Economic simplified boiling water reactor (ESBWR) response to an extended station blackout/loss of all ac power

Abstract

Abstract

U.S. Federal regulations require light water cooled nuclear power plants to cope with Station Blackouts for a predetermined amount of time based on design factors for the plant. U.S. regulations define Station Blackout (SBO) as a loss of the offsite electric power system concurrent with turbine trip and unavailability of the onsite emergency AC power system. According to U.S. regulations, typically the coping period for an SBO is 4 hours and can be as long as 16 hours for currently operating BWR plants. Being able to cope with an SBO and loss of all AC power is required by international regulators as well. The U.S. licensing basis for the ESBWR is a coping period of 72 hours for an SBO based on U.S. NRC requirements for passive safety plants. In the event of an extended SBO (viz., greater than 72 hours), the ESBWR response shows that the design is able to cope with the event for at least 7 days without AC electrical power or operator action. ESBWR is a Generation III+ reactor design with an array of passive safety systems. The ESBWR primary success path for mitigation of an SBO event is the Isolation Condenser System (ICS).  The ICS is a passive, closed loop, safety system that initiates automatically on a loss of power.  Upon Station Blackout or loss of all AC power, the ICS begins removing decay heat from the Reactor Pressure Vessel (RPV) by (i) condensing the steam into water in heat exchangers located in pools of water above the containment, and (ii) transferring the decay heat to the atmosphere. The condensed water is then returned by gravity to cool the reactor again. The ICS alone is capable of maintaining the ESBWR in a safe shutdown condition after an SBO for an extended period.  The fuel remains covered throughout the SBO event. The ICS is able to remove decay heat from the RPV for at least 7 days and maintains the reactor in a safe shutdown condition.  The water level in the RPV remains well above the top of active fuel for the duration of the SBO event. