Hur har nybyggnationen påverkats? Tekniskt perspektiv Elforsk Perspektiv på Fukushima, 2012-01-24 Claes Halldin Manager Nuclear Safety E.ON Kärnkraft Sverige AB, Malmö
Kärnkraftreaktorer- Utveckling Antal verk i drift 430 4 Antal nya kontrakterade 47 29
Vad krävs för att bygga nya kärnkraftverk? Kund Gynnsamma och stabila förhållanden avseende opinion och politik. Finansiella resurser. Lämpliga förläggningsplatser. Leverantör Erfarenhet, lång referenslista, vidmakthållen nybyggnationsverksamhet. Uthållig, potentiellt huvudleverantör över lång tid. God teknik, mycket säkra reaktorer i händelse av olycka. Ekonomiskt konkurrenskraftiga kraftverk. Stabil hemmamarknad. 3
Kärnkraftsolyckor (härdsmälta)- Teknologi och leverantörer Reaktor Olycka Reaktor, RI MWe Leverantör Nät TMI 2 1979-03-28 PWR Stor torr 906 B & W, USA 1978 Tjernobyl 4 1986-04-26 RBMK RI saknas 1000 Sovjet 1983 Fukushima I-1 2011-03-11 BWR-3 Mark I 460 GE, USA 1971 Fukushima I-2 2011-03-11 BWR-4 Mark I 784 GE, USA 1974 Fukushima I-3 2011-03-11 BWR-4 Mark I 784 Toshiba, Japan 1976 Fukushima I-4 2011-03-11 BWR-4 Mark I 784 Hitachi, Japan 1978
Effekter Omgivning TMI; Små utsläpp, ingen kontaminering utanför kraftverket, INES 5 Tjernobyl; Mycket stora utsläpp till luft, markkontaminering, INES 7 Fukushima; Stora utsläpp till luft och vatten, kontaminering av mark och hav, INES 7 Teknik och leverantörer TMI; Babcock& Wilcox kraftigt ifrågasatta, inga nya kärnkraftverk har beställts i USA sedan dess, ASEA-Atom i svårigheter som leverantör av nya verk. Införande av filtrerad tryckavlastning i vissa länder. Mycket aktviteter kring Människa-Maskin. Tjernobyl; RBMK-reaktorn byggs inte mer, säkerhetsuppgradering av sovjetiska verk. Fukushima; Vilken väg kommer teknikutvecklingen ta? Hur ser framtiden ut för japanska leverantörers hemmamarknad? Vad kommer att hända med Tyskland som leverantörsland? 5
BWR- Kommersiellt tillgängliga för nybyggnation ABWR 1700 MW Toshiba, Japan 4 byggda 7 kontrakterade ESBWR 1500 MW GEH, USA/ Japan 0 byggda 0 kontrakterade
PWR- Kommersiellt tillgängliga för nybyggnation EPR 1650 MW AREVA, Frankrike/Tyskland 0 byggda 4 kontrakterade AP 1000 1100 MW Westinghouse, USA 0 byggda 6 kontrakterade VVER 1200 1200 MW Atomstroyexport, Ryssland 0 byggda 4 kontrakterade
PWR- Kommersiellt tillgängliga för nybyggnation APWR 1500 MW Mitsubishi, Japan 0 byggda 2 kontrakterade APR 1400 1400 MW Korean Hydro, Sydkorea 0 byggda 6 kontrakterade
PHWR- Kommersiellt tillgänglig för nybyggnation ACR 1000 1200 MW AECL, Kanada 0 byggda 0 kontrakterade
Barriärer och barriärskydd Modell Reaktorinneslutning RI RI kylning Filtrerad tryckavlastning Inneslutning för använt bränsle Skydd mot RT genomsmältning ABWR Liten PS, Mark II Semipassiv Nej Nej Nej ESBWR Liten PS, Mark II Semipassiv Nej Nej Nej EPR Stor torr, dubbel Aktiv Endast I finsk version Nej Nej AP-1000 Stor torr Passiv Nej Nej Ja APWR Stor torr Aktiv Nej Nej Nej APR-1400 Stor torr Aktiv Nej Nej Ja VVER-1200 Stor torr, dubbel Semipassiv Nej Nej Nej ACR 1000 Stor torr Semipassiv= batterimatning krävs Passiv Nej Nej N/A
Kylning av härd och använt bränsle Modell RCPB Härdkylning ABWR ESBWR EPR AP-1000 APWR Internpump APR- 1400 VVER- 1200 Coriumkylning Nat. cirk. 4-loop 2-loop 4-loop 2-loop 4-loop Semipassiv i finsk version Semipassiv Konventionellt Turbindrivet Konventionellt Passivt Alt UHS Atmosfär passivt Atmosfär passivt Aktiv via ÅG Konventionellt Atmosfär aktivt Semipassiv via RWST Aktiv via ÅG Aktiv via ÅG Passiv via ÅG HP passiv CMT+ Acc. tankar Konventionellt Acc. tankar Konventionellt Acc. tankar HP Passiv Acc. tankar Atmosfär passivt Atmosfär aktivt Atmosfär aktivt Atmosfär aktivt ACR 1000 Tryckrör 4-loop Passiv via ÅG Konventionellt Atmosfär aktivt Semipassiv= batterimatning krävs RWST Härdspädmatning Kylning av använt bränsle RI Nej Aktivt RI RI RI RI RI Konv. N/A Corium catcher Corium catcher Corium catcher Corium catcher Corium catcher Corium catcher Calandria vessel Aktivt Aktivt Aktivt Aktivt Aktivt Aktivt Aktivt
Elkraft och rådrum Modell Nödkraft (för säkerhet) SBO Rådrum ABWR 4 Diesel 2 dagar ESBWR Ingen 3 dagar EPR 4 Diesel+ 2 SBO diesel 2 h/ 24 h AP-1000 Ingen 3 dagar APWR 4 GT+ 2 SBO GT 8 h APR-1400 4 Diesel 8 h VVER-1200 4 Diesel 3 dagar ACR 1000 4 Diesel+ 2 SBO diesel 3 dagar
