Westinghouse AP1000

AnsaldoNucleare
AP1000
IMPIANTO PASSIVO DI GENERAZIONE III+
Parte II
Sergio Orlandi
Ansaldo Nucleare
27 Maggio 2009
AnsaldoNucleare
I reattori di terza generazione
L’incidente di Chernobyl ha spinto l’industria nucleare a
cercare un miglioramento nei livelli di sicurezza
problematiche legate all’errore umano
caratteristiche intrinseche di sicurezza
mitigazione delle conseguenze di un eventuale incidente severo
Pensati per rispondere alla domanda del mercato energetico
Economicità nel costo di impianto
Standardizzazione
Riduzione nei tempi di realizzazione
Utilizzo di tecnologie largamente provate
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Riduzione Costi
Sicurezza
L’ approccio progettuale
Impianti Evolutivi
Impianti Passivi
Economia di scala
(grande potenza)
Semplificazione
(Riduzione numero
Componenti)
Ridondanza
Sistemi Passivi
&
Difesa in Profondità
AnsaldoNucleare
Impianti Nucleari Passivi
A fine anni ’80, ANSALDO, insieme ad ENEL ed ENEA, partecipa
intensamente al programma AP600 lanciato da Westinghouse,
contribuendo sia alle attività di progettazione che alla realizzazione di
prototipi e alla validazione sperimentale
L’AP600, impianto a due loop caratterizzato da sistemi di sicurezza passivi,
ottiene nel 1999 la Design Certification da parte dell’NRC.
Negli impianti passivi le funzioni di sicurezza sono garantite da forze
naturali quali gravità, convezione, circolazione naturale
Semplificazione dell’impianto e diminuzione dei costi
Benché l’ AP600 fosse conforme a tutti i requisiti posti dalle utilities, non
rispettava i criteri economici più stringenti richiesti dal mercato
Westinghouse iniziò lo sviluppo di un impianto di taglia maggiore, AP1000,
per ridurre il costo del kW/h istallato grazie all’economia di scala
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Commercializzazione dell’AP1000
Nel Gennaio 2006, la statunitense NRC (Nuclear Regulatory
Commission) ha conferito la Final Design Certification all’impianto
AP1000
Il 24 Luglio 2007 la Westinghouse Electric Co. ha firmato un contratto
con la cinese State Nuclear Power Technology Corporation (SNPTC),
per la costruzione di 4 impianti in Cina
I 4 impianti saranno costruiti nei siti di Sanmen (Zhejiang) e Haiyang
(Shandong). Il primo impianto, la cui costruzione è iniziata nel 2008,
entrerà in operazione nel 2013. Gli altri tre impianti sono previsti
diventare operativi nel 2014 e 2015.
Sei impianti AP1000 sono stati ordinati negli USA
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Contributo Ansaldo Nucleare
Ansaldo Nucleare ha dato fin dall’inizio un significativo apporto allo
sviluppo della tecnologia passiva
Negli anni ’90 ha contribuito a:
AP600 Design Certification
AP600 First of a Kind (FOAKE)
Adaptation to Europe (EPP)
A partire dal 2000, coopera con Westinghouse allo sviluppo dell’impianto
AP1000 (sia per gli USA che per l’Europa)
Plant Systems Design
Safety Analyses
Containment Design
Reactor Coolant System Design and Piping Stress analysis
Lay Out & Structural Design
AnsaldoNucleare
Contributo Ansaldo Nucleare
Attualmente Ansaldo contribuisce alla tecnologia passiva con più di 60
risorse impegnate nella progettazione dell’edificio reattore, di sistemi e
componenti dell’isola nucleare, nell’analisi di sicurezza
Esiste un accordo tra Westinghouse ed ANSALDO per la
commercializzazione congiunta in varie aree geografiche
ANSALDO insieme alla Mangiarotti Nuclear partecipa alla costruzione di
AP1000 in Cina come fornitore sia di servizi di ingegneria sia di
componenti quali:
Containment Vessel
PRHR Heat Exchanger
ANSALDO collabora con Westinghouse al programma NUSTART per la
commercializzazione negli USA
Complessivamente circa 250 anni-uomo in consuntivo
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Parola chiave: semplificazione
Semplificazione nel Design mediante il numero ridotto di componenti e
quantità di materiale necessaria
Semplificazione nei Sistemi di Sicurezza grazie all’adozione della
tecnologia passiva
Semplificazione nella Costruzione attraverso la modularizzazione
Semplificazione nell’ Approvvigionamento tramite la standardizzazione
