2016, perusahaan mengajukan permohonan lisensi dengan regulator AS. Ini adalah aplikasi lisensi AS SMR pertama. Fakta ini berarti bahwa pada tahap ini proyeknya hampir selesai, dan memiliki kemampuan untuk menjadi produk yang sangat nyata dan dapat dipasarkan.
2) CAREM-25 (CNEA, Argentina)Pembaca mungkin tidak berharap untuk melihat negara ini di pengembang MMP teratas, tetapi Argentina sekarang paling dekat dengan mengoperasikan reaktor modular demonstrasi 25 megawatt.
CAREM-25 adalah jenis integral PWR, yang pembangunannya dimulai pada 2014 di sekitar PLTN Atucha. Sangat mengherankan bahwa ini adalah teknologi Argentina, dan 70% dari peralatan dan material direncanakan akan diterima dari produsen lokal.
Proyek ini dikembangkan sebagai sumber energi untuk pasokan listrik ke daerah-daerah dengan konsumsi rendah. Ini juga dapat digunakan untuk operasi pabrik desalinasi.
Bejana reaktor dan sistem keselamatan dasar.Inti, aktuator hidrolik dari badan pengatur, dan dua belas generator uap pipa lurus (dengan superheating of steam) terletak di satu rumah - sesuai dengan semua kanon modularitas. Di sirkuit pertama - sirkulasi alami. Kapal reaktor memiliki diameter 3,2 meter dan tinggi 11 meter. Inti diambil dari 61 kaset bahan bakar hex (!).
Reaktor bahan bakar FA CAREM-25.CAREM-25 berisi sistem keamanan aktif pasif dan sederhana. Proyek menetapkan bahwa dalam kecelakaan parah, inti tetap utuh selama 36 jam tanpa tindakan operator dan tanpa catu daya eksternal. Tingkat kerusakan teras yang diharapkan (CPAP) adalah reaktor 10E-07 / tahun.
Reaksi rantai fisi dihentikan menggunakan dua sistem independen - batang CPS dan sistem injeksi boron-air. Dalam kondisi operasi normal, boron tidak digunakan.
Energi residu dihilangkan oleh sistem PRHRS pasif. Ini bekerja berdasarkan prinsip kondensor teknologi (kondensor isolasi). Kapasitor PRHRS terletak di kolam di bagian atas kontainmen. Sistem ini menyediakan penghilangan panas dari inti selama 36 jam.
Memproses kondensor dan sistem pool PRHRS.Proyek ini juga menyediakan sistem darurat pasif untuk menuangkan air ke inti EIS jika tekanan dalam kasus turun di bawah setpoint 1,5 MPa - pada tekanan ini diafragma keselamatan pecah dan air yang terbawa dituangkan ke dalam tubuh dari tangki EIS. Dengan cara sederhana - kapasitas hidrolik ECCS.
Unduhan pertama dijadwalkan untuk 2018.
Ada banyak pertanyaan untuk proyek ini. Misalnya, keandalan 12 generator uap internal, kemungkinan inspeksi dan perbaikan.
Dan itu akan terlihat seperti pembangunan unit daya dari luar.Sebagai kesimpulan, perlu dicatat bahwa reaktor kecil akan "mengisi ulang motor" dari atom yang damai dan memberi industri kekuatan baru, dan daya yang lebih rendah, yang berarti waktu konstruksi yang lebih pendek, akan mengurangi biaya pembangkitan dan melawan meningkatnya popularitas sumber energi terbarukan.
Pada akhir 2016, sebuah konsorsium diciptakan untuk mengimplementasikan tujuan strategis memulai operasi komersial reaktor kecil pada pertengahan 2020-an. Ini mencakup perusahaan-perusahaan berikut: AREVA, Bechtel, BWXT, Dominion, Duke Energy, Energy Northwest, Fluor, Holtec International, NuScale Power, Pembangkit Tenaga Ontario, PSEG, TVA, dan Sistem Tenaga Kota Terkait Utah. Seperti yang Anda lihat, ada beberapa pemain kuat.
Jadi masih terlalu dini untuk membicarakan masa depan yang cerah, tetapi dinamika positif masih terlihat.