Fukushima- Tekniska lärdomar, bl.a. från stresstesterna, hur mycket bättre är kommande reaktorer? Yttre händelser (mycket sitespecifikt) Kommande reaktorer (Gen III+) Motståndskraft mot alla mycket osannolika händelser Kvarstår att demonstrera för alla nya reaktorer Vidmakthållen funktion då flera block finns på samma site. Skador från närliggande block. Robusta utan extern hjälp även i långtidsförloppet (mer än en vecka) Kvarstår generellt att demonstrera men de flesta Gen III+ har mekaniskt förstärkta RI avseende yttre missiler Kvarstår att demonstrera för alla nya reaktorer Robusta och diversifierade system för nödkraftförsörjning ESBWR och AP 1000 har passiva säkerhetssystem och anses därför inte behöva detta. De övriga Gen III+ är inte nämnvärt robustare än Gen II 13
Fukushima- Tekniska lärdomar, bl.a. från stresstesterna, hur mycket bättre är kommande reaktorer? Lindra omgivningseffekterna av en allvarlig olycka ( Mitigation ) Robust inneslutning med minimum av penetrationer och demonterbara förband. Kommande reaktorer (Gen III+) ABWR och ESBWR liknar dagens BWR (Mark II). EPR och VVER har förstärkta RI med dubbla skal. Övriga PWR liknar dagens. Automatisk kontroll av reaktorinneslutningens integritet (skydd mot övertryckning, filtrerad tryckavlastning) Automatisk knallgaskontroll, även i andra delar än reaktorinneslutning Minimala utsläpp till omgivningen vid härdsmälta. Ingen av Gen III+ har filtrerad tryckavlastning som standard. Saknas i samtliga Gen III+ Kvarstår att demonstrera för alla Gen III+ reaktorer 14
Fukushima- Tekniska lärdomar, bl.a. från stresstesterna, hur mycket bättre är kommande reaktorer? Lindra omgivningseffekterna av en allvarlig olycka ( Mitigation ) forts. Kylning och kriticitetskontroll av delvis eller helt smält bränsle i härd och bassänger. Övervakning av härd och bränslebassänger även under och efter stora bränsleskador har inträffat (verifiera hur allvarlig situationen är). Förberedda åtgärder för att omhänderta smältan. Kommande reaktorer (Gen III+) Vissa reaktorer ur Gen III+ har förberedda funktioner för härd, ingen för bassänger. Kvarstår att demonstrera för alla reaktorer Så kallade core catchers finns i alla Gen III+ utom ABWR. Säkerställd monitering av totala utsläpp till luft och vatten. Kvarstår att demonstrera för alla reaktorer 15
Fukushima- Tekniska lärdomar, bl.a. från stresstesterna, hur mycket bättre är kommande reaktorer? Postulerad förlust av all kraft och kylsänka Förebygga härdskada ( Prevention ) Kylning av härd och inneslutning. System för spädmatning av bränslebassänger. Förberedda funktioner för att använda alternativ kylsänka. Kommande reaktorer (Gen III+) Varianter av passiva system för detta finns i flertalet av Gen III+, dock inte alla. Oklart i vilken utsträckning Gen III+ är utrustade med detta. Varianter av kylning till atmosfär finns i alla Gen III+ 16
Slutsatser Tekniskt För att få acceptans för att bygga reaktorer ur Gen III+ krävs att de uppfyller mycket högt ställda säkerhetskrav. Kravskärpning är en trolig följd av Fukushima-olyckan. Flertalet av de idag kommersiellt tillgängliga reaktorerna kan komma att behöva modifieringar för att uppfylla skärpta krav. Lärdomar från Fukushima-olyckan pekar på att även reaktorer ur Gen III+ har förbättringspotential. Säkerställd inneslutningsintegritet är mest angeläget. Filtrerad tryckavlastning kan vara en del av detta. För att säkerställa inneslutning av eventuell radioaktivitet från använt bränsle kan ytterligare åtgärder komma att krävas. 17
En blick i kristallkulan: Nya uppgraderade och modifierade Gen III+-reaktorer kommer att beställas. Nya härdsmältor kan komma att inträffa även i dessa, även om risken troligen kan minskas ytterligare. Med rätt förberedda åtgärder kan det dock göras mycket sannolikt att omgivningspåverkan i så fall blir acceptabel, dvs inte blir värre än vid TMIolyckan. En målsättning kommer att vara en långt driven harmonisering av säkerhetskrav vilket gör det lättare att ta fram nya förbättrade konstruktioner. En ökad standardisering av konstruktioner kommer också kunna öka förutsättningarna för nybyggnation såväl ekonomiskt som säkerhetsmässigt. 18
Tack för Er uppmärksamhet! Claes.halldin@eon.se