Diseño del reactor nuclear ruso.
El VVER-TOI o WWER-TOI ( ruso : Водо-водяной энергетический реактор типовой оптимизированный информатизированный , romanizado : Vodo-Vodyanoi Energetichesky Reactor Tipovoi Optimizirovanniy Informati zirovanniy , iluminado. 'Reactor de energía agua-agua universal [a] digital optimizado [b] ') Es un reactor de energía nuclear de generación III+ basado en tecnología VVER desarrollada por Rosatom . [1] El diseño VVER-TOI tiene como objetivo mejorar la competitividad de la tecnología VVER rusa en los mercados internacionales. Utilizaría reactores de agua presurizada VVER -1300/510 construidos para cumplir con los requisitos modernos de seguridad nuclear y radiológica.
El proyecto VVER-TOI se desarrolla sobre la base de los documentos de diseño elaborados para AES-2006, considerando la experiencia adquirida en el desarrollo de proyectos basados en tecnología VVER tanto en Rusia como en el extranjero, como la Central Nuclear Novovoronezh II . El primer VVER-TOI será la unidad 1 de la Central Nuclear Kursk II . [2]
Principales indicadores técnico-económicos
La vida útil de diseño del reactor es de 60 años, con potencial de extensión de vida a 100 años, y una capacidad térmica de 3300 MWt y una capacidad eléctrica bruta de 1300 MWe. [3]
Requisitos iniciales del proyecto
- Estabilidad en términos de impactos externos críticos y desastres naturales.
- Correspondencia con las normas y reglamentos mundialmente aceptados.
- Correspondencia a las condiciones climáticas desde los trópicos hasta las regiones del norte.
- Independencia en cuanto a pérdidas de fuentes externas de suministro de energía y agua.
Principios de garantía de seguridad
Protección de la población y el medio ambiente
La seguridad radiológica se dispone e implementa para prevenir impactos inadmisibles causados por fuentes de radiación ionizante sobre los materiales, la población y el medio ambiente en el área que rodea la Central Nuclear.
El concepto de garantizar la seguridad nuclear y radiológica en el proyecto VVER-TOI se basa en lo siguiente:
- Requisitos previstos por las normas y reglamentos nacionales de seguridad vigentes en el campo de la ingeniería nuclear, que son aplicables a la unidad de energía diseñada teniendo en cuenta su desarrollo posterior;
- Reflejado en las Normas de Seguridad del OIEA y la Comunidad Nuclear Mundial;
- Materiales publicados por el Grupo Asesor Internacional sobre Seguridad Nuclear (INSAG) sobre cuestiones de seguridad nuclear;
- Complejo de soluciones técnicas elaboradas y comprobadas durante la operación teniendo en cuenta los esfuerzos destinados a su modernización y eliminación de los materiales defectuosos revelados durante la operación;
- Métodos, códigos y programas de cálculo verificados y certificados; metodología de análisis de seguridad elaborada;
- Medidas organizativas y técnicas para prevenir y limitar las repercusiones de accidentes graves, que se desarrollen de acuerdo con los resultados de las investigaciones en el campo de los accidentes graves;
- Experiencia en desarrollo de plantas de nueva generación y mayor seguridad;
- Proporcionar baja sensibilidad a los errores y soluciones equivocadas del personal;
- Garantizar riesgos reducidos de emisiones considerables de radionucleidos en caso de accidente;
- Brindar la posibilidad de ejercer funciones de seguridad sin fuente de alimentación externa, así como realizar el control a través de una interfaz "hombre-máquina";
- Garantizar las condiciones necesarias para evitar la evacuación de la población que vive cerca de una central nuclear en caso de accidentes graves.
Barreras de seguridad
El proyecto VVER-TOI muestra la implementación de los siguientes principios que garantizan el concepto moderno de defensa repetitiva en profundidad:
- Crear una serie de barreras consiguientes que impidan la emisión de productos radiactivos que se acumulan durante las operaciones. Combustible nuclear (matriz de combustible y revestimiento de elementos combustibles), límites del circuito de refrigerante, núcleo del reactor de refrigeración (recipiente del reactor, presurizadores, bombas de circulación principales, colectores del generador de vapor, tuberías del circuito primario y sistemas conectados, tubos del generador de vapor de intercambio de calor), Cercos herméticos de los locales con equipos ubicados y tuberías de la planta de reactores en su interior que puedan servir como barreras para Centrales Nucleares con reactores VVER.
