miniatyr| ABWR modell av Toshiba, som blev den första driftsatta generation III-reaktorn 1996 Tredje generationens reaktorer, eller generation III-reaktorer, är en klass av kärnreaktorer som är utformade för att ersätta generation II-reaktorer, och innehåller designförbättringar. Dessa inkluderar förbättrad bränsleteknik, högre termisk verkningsgrad, samt avsevärt förbättrade säkerhetssystem. Exempel på dessa är passiv kärnsäkerhet och standardiserade konstruktioner avsedda att minska underhålls- och kapitalkostnader. De marknadsförs av Generation IV International Forum (GIF).
De första generation III‑reaktorerna som togs i drift var de avancerade kokvattenreaktorerna Kashiwazaki 6 och 7 (ABWR) år 1996 respektive 1997. Sedan 2012 har båda stängts på grund av en mindre tillåtande politisk miljö efter kärnkraftsolyckan i Fukushima. På grund av den långa perioden av stillastående i byggandet av nya reaktorer och den fortsatta, om än minskande, populariteten för generation II/II+-konstruktioner i nybyggnation, har relativt få generation III-reaktorer byggts.
Översikt De äldre Gen II-reaktorerna utgör den stora majoriteten av dagens kärnreaktorer. Gen III-reaktorer är så kallade avancerade lättvattenreaktorer (LWR). Även om skillnaden mellan Gen II- och III-reaktorer är godtycklig, har få Gen III-reaktorer nått den kommersiella fasen från och med 2022. Generation IV International Forum kallade 2014 Gen IV-reaktorer för "revolutionerande konstruktioner". Det fanns inte några konkreta prognoser för förverkligande av koncepten vid den tidpunkten.
Förbättringarna i reaktortekniken för tredje generationens reaktorer är avsedda att ge dem en längre driftstid, jämfört med nuvarande generation II-reaktorer. Typiskt för de nyare reaktorerna är 60 års livslängd (förlängningsbar till över 100 år efter fullständig översyn och utbyte av reaktortryckkärl), mot 40 års drift för gen II-reaktorer (förlängningsbara till över 60 år efter fullständig översyn och utbyte av tryckkärl).
De är också konstruerade för att ha lägre härdskadefrekvenserna än generation II-reaktorer. Per 100 miljoner reaktorår uppskattas antalet härdskadehändelser för den Europeiska Tryckvattenreaktorn (EPR) till 60, och för ESBWR till 3. Det är betydligt lägre än exempelvis de 1 000 härdskadehändelserna per 100 miljoner reaktorår som uppskattas för BWR/4-reaktorer, som tillhör generation II.
EPR konstruerades också för att använda uran mer effektivt än äldre generation II-reaktorer, med cirka 17 % mindre uran förbrukad per genererad elenhet än de äldre reaktorerna. En oberoende analys utförd av miljöforskaren Barry Brook om den högre effektiviteten, och därmed lägre materialbehovet, hos Gen III-reaktorer bekräftar det påståendet.
Utvecklingar miniatyr| EPR- kärnuppfångningsrum utformat för att fånga upp corium vid en härdsmälta. Vissa generation III-reaktorer har en härdfångare i sin design. Gen III+ reaktorkonstruktioner är en evolutionär utveckling av Gen III-reaktorer och erbjuder säkerhetsförbättringar jämfört med Gen III-reaktorkonstruktioner. Tillverkare började utvecklingen av Gen III+-system på 1990-talet genom att bygga vidare på driftserfarenheterna från den amerikanska, japanska och västeuropeiska lättvattenreaktorn.
Kärnkraftsindustrin började främja en kärnkraftsrenässans och föreslog att Gen III+-konstruktioner borde lösa tre viktiga problem: säkerhet, kostnad och byggbarhet. Byggkostnader på 1 000 USD/kW prognostiserades, en nivå som skulle göra kärnkraft konkurrenskraftig med gas, och byggtider på fyra år eller mindre förväntades. Dessa uppskattningar visade sig dock vara överoptimistiska.