dei componenti e del progetto d’impianto
Semplificazione nell’ Operazione and Manutenzione grazie all’adozione
di sistemi e componenti “provati”, riduzione del numero di componenti
attivi safety-related, miglioramento interfaccia uomo-macchina
Miglioramento della sicurezza, competitività economica e prestazioni
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The Westinghouse AP1000
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AP1000
Reactor Coolant System
Active PWR
AnsaldoNucleare
AP1000 Reactor Vessel
Tecnologia Westinghouse
provata
CORE SHROUD
Miglioramenti:
Non ci sono saldature nella
regione del core (forgiato)
Miglioramento dei materiali
estensione della vita di
progetto a 60 anni
I&C del nocciolo inseriti
dall’alto
Posizioni fisse, lettura on
line
Assenza di penetrazioni
nella parte bassa del
vessel
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AP1000 Steam Generator
Tecnologia Westinghouse provata
Miglioramenti di progetto:
Tubi Inconel 690 TT
Support plates in acciaio inossidabile
Channel heads progettati in modo da
migliorare ispezione e manutenzione
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AP1000 Reactor Coolant Pump
Canned Motor Pumps
Chiuse ermeticamente non richiedono manutenzione
Compatte, inerzia elevata coastdown più lento
Cuscinetti lubrificati ad acqua
Controllo della velocità motore più piccolo
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Approccio alla sicurezza
Basato sui concetti “Difesa in profondità” e “barriere multiple”
Sistemi attivi Nonsafety-Related
Costituiscono un supporto affidabile alla normale operazione dell’impianto
Prima linea di difesa : riducono gli interventi non necessari dei sistemi passivi
Non richiesti per la mitigazione degli incidenti base di progetto
Sistemi passivi Safety-Related
Funzioni di sicurezza assicurate da fenomeni naturali
Gravità
Scambio di calore per conduzione e convezione
Evaporazione
I sistemi di sicurezza non si basano su componenti attivi eliminazione di
Diesels di emergenza
Pompe di emergenza
Sistemi di supporto ai sistemi di sicurezza
Ridotta la dipendenza da azioni dell’operatore
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Passive Decay Heat Removal
Natural circulation HX connected
to RCS
Gravity drain refueling
water storage tank
(containment pressure)
Passive Safety Injection
Natural circulation / gravity drain core
makeup tanks (RCS pressure)
N2 pressurized accumulators (700 psig)
Passive Core Cooling System
Automatic depressurization valves
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Passive Injection System
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Decay Heat Removal
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Passive Core Cooling System at Work
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Passive Containment Cooling System
l’evaporazione dell’acqua
assicura per 72 ore la
rimozione del calore dal
contenimento
Anche senza acqua la
convezione naturale
dell’aria assicura per 24 ore
l’integrità del contenimento
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Passive Containment Cooling System
at Work
AnsaldoNucleare
Mitigazione Incidenti Catastrofici
Scenario fusione nocciolo
(Probabilità ~ 3 eventi ogni 107
anni reattore)
AP1000 è progettato per
contenere il nocciolo fuso
all’interno del vessel, evitando
che il materiale fuso venga
disperso all’interno del
contenimento
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In-vessel Retention at Work
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I sistemi passivi sono stati ampiamente testati
… anche in Italia
Integral Systems Test (SPES)
SIET (Piacenza)
Test facility VAPORE
ENEA Casaccia (Roma)
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L’approccio passivo permette una notevole semplificazione
dei sistemi di sicurezza
Standard PWR
AP1000
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La costruzione a moduli abbrevia i tempi di costruzione e
quindi il costo dell’impianto
Site Development - 18 mos
Construction - 36 mos
Commissioning
- 6 mos
Nth plant
schedule
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… in conclusione
AP1000
Maturo
Sicuro
Semplice
Competitivo