- Alto nivel de confiabilidad causado por la implementación de requisitos especiales de garantía y control de calidad durante el diseño, fabricación, instalación, manteniendo el nivel alcanzado durante la operación a través del control y diagnóstico (incesante o periódico) de las condiciones de las barreras físicas, eliminación de defectos y daños revelados. y fracasos;
- Establecer sistemas de protección y localización destinados a prevenir daños en las barreras físicas, restringir o mitigar las repercusiones de las radiaciones en caso de posible infracción de los márgenes y condiciones normales de funcionamiento, y en caso de accidentes.
Protección de centrales nucleares contra impactos externos.
Los desastres naturales y los impactos inducidos por el hombre se aceptan especificando las condiciones del sitio teniendo en cuenta la posibilidad de construir centrales nucleares con reactores VVER-TOI en diversas regiones geográficas, así como en las regiones caracterizadas por diferentes impactos inducidos por el hombre.
Los impactos más importantes, cuyos parámetros afectaron significativamente las soluciones técnicas del proyecto VVER-TOI, se enumeran a continuación:
Los sistemas y componentes de centrales nucleares como parte del proyecto de caso base se desarrollan teniendo en cuenta los siguientes desastres naturales y los impactos de diseño inducidos por el hombre:
- Terremoto de apagado seguro de intensidad hasta 8 en la escala MSK-64 con aceleración horizontal máxima en una superficie de terreno libre de 0,25 g
- Terremoto de base de diseño de intensidad hasta 7 en la escala MSK-64 con aceleración horizontal máxima en una superficie de terreno libre de 0,12 g
- Accidente de una aeronave de 20 t a una velocidad de 215 m/s como evento inicial de diseño
- Choque de un avión pesado de 400 t a una velocidad de 150 m/s como evento inicial fuera del diseño considerando incendio de combustible; Para hacer frente a este evento, el diseño prevé la prevención de la liberación de radionúclidos al medio ambiente.
- Onda de impacto de aire a una presión de 30 kPa y duración de la fase de compresión de hasta 1 s.
- Velocidad máxima de diseño del viento de hasta 56 m/s
Control de accidentes graves
Las centrales nucleares modernas se caracterizan por un riesgo sin precedentes de propagación de radiaciones ionizantes y emisión de radionucleidos al medio ambiente. Este resultado se logra gracias a las últimas tecnologías de protección y localización del sistema de seguridad. El proyecto VVER-TOI muestra, como variante básica, la configuración basada en la estructura de dos canales de sistemas de seguridad activa sin respaldo interno, y la estructura de cuatro canales de sistemas de seguridad pasiva. El sistema de seguridad pasiva proporciona un período de 72 horas que no requiere intervención del operador. [3]
El perfil de los sistemas de seguridad activa es el siguiente:
- Sistema de emergencia de la piscina de combustible y enfriamiento y enfriamiento planificados;
- Sistema de inyección de boro de emergencia;
- Sistema de enfriamiento de emergencia del generador de vapor;
- Sistema de suministro de energía de emergencia (grupo electrógeno diesel).
El perfil de los sistemas de seguridad pasiva es el siguiente:
- Parte pasiva del sistema central de enfriamiento de emergencia;
- Sistema pasivo de inundación del núcleo;
- Sistema de suministro de agua desde el estanque de combustible al circuito primario;
- Vástago de eliminación pasiva de calor del generador de vapor;
- Protección del circuito primario contra sobrepresión;
- Protección del circuito secundario contra sobrepresión;
- Estación reductora de presión de acción rápida;
- Sistema de eliminación de gases de emergencia;
- Sistema de suministro de energía de emergencia (acumuladores);
- Sistema pasivo de filtración de fugas en la carcasa interior.
