Pienen modulaarisen ydinreaktorin toiminta ja turvallisuus : Case: NuScale
Turunen, Mikko (2018)
Kandidaatintyö
2018
School of Energy Systems, Energiatekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2018122051432
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2018122051432
Tiivistelmä
Tässä kandidaatintyössä käsitellään NuScalePowerin kehitteillä olevaa pientä modulaarista ydinreaktoria. Tavoitteena on selvittää NuScalen erityispiirteet ja reaktorin toiminta-arvot, joita vertaillaan muihin kevytvesireaktoreihin perehtymällä aiheesta kirjoitettuun kirjallisuuteen ja NuScalen lisensiointiaineistoon. Näihin tavoitteisiin päästään tutkimalla reaktorisydämen, primääripiirin, sekundääripiirin ja turvallisuusjärjestelmien komponentteja ja toimintaa.
NuScalen oleellinen erityispiirre on sen luonnonkierrolla toimiva reaktorisydämen jäähdytysvirtaus ja paineastian sisään integroitu primääripiiri yhdessä. Koko reaktorimoduuli on rakenteeltaan hyvin yksinkertainen ja kompakti, sillä luonnonkierron ansiosta primääripiiriin ei tarvita paineistimen ja kahden kompaktin kierreputkihöyrystimen lisäksi pääkiertopumppuja. Yhden moduulin reaktorisydän tuottaa 160 MWt verran lämpötehoa, mitä käytetään lämmittämään höyrystimien sisällä virtaavaa sekundääripiiriä. Sekundääripiirissä taas höyry tulistuu ja tuottaa 50 MWe verran bruttosähkötehoa. Yhteen voimalaitokseen voidaan sijoittaa jopa 12 reaktorimoduulia.
Toinen merkittävä erityispiirre NuScalessa on sen korkea turvallisuustaso, mikä johtuu sen passiivisista turvallisuusjärjestelmistä. Onnettomuustilanteessa reaktori pystytään ajamaan turvallisesti alas ja jälkilämpö poistamaan lopullisena lämpönieluna toimivaan reaktorialtaaseen täysin ilman ulkoista sähkövirtaa, lisävettä tai operaattorin toimia. Nämä teknisesti edistyneet ratkaisut ovat keskeisessä asemassa sen yleistymiseen tulevaisuuden SMR-voimaloiden markkinoilla.
NuScalen oleellinen erityispiirre on sen luonnonkierrolla toimiva reaktorisydämen jäähdytysvirtaus ja paineastian sisään integroitu primääripiiri yhdessä. Koko reaktorimoduuli on rakenteeltaan hyvin yksinkertainen ja kompakti, sillä luonnonkierron ansiosta primääripiiriin ei tarvita paineistimen ja kahden kompaktin kierreputkihöyrystimen lisäksi pääkiertopumppuja. Yhden moduulin reaktorisydän tuottaa 160 MWt verran lämpötehoa, mitä käytetään lämmittämään höyrystimien sisällä virtaavaa sekundääripiiriä. Sekundääripiirissä taas höyry tulistuu ja tuottaa 50 MWe verran bruttosähkötehoa. Yhteen voimalaitokseen voidaan sijoittaa jopa 12 reaktorimoduulia.
Toinen merkittävä erityispiirre NuScalessa on sen korkea turvallisuustaso, mikä johtuu sen passiivisista turvallisuusjärjestelmistä. Onnettomuustilanteessa reaktori pystytään ajamaan turvallisesti alas ja jälkilämpö poistamaan lopullisena lämpönieluna toimivaan reaktorialtaaseen täysin ilman ulkoista sähkövirtaa, lisävettä tai operaattorin toimia. Nämä teknisesti edistyneet ratkaisut ovat keskeisessä asemassa sen yleistymiseen tulevaisuuden SMR-voimaloiden markkinoilla.