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改良CANDU型原子炉（ACR）またはACR-1000は、カナダ原子力公社（AECL）が開発した第3世代+ 原子炉の設計案である。既存のCANDU加圧重水炉（PHWR）の特徴と軽水冷却加圧水炉（PWR）の特徴を組み合わせたものである。CANDUから重水減速材を採用し、中性子経済性が向上し、さまざまな燃料を燃焼できるようになった。重水冷却ループを従来の軽水冷却ループに置き換え、コストを削減した。この名前は、設計出力が1,000MWeクラスであることに由来しており、ベースラインは約1,200MWeである。[1]
ACR-1000 は、設計中だったベースライン CANDU の大型版である CANDU 9 に比べて低価格のオプションとして導入されました。ACR は若干大型でしたが、製造と運用のコストは安く済みました。欠点は、元の CANDU 設計で提供されていた燃料の柔軟性がなく、純粋な未濃縮ウランでは動作しなくなったことです。濃縮サービスと燃料全般のコストが低いことを考えると、これは小さな代償でした。
AECLは世界中のいくつかの提案にACR-1000を入札したが、競争で勝てなかった。最後の本格的な提案はダーリントン原子力発電所の2つの原子炉の拡張であったが、このプロジェクトは価格が政府の予算の3倍と見積もられたため2009年に中止された。他に販売の見込みがなかったため、2011年にAECLの原子炉設計部門は既存のCANDU艦隊にサービスを提供するためにSNC-Lavalinに売却され、ACRの開発は終了した。[2]
デザイン
カンドゥ
CANDU の当初の設計では、中性子減速材と一次冷却ループの冷却材の両方に重水が使用されていました。この設計では、天然ウランを燃料として使用できるため濃縮の必要がなくなり、全体的な運用コストが下がると考えられていました。当時は、1980 年代までに数百、おそらく数千基の原子炉が稼働すると考えられており、そうなると濃縮コストは相当なものになるでしょう。
さらに、この設計では加圧セクションと非加圧セクションの両方が使用され、後者は「カランドリア」と呼ばれ、高加圧コアを使用する設計に比べて建設コストが下がると考えられていました。一般的な軽水炉の設計とは対照的に、CANDU は他の設計ではより複雑な部品の 1 つである単一の大型圧力容器を必要としませんでした。この設計により、稼働中に燃料補給も可能になり、全体的なパフォーマンスの重要な指標である容量係数が向上しました。
しかし、天然ウランの使用は、他の設計に比べて炉心の密度がはるかに低く、全体的にはるかに大きいことも意味します。この追加コストは、他の項目の資本コストの削減と運用コストの削減によって相殺されると予想されました。重要なトレードオフは燃料のコストでした。濃縮ウラン燃料は限られており高価で、1980 年代までにその価格が大幅に上昇すると予想されていた時代でした。
実際には、これらの利点はうまく機能しなかった。予想されていた燃料費は高額にはならず、原子炉の建設が世界中で予想されていた数千基ではなく約 200 基で停滞すると、使用される燃料の量に対して十分な濃縮能力があったため、燃料費は安定していた。このため、CANDU は、濃縮の必要がないことと、それが核拡散リスクの低減をもたらす可能性があることを主な売りにするという予想外の立場に置かれた。
オーストラリア
ACR は、主に低濃縮ウラン(LEU) 燃料を使用することで、CANDU 設計の高額な資本コストに対処しています。これにより、原子炉の炉心ははるかにコンパクトに構築され、同じ出力の CANDU の約半分になります。さらに、カランドリアの高圧セクションの重水冷却材を従来の「軽」水に置き換えます。これにより、必要な重水の量と一次冷却材ループのコストが大幅に削減されます。重水はカランドリアの低圧セクションに残り、基本的に静的であり、減速材としてのみ使用されます。
反応度調整装置と安全装置は低圧減速装置内にあります。ACR には、CANFLEX燃料によるオンパワー燃料補給、即発中性子の長い寿命、小さな反応度ホールドアップ、2 つの高速で独立した安全停止システム、緊急炉心冷却システムなど、CANDU 設計の特徴も組み込まれています。
燃料バンドルは、43 要素の CANFLEX 設計 (CANFLEX-ACR) の派生型です。中性子吸収中心要素を備えた LEU 燃料を使用することで、冷却材ボイド反応度係数を名目上小さい負の値にまで低減できます。また、従来の CANDU 設計よりも高い燃焼度で動作できます。
安全システム
ACR-1000の設計には現在、さまざまな安全システムが必要とされており、そのほとんどはCANDU 6原子炉の設計で使用されているシステムの進化型です。各ACRは、どの出力レベルでも動作する前に、SDS1とSDS2の両方がオンラインで完全に動作している必要があります。[3]
安全停止システム 1 (SDS1): SDS1 は、原子炉の運転を迅速かつ自動的に停止するように設計されています。中性子吸収棒 (核連鎖反応を停止する制御棒) は、原子炉容器 (カランドリア) の真上にある隔離されたチャネル内に保管され、3 チャネル ロジック回路によって制御されます。3 つの回路パスのうち 2 つがアクティブになると (緊急原子炉トリップの必要性を感知するため)、各制御棒を保管位置に保持する直流制御クラッチの電源が切れます。その結果、各制御棒がカランドリアに挿入され、原子炉の熱出力が 2 秒以内に 90% 減少します。