La instalación de control de accidentes del proyecto VVER-TOI incluye un receptor de núcleos , que proporciona control de seguridad garantizado mediante la localización y enfriamiento del material fundido en caso de un accidente grave en la etapa de localización del núcleo fundido más allá del recipiente . En el marco de VVER-TOI, se realizan trabajos dirigidos a la optimización de las soluciones técnicas del proyecto de trampa de corio para disminuir los indicadores de costos y justificar la eficiencia de la operación de la trampa de corio. Con ello se pretende lograr una reducción considerable del tamaño total de la trampa y del peso de los materiales sacrificados, así como pasar a un diseño modular de la trampa que permitirá simplificar el transporte del equipo de gran tamaño al lugar de construcción de una Central nuclear.
La combinación de sistemas de seguridad pasivos y activos prevista en el proyecto VVER-TOI garantiza que el núcleo no será destruido durante al menos 72 horas desde el momento del accidente grave en caso de cualquier escenario posible. Las soluciones técnicas correspondientes garantizan que la planta del reactor será trasladada a condiciones seguras en cualquier combinación de eventos iniciales (naturales e inducidos por el hombre) que provoquen la pérdida de todas las fuentes de energía eléctrica . Este hecho aumenta considerablemente la competitividad del proyecto tanto en el mercado interno como en el externo de producción de energía eléctrica. [4]
Framatome suministra sistemas de protección para los reactores VVER-TOI en Kursk II . [5]
Características clave del proyecto
Extensión de por vida
La vasija de presión del reactor VVER-TOI tiene menos soldaduras que el VVER-1200, todas fuera del área central, y una disposición más simétrica de las boquillas de refrigerante. Esto ofrece la posibilidad de dos extensiones de vida útil de 20 años, lo que podría dar una vida útil de 100 años. [3]
Proyecto típico
VVER-TOI es una base para el desarrollo de proyectos de construcción en serie de centrales nucleares en sitios ubicados dentro de una amplia gama de condiciones climáticas naturales, considerando todo el espectro de impactos internos extremos y externos inducidos por el hombre, que son específicos para todos los eventuales. sitios de construcción. El proyecto se desarrolla con la intención de que su aplicación en proyectos individuales de centrales nucleares no requiera cambios de las principales soluciones conceptuales, de ingeniería y de diseño, así como análisis de seguridad adicionales y otros documentos justificativos que se presentarán a las autoridades de supervisión estatales para su recepción. licencias de construcción.
Tecnologías de diseño innovadoras.
- United Information Space es un complejo de software y hardware multiplataforma destinado al control de los datos de ingeniería para la ingeniería, el diseño y la organización de la comunicación entre los participantes del proyecto territorialmente distantes.
- Un análisis funcional ampliado (basado en la aplicación detallada de las normas de la OIEA ) es la base práctica para especificar una tarea para la ejecución automática de procesos tecnológicos nucleares, diseñar la estructura de operación funcional de la organización y el cálculo fundamentado de la relación en modo normal.
- El diseño MultiD sirve como una experiencia desarrollada de "ingeniería de campo" que aumenta considerablemente la posibilidad de que el proyecto controle a través de la elaboración detallada de las soluciones del proceso en la construcción y la instalación de equipos.
Posibilidad de actualización
El diseño de circuitos, equipos, sistemas y estructuras de la unidad de potencia VVER-TOI permite actualizarla permitiendo:
- aumentar la producción anual de energía eléctrica (por ejemplo, mediante el aumento de ICUF , la reducción del tiempo de inactividad programado y no planificado);
- disminuir el consumo de energía auxiliar;
- disminuir las pérdidas de energía eléctrica y térmica;
- mejorar las condiciones de trabajo del personal;
- Mantener un nivel de seguridad adecuado siguiendo los requisitos más estrictos establecidos por los documentos regulatorios y la necesidad de recibir permisos de operación periódicamente durante la vida útil de diseño de la planta de energía nuclear .
