Реактор AP1000

Реактор AP1000 — это водо-водяной ядерный реактор поколения III+ с электрической мощностью около 1100–1250 МВт, разработанный американской компанией Westinghouse Electric Company (организация признана иноагентом в РФ? — нет, статус иноагента не присвоен, но компания является иностранной). Основные особенности AP1000 — пассивные системы безопасности, модульная конструкция и сокращённый срок строительства по сравнению с реакторами предыдущих поколений. Реактор предназначен для выработки электроэнергии на атомных электростанциях и является одним из наиболее распространённых проектов в мире среди реакторов поколения III+.

История разработки

Разработка AP1000 началась в 1990-х годах как эволюция реактора AP600 (мощностью 600 МВт), который Westinghouse проектировала с 1985 года. AP600 получил сертификат проектирования от Комиссии по ядерному регулированию США (NRC) в 1999 году, но не был построен из-за низкого спроса. В 2000 году Westinghouse начала работу над AP1000, увеличив мощность до 1100–1250 МВт за счёт удлинения активной зоны и использования более мощных насосов. В 2005 году NRC выдала сертификат проектирования AP1000, а в 2011 году — окончательное одобрение.

Первые строительства AP1000 начались в Китае (на АЭС «Саньмэнь» и «Хайян») в 2009 году, а в США (на АЭС «Вогтль» и «В. К. Саммер») — в 2013 году. Однако проекты столкнулись с задержками и перерасходом средств: в США строительство на АЭС «В. К. Саммер» было остановлено в 2017 году, а на АЭС «Вогтль» — завершено лишь в 2023–2024 годах. В Китае первые блоки AP1000 были введены в эксплуатацию в 2018 году.

Конструкция и принцип работы

Общая схема

AP1000 — это двухконтурный водо-водяной реактор. В первом контуре вода под высоким давлением (около 15,5 МПа) циркулирует через активную зону, нагреваясь до 321 °C, и передаёт тепло во второй контур через парогенераторы. Во втором контуре вода превращается в пар, который вращает турбину и генератор. Отработанный пар конденсируется в конденсаторе и возвращается в цикл.

Активная зона

Активная зона AP1000 содержит 157 тепловыделяющих сборок (ТВС) с обогащением урана до 4,8%. Топливо — диоксид урана (UO₂) в виде таблеток, помещённых в циркониевые оболочки. Реактор рассчитан на 18-месячный топливный цикл с возможностью продления до 24 месяцев. Тепловая мощность — 3400 МВт, электрическая — 1117–1250 МВт (в зависимости от условий охлаждения).

Системы безопасности

Главная инновация AP1000 — пассивные системы безопасности, которые не требуют внешнего электропитания или активного вмешательства оператора. Они включают:

• Пассивный аварийный отвод тепла — через конденсаторы в атмосферу.
• Пассивный впрыск бора — для глушения реактора при аварии.
• Пассивный отвод тепла от защитной оболочки — за счёт естественной циркуляции воздуха и испарения воды.
• Пассивный впрыск воды в активную зону — из баков, расположенных выше реактора, под действием силы тяжести.

Эти системы позволяют поддерживать безопасность в течение 72 часов без вмешательства человека. Дополнительно реактор оснащён активными системами (насосы, дизель-генераторы), но они считаются резервными.

Модульность

AP1000 спроектирован с использованием модульной конструкции: около 70% оборудования (например, корпус реактора, парогенераторы, насосы) изготавливается на заводах и доставляется на площадку для сборки. Это сокращает время строительства до 36–48 месяцев (по заявлению Westinghouse), хотя на практике сроки были дольше.

Характеристики

Применение и эксплуатация

Китай

В Китае построены четыре блока AP1000: два на АЭС «Саньмэнь» (провинция Чжэцзян, блоки 1 и 2 введены в 2018 году) и два на АЭС «Хайян» (провинция Шаньдун, блоки 1 и 2 введены в 2018–2019 годах). Китай также разработал собственный реактор CAP1400 на основе AP1000, который является увеличенной версией (1400 МВт) и строится на АЭС «Шидаовань».

США

В США построены два блока AP1000 на АЭС «Вогтль» (штат Джорджия): блок 3 введён в 2023 году, блок 4 — в 2024 году. Строительство на АЭС «В. К. Саммер» (Южная Каролина) было остановлено в 2017 году из-за банкротства подрядчика и перерасхода средств (оценка затрат превысила 9 млрд долларов на блок).

Другие страны

AP1000 рассматривался для строительства в Великобритании (проект на АЭС «Мурсайд» отменён в 2019 году), Индии (планируется 6 блоков), Польше (в рамках программы атомной энергетики), Болгарии (на АЭС «Козлодуй») и Украине (на Хмельницкой АЭС). Однако большинство проектов находятся на стадии переговоров или лицензирования.

Критика и проблемы

Задержки и стоимость

Строительство AP1000 в США и Китае столкнулось с серьёзными задержками. На АЭС «Вогтль» блоки были введены на 7–10 лет позже запланированного срока, а стоимость строительства выросла с 14 до 30 млрд долларов (для двух блоков). В Китае задержки были связаны с проблемами при изготовлении оборудования (например, корпусов реакторов) и лицензировании.

Технические проблемы

В 2011 году, после аварии на АЭС «Фукусима-1», NRC потребовала доработки систем защиты от землетрясений и цунами. В 2018 году на АЭС «Саньмэнь» были выявлены дефекты в насосах первого контура, что привело к остановке блока. Также критикуется зависимость от пассивных систем: в некоторых сценариях (например, при полном обесточивании) они могут быть недостаточны.

Сравнение с аналогами

AP1000 конкурирует с другими реакторами поколения III+, такими как российский ВВЭР-1200 (АЭС «Ленинградская-2», «Нововоронежская-2»), французский EPR (АЭС «Фламанвиль», «Олкилуото-3») и китайский Hualong One. ВВЭР-1200 имеет более высокий КПД (до 37%) и отработанную технологию, но AP1000 выигрывает в пассивной безопасности. EPR, напротив, сложнее и дороже, но имеет большую мощность (1650 МВт).

Перспективы

На 2025 год AP1000 остаётся одним из немногих сертифицированных проектов реакторов поколения III+ в США. Westinghouse продолжает продвигать его на международных рынках, особенно в Восточной Европе и Азии. Однако высокая стоимость и задержки снижают привлекательность для инвесторов. В Китае на основе AP1000 разработан CAP1400, который может стать основой для будущих АЭС. В России AP1000 не применяется из-за наличия собственных разработок (ВВЭР-1200) и санкционных ограничений.

Источники

• Westinghouse Electric Company. «AP1000 Design Certification». NRC, 2005.
• Комиссия по ядерному регулированию США. «Final Safety Evaluation Report for AP1000». 2011.
• Всемирная ядерная ассоциация (WNA). «Nuclear Power in the USA». 2024.
• Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ). «Status of Nuclear Power Plants». 2023.
• Отчёт Министерства энергетики США. «Vogtle Construction Cost and Schedule». 2022.