安全停止システム 2 (SDS2): SDS2 も、原子炉の運転を迅速かつ自動的に停止するように設計されています。核連鎖反応を停止させる中性子吸収液である硝酸ガドリニウム(Gd(NO 3 ) 3 ) 溶液は、水平ノズル アセンブリに供給されるチャネル内に保管されます。各ノズルには電子制御バルブがあり、それらはすべて 3 チャネル ロジック回路によって制御されます。3 つの回路パスのうち 2 つがアクティブになると (緊急原子炉トリップの必要性を感知するため)、これらの各バルブが開き、ノズルから Gd(NO 3 ) 3溶液が注入され、原子炉容器 (カランドリア) 内の重水減速材液と混合されます。その結果、原子炉の熱出力は 2 秒以内に 90% 減少します。
予備水システム (RWS): RWS は原子炉建屋内の高い位置に設置された水タンクで構成されています。これは、冷却材喪失事故(LOCA) が発生した ACR の冷却に使用する水を供給します。RWS は、蒸気発生器、減速材システム、シールド冷却システム、または ACR の熱輸送システムに緊急水を (重力供給によって) 供給することもできます。
緊急電源システム (EPS): EPS システムは、動作時と事故時の両方ですべての安全機能を実行するために必要な電力を各 ACR ユニットに供給するように設計されています。このシステムには、耐震性、冗長性を備えたスタンバイ発電機、バッテリー、配電スイッチギアが含まれています。
冷却水システム (CWS): CWS は、運転時および事故時の両方の状況ですべての安全システム関連機能を実行するために必要なすべての軽水 (H 2 O) を提供します。システムのすべての安全関連部分は耐震性があり、冗長区画が含まれています。[引用が必要]
運用コスト
ACR の計画寿命容量係数は93% を超えています。これは、計画停止頻度を 3 年とし、計画停止期間を 21 日、強制停止を年間 1.5% とすることで達成されます。象限分離により、オンライン保守と停止管理の柔軟性が高まります。高度な安全システム テスト自動化により、コストも削減されます。
放棄
ブルース・パワーは2007年にカナダ西部でACRの導入を検討し、発電用とオイルサンド処理用の蒸気発生器の両方を検討した。2011年にブルース・パワーはこのプロジェクトを進めないことを決定した。[4]
2008年、ニューブランズウィック州はポイント・レプローでのACR-1000の実現可能性調査の提案を受理した。これにより、AECL、GEカナダ、日立カナダ、バブコック・アンド・ウィルコックス・カナダ、SNC-ラバリン・ニュークリアーからなるチーム・キャンドゥが1085MWeのACR-1000の使用を提案した正式な入札に至った。この入札はその後何も進展しなかった。後にアレバによる2010年半ばの入札に置き換えられたが、この入札も失効した。[2]
AECLはACR-1000を英国のジェネリックデザインプロセスの一環として販売していたが、2008年4月に撤退した。CEOのヒュー・マクダーミッド氏は「ACR-1000が世界市場で成功するための最善の策は、まず第一に国内での確立に注力することだと強く信じている」と述べたと伝えられている。[5]
ACR-1000は、ダーリントンB施設のオンタリオ州提案依頼書（RFP）の一部として提出された。最終的に、AECLが2基のACR-1000プラントで正式に入札した唯一の企業となった。入札では、時間と予算の超過に関するすべての不測の事態を計画に考慮することが求められた。結果として、合計2,400MWeに対して260億ドル、つまり1キロワットあたり10,800ドル以上という入札となった。これは予想の3倍であり、「衝撃的な高値」と呼ばれた。これが唯一の入札であったため、エネルギー・インフラ省は2009年に拡張プロジェクトを中止することを決定した。[6]
2011年、販売の見込みがなくなったため、カナダ政府はAECLの原子炉部門をSNC-Lavalinに売却した。2014年、SNCは中国核工業集団（CNNC）との提携を発表し、既存のCANDU設計の販売と建設を支援した。その中には、2基のCANDU-6原子炉を先進燃料CANDU原子炉（AFCR）という名称のリサイクル計画で使用する計画もあった。[7] [8]しかし、これらの計画は進められなかった。その後、SNCとCNNCは、インドで開発中の先進重水炉とは無関係で、これも従来のCANDU技術に基づいた重水炉での協力を発表した。 [9]
参照
参考文献
- ^ 「CANDU原子炉 - ACR-1000」。2013年8月1日時点のオリジナルよりアーカイブ。2013年3月24日閲覧。
- ^ ab 「カナダの原子力発電」世界原子力協会2016年9月。
- ^ CANDU 6 – 安全システム – 特殊安全システム 2007年9月27日アーカイブ、Wayback Machine
- ^ 「ブルース・パワー社、アルバータ州で原子力発電オプションを進めない」ブルース・パワー。2013年6月27日時点のオリジナルよりアーカイブ。2013年10月11日閲覧。
- ^ ファイネレン、ダニエル（2008年4月7日）。「カナダのAECLが英国の原子炉研究から撤退」ロイター。
- ^ ハミルトン、タイラー（2009年7月14日）。「260億ドルのコストで原子力入札は中止」トロント・スター。
- ^ Marotte, Bertrand (2016-09-22). 「SNC-Lavalin、中国で原子炉を建設する契約を締結」The Globe and Mail。
- ^ ホア・レイシー、イアン（2014年11月11日）。「AFCRと中国の燃料サイクル」。ワールド・ニュークリア・ニュース。
- ^ 「SNC-Lavalin、中国国家核電から、中国で提案されている2基の先進的重水炉新設プロジェクトの事前プロジェクト作業の契約を獲得」2019年12月2日。
外部リンク
- カナダ原子力安全委員会
- カナダ原子力協会
- カナダ原子力協会