Centro virtual de creación de prototipos
El Centro Virtual de Prototipos es un complejo de instalaciones de software y hardware que permiten visualizar modelos de diseño e ingeniería. Representa una esfera de 6 metros de diámetro (20 pies), en cuyo centro los asistentes que se encuentran a 2 metros (6,6 pies) de altura en una plataforma de vidrio transparente pueden ver una imagen en formato 3D . Permite a todos entrar en mundos virtuales.
El uso práctico complejo incluye lo siguiente:
- Control interactivo del modelo de central nuclear;
- análisis de soluciones de planificación y diseño;
- resolver la operación, mantenimiento y reparación de la central nuclear;
- simulación de las acciones a emprender en caso de emergencias;
- para ser utilizado como área de pruebas para el Centro de Gestión de Crisis.
Actualmente en Rusia no existen implementaciones técnicas análogas para el diseño de objetos tecnológicos complicados. Este método de demostración sólo lo utilizan la industria de defensa , las grandes corporaciones automovilísticas y las empresas de ingeniería aeronáutica . [6]
Plazos de ejecución del proyecto.
2009:
- El 22 de julio de 2009, el Comité Presidencial para la modernización y el desarrollo de la economía rusa decidió iniciar en el marco de las prioridades a corto plazo el proyecto de desarrollo de tecnologías nucleares en plantas de reactores;
- Etapa de inicio de las obras del proyecto.
2010:
- Modelo conceptual de isla nuclear y unidad de potencia VVER-TOI;
- Constitución de la organización siendo poseedora de la tecnología de base provista de modernas instalaciones de diseño e ingeniería.
2011:
- Diseño 3D de isla nuclear y unidad de potencia VVER-TOI;
- Cálculos justificativos de seguridad.
2012:
- Proyecto MultiD de central nuclear con reactor VVER-TOI;
- Preparación de un paquete de documentos técnicos normativos actualizados para proporcionar el uso de nuevas tecnologías de diseño y construcción en el proyecto.
El proyecto se realizó en 2009 y se completó en 2012.
Construcción
La primera construcción de VVER-TOI comenzó en abril de 2018 en la central nuclear de Kursk , con una fecha de finalización prevista para finales de 2022. [7]
Además, hay previstas 11 unidades VVER-TOI adicionales. [7]
Referencias
- ^ La palabra tipovoi es difícil de traducir al inglés. El significado aquí es que se trata de un modelo de diseño universal que se puede parametrizar fácilmente para adaptarse a cualquier entorno geográfico o de seguridad. Básicamente, se trata de un diseño universal rápidamente personalizable, o un "metadiseño".
- ^ En ruso, la palabra informatizirovanniy implica no solo instrumentación y control digitales, sino también sistemas de software de soporte y automatización, por ejemplo, gestión de suministros.
- ^ "NECESIDADES Y DESAFÍOS DE INVESTIGACIÓN sobre reactores nucleares Gen III / III+, FISA" (PDF) . Praga. 2009.
- ^ "AEM Technology logra un hito con el primer VVER-TOI". Noticias nucleares mundiales. 17 de abril de 2018 . Consultado el 18 de abril de 2018 .
- ^ abc "Vaso del reactor VVER-TOI instalado en Kursk II". Noticias nucleares mundiales. 14 de junio de 2022 . Consultado el 17 de junio de 2022 .
- ^ A.Yu. Kuchumov, A.Yu. Alaev (2011). «Concepto de seguridad del proyecto VVER-TOI, N°4» (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 9 de mayo de 2012 . Consultado el 9 de mayo de 2012 .
- ^ "Framatome entregará un sistema de protección del reactor para Kursk II". Internacional de Ingeniería Nuclear. 9 de abril de 2020 . Consultado el 9 de abril de 2020 .
- ^ "Departamento de Información y Relaciones Públicas de OJS". Preocupación por Rosenergoatom. Archivado desde el original el 9 de mayo de 2012 . Consultado el 25 de octubre de 2011 .
- ^ ab "Energía nuclear en Rusia, Asociación Nuclear Mundial". 2018.
enlaces externos
- www.rosatom.ru
- www.rosenergoatom.ru Archivado el 27 de octubre de 2020 en Wayback Machine.
- www.i-rusia.ru
- www.aep.ru
- www.niaep.ru