En anmärkningsvärd förbättring av Gen III+-system jämfört med andra generationens design är införandet i vissa designer av passiva säkerhetsfunktioner som inte kräver aktiva kontroller eller operatörsingripande utan istället förlitar sig på gravitation eller naturlig konvektion för att mildra effekterna av onormala händelser. miniatyr| Kakrapar kärnkraftverk, enhet 3 och 4 under uppbyggnad. Indiens första generation III+ reaktor Reaktorer av generation III+ har extra säkerhetsfunktioner för att undvika den typ av katastrof som inträffade i Fukushima 2011. Generation III+-konstruktioner, passiv säkerhet, även känd som passiv kylning, kräver ingen ihållande operatörsåtgärd eller elektronisk återkoppling för att stänga av anläggningen på ett säkert sätt i händelse av en nödsituation. Många av kärnreaktorerna i generation III+ har en härdfångare. Om bränslekapslingen och reaktorkärlssystemen och tillhörande rörledningar smälter, kommer korium att falla ner i en härdfångare som håller det smälta materialet och har förmågan att kyla det. Detta skyddar i sin tur den sista barriären, inneslutningsbyggnaden. Som ett exempel installerade Rosatom en 200 ton tung kärnfångare i VVER- reaktorn som den första stora utrustningsdelen i reaktorbyggnaden på Rooppur 1, och beskrev den som "ett unikt skyddssystem". År 2017 startade Rosatom kommersiell drift av NVNPP-2 Unit 1 VVER-1200- reaktorn i centrala Ryssland, vilket markerar världens första fullständiga driftsättning av en generation III+ reaktor.
De första generation III-reaktorerna miniatyr| Novovoronezh kärnkraftverk II med världens första generation III+-reaktor De första generation III-reaktorerna byggdes i Japan, i form av avancerade kokvattenreaktorer. Den 5 augusti 2016 togs en VVER-1200 /392M-reaktor av generation III+ i drift (första nätanslutningen) vid kärnkraftverket Novovoronezh II i Ryssland,Russian Federation Reactors, PRIS IAEA, 21 October 2022 vilket var den första reaktorn av generation III+ som var i drift.
Flera andra reaktorer av generation III+ är under sen uppbyggnadsfas i Europa, Kina, Indien och USA. De nästa generation III+ reaktorerna som togs i drift var en AREVA EPR-reaktor vid kärnkraftverket i Taishan (första nätanslutning 29 augusti 2018) och en Westinghouse AP1000-reaktor vid kärnkraftverket i Sanmen (första nätanslutning 30 juni 2018) i Kina.People's Republic of China reactors, PRIS IAEA, 21 October 2022
I USA certifieras reaktorkonstruktioner av Nuclear Regulatory Commission (NRC). Sedan augusti 2020 har kommissionen godkänt sju nya designer och överväger ytterligare en design samt förnyelse av en utgången certifiering.
Svar och kritik Förespråkare för kärnkraft och vissa som historiskt sett har varit kritiska har erkänt att tredje generationens reaktorer som helhet är säkrare än äldre reaktorer.
Edwin Lyman, seniorforskare vid Union of Concerned Scientists, har ifrågasatt specifika kostnadsbesparande designval som gjorts för två generation III-reaktorer, både AP1000 och ESBWR. Lyman, John Ma (en senior konstruktionsingenjör vid NRC) och Arnold Gundersen (en antikärnkraftskonsult ) är oroade över vad de uppfattar som svagheter i stålbehållaren och betongsköldbyggnaden runt AP1000, eftersom dess behållare inte har tillräckliga säkerhetsmarginaler i händelse av en direkt flygplansattack.Matthew L. Wald. Critics Challenge Safety of New Reactor Design New York Times, 22 April 2010. Andra ingenjörer håller inte med om dessa farhågor och hävdar att inneslutningsbyggnaden är mer än tillräcklig vad gäller säkerhetsmarginaler och säkerhetsfaktorer.
Union of Concerned Scientists hänvisade 2008 till EPR som den enda nya reaktorkonstruktionen som övervägs i USA och som"...verkar ha potential att vara betydligt säkrare och mer skyddad mot attacker än dagens reaktorer."
Det har också funnits problem med att tillverka de precisionsdelar som krävs för att upprätthålla säker drift av dessa reaktorer, med kostnadsöverskridanden, trasiga delar och extremt fina ståltoleranser som orsakar problem med nya reaktorer under uppbyggnad i Frankrike vid kärnkraftverket i Flamanville.
Listor över generation III-reaktorer
Generation III-reaktorer som för närvarande är i drift eller under uppbyggnad BolagReactor namnTypeMWe (nett)MWe (brutto)MWthAnteckningarGeneral Electric, Toshiba, HitachiABWR; US-ABWRBWR135014203926I drift i Kashiwazaki sedan 1996. NRC certifierad sedan 1997.KEPCOAPR-1400PWR138314553983I drift i Kori since Jan 2016.CGNPGACPR-1000106111192905Förbättrad version av CPR-1000. Den första reaktorn togs i drift 2018 vid Yangjiang-5.CGNPG, CNNCHualong One (HPR-1000)109011703050Delvis en sammanslagning av de kinesiska ACPR-1000- och ACP-1000-designerna, men i slutändan en stegvis förbättring av de tidigare CNP-1000- och CP-1000-designerna. Den var ursprungligen tänkt att heta "ACC-1000", men fick slutligen namnet "Hualong One" eller "HPR-1000". Fangchenggang-enheterna 3–6 kommer att vara de första som använder HPR-1000-designen, medan enheterna 3 och 4 för närvarande är under uppbyggnad sedan 2017.OKBM AfrikantovVVER-1000/42899010603000Första versionen av AES-91-designen, designad och använd för Tianwan-enheterna 1 och 2, som togs i drift 2007.VVER-1000/428M105011263000En annan version av AES-91-designen, också designad och använd för Tianwan (denna gång för enheterna 3 och 4, som togs i drift 2017 respektive 2018).VVER-1000/41291710003000Först konstruerade AES-92-designen, använd för Kudankulam.
Generation III-designer som ännu inte antagits eller byggts BolagReactor namnTypMWe (netto)MWe (brutto)MWthAnteckningarGeneral Electric, HitachiABWR-IIBWR163817174960Förbättrad version av ABWR. Osäker utvecklingsstatus.MitsubishiAPWR; US-APWR; EU-APWR; APWR+PWR160017004451Två planerade enheter vid Tsuruga ställdes in 2011. US NRC-licensiering för två planerade enheter vid Comanche Peak upphävdes 2013. Den ursprungliga APWR och den uppdaterade US-APWR/EU-APWR (även känd som APWR+) skiljer sig avsevärt åt i sina designegenskaper, där APWR+ har högre effektivitet och elektrisk effekt.WestinghouseAP600600NRC certifierad 1999. Utvecklades till den större AP1000-designen.Combustion EngineeringSystem 80+1350NRC certifierad 1997. Utgjorde grunden för den koreanska APR-1400.OKBM AfrikantovVVER-1000/466(B)101110603000Detta var den första AES-92-designen som utvecklades, ursprungligen avsedd att byggas vid det föreslagna kärnkraftverket Belene, men byggandet stoppades senare.Candu Energy Inc.EC6PHWR7502084EC6 (Enhanced CANDU 6) är en evolutionär uppgradering av tidigare CANDU-konstruktioner. Liksom andra CANDU-konstruktioner kan den använda oanrikat naturligt uran som bränsle.7402084Advanced Fuel CANDU-reaktorn är en modifierad EC6-konstruktion som har optimerats för extrem bränsleflexibilitet med förmågan att hantera ett flertal potentiella återbearbetade bränsleblandningar och till och med torium. Den genomgår för närvarande sen utvecklingsfas som en del av ett joint venture mellan SNC-Lavalin, CNNC och Shanghai Electric.FleraMKERBWR2085En utveckling av kärnkraftsreaktorn RBMK. Åtgärdar alla RBMK-reaktorns konstruktionsfel och brister och lägger till en fullständig inneslutningsbyggnad och passiva kärnsäkerhetsfunktioner såsom ett passivt kylsystem för kärnan. Den fysiska prototypen av MKER-1000 är den femte enheten i kärnkraftverket Kursk. Byggandet av Kursk 5 avbröts 2012 och en VVER-TOI vars konstruktion pågått sedan 2018 byggs istället från och med 2018.
Listor över generation III+ reaktorer
Generation III+ reaktorer som för närvarande är i drift eller under uppbyggnad