Reaktor US460 Nuscale z homologacją NRC

Data dodania: poniedziałek, 30 czerwca 2025, autor: nuclear.pl

Amerykańska Komisja Nadzoru Jądrowego (NRC) wydała homologację (Standard Design Approval – SDA) dla nowej wersji modułowego reaktora NuScale – US460.

To wstępna decyzja, która zamyka większość kwestii technicznych zawartych w projekcie przy ubieganiu się o zezwolenie na budowę lub eksploatację. Będą one traktowane jako rozstrzygnięte, o ile w międzyczasie nie ujawnią się nowe zagrożenia ani zmiany projektowe. SDA nie jest też zobowiązaniem NRC do późniejszego wydania pozwolenia na budowę, kolejnej homologacji czy zezwolenia.

Dokument obejmuje projekt reaktora o mocy cieplnej 250 MWt (ok. 77 MWe) – nową wersję wcześniejszego modułu 160 MWt (ok. 50 MWe), który otrzymał homologację w 2020 (SDA) i 2023 (Design Certification) roku, ale nie znalazł inwestorów na tak mały reaktor.

O ile tamta, mniejszej mocy wersja NuScale budziła wątpliwości NRC w kilku kluczowych obszarach technicznych – o których wprost wspomniano przy wydawaniu homologacji, to dokumentacja US460 – jak stwierdził ACRS (komitet doradczy przy NRC) – „jest kompletna, dobrze udokumentowana i oparta na zweryfikowanych modelach obliczeniowych oraz szeroko zakrojonym programie testów”.

W starszej wersji jedną z problematycznych kwestii był układ zasilania awaryjnego (EDAS), z którego zasilane są siłowniki zaworów ECCS. System ten nie został zaklasyfikowany jako istotny dla bezpieczeństwa, co budziło obawy dozoru. W wersji US460 klasyfikacja EDAS pozostaje formalnie niezmieniona, ale jego projekt objęto wzmocnionymi wymaganiami jakościowymi (tzw. augmented quality), a przeprowadzone analizy wykazały, że nawet całkowita utrata EDAS nie wpływa na możliwość bezpiecznego wyłączenia reaktora. NRC uznało to podejście za akceptowalne i zgodne z przepisami.

Sporo uwag dotyczyło wcześniej także projektów wytwornic pary. Wersja 50 MWe nie zawierała kompleksowej oceny drgań i podparcia rurek spiralnych, a także nie dostarczała satysfakcjonującej odpowiedzi na pytania związane z tzw. density wave oscillation – niestabilnością przepływu dwufazowego, która może powodować zmęczeniowe pękanie rurek. Projekt US460 wnosi tu kilka istotnych zmian: każda rurka wytwornicy ma zintegrowaną zwężkę przepływu, co usztywnia jej mocowanie i poprawia jednorodność przepływu. Zamiast prób całkowitego uniknięcia oscylacji, NuScale opracował strategię zarządzania tym zjawiskiem – operatorzy będą monitorować dodatkowe parametry, a czas przebywania w warunkach ryzykownych dla wystąpienia oscylacji będzie ograniczany.

NuScale zmienił także częściowo materiały konstrukcyjne. Dennicę zbiornika reaktora wykonano teraz ze stali austenitycznej (co pozwala zrezygnować z kosztownych i długotrwałych programów nadzoru kruchego pękania), a górną część stalowej obudowy bezpieczeństwa – ze stali martenzytycznej. Zmiany te umożliwiły podniesienie ciśnienia projektowego obudowy do 8,2 MPa i temperatury do 315°C, co zwiększa margines bezpieczeństwa w sytuacjach awaryjnych. Ciśnienie robocze w reaktorze zwiększono natomiast do 13,8 MPa.

Zmodernizowano również układ awaryjnego chłodzenia rdzenia (ECCS). Zmniejszono liczbę zaworów zrzutu ciśnienia z trzech do dwóch, zrezygnowano z zaworów blokujących IAB i skrócono czas automatycznego otwarcia systemu po utracie zasilania z 24 do 8 godzin. Dzięki temu system szybciej odpręża pierwotny obieg, ograniczając ewentualne wycieki poza obudowę bezpieczeństwa.

Rozwiązano również problem bezpieczeństwa krytyczności po zadziałaniu systemów ECCS i DHRS. W odpowiedzi na wcześniejsze zastrzeżenia NRC dotyczące możliwego wzrostu reaktywności w wyniku warstwowania boru, w projekcie US460 dodano szczeliny i otwory w osłonie rdzenia, poprawiające mieszanie chłodziwa, a także specjalny pasywny dyspenser boru.

Problemem przy 50 MWe był także sposób monitorowania stężenia wodoru – dotychczasowy system mógł prowadzić do niekontrolowanego uwolnienia substancji promieniotwórczych. W US460 zrezygnowano z jego koncepcji i zastosowano w każdej jednostce pasywne rekombinatory wodoru.

Jednocześnie NRC wskazuje na pewne kwestie w US460, które mogą wymagać poprawy: brak pełnej analizy przewidywanych stanów przejściowych bez awaryjnego wyłączenia reaktora, niedoszacowanie wspólnych przyczyn awarii oraz zastrzeżenia co do pewnych aspektów probabilistycznej analizy bezpieczeństwa.

SDA nie oznacza jeszcze zielonego światła dla konkretnej inwestycji. NuScale po, spowodowanym znacznymi wzrostami prognozowanych kosztów budowy (z 5500 do niemal 14000 USD/kWe w ciągu dwóch lat), upadku projektu Carbon Free Power Project nie ma w tej chwili inwestora zainteresowanego budową.

Jednocześnie zmiana materiału dennicy zbiornika ciśnieniowego oznacza, że nie będzie można wykorzystać elementów odkutych w 2023 roku na zamówienie NuScale w koreańskich zakładach Doosan – wykonano je według poprzedniej specyfikacji.

Warto też wspomnieć, że NuScale zmienił także podejście do części budowlanej – budynek reaktora nie będzie wykonany, tak jak planowano dotychczas, ze zbrojonego betonu, lecz z kompozytów stalowo-betonowych, zbliżonych do tych jakie użyte zostaną przy budowie reaktora GE Vernova Hitachi BWRX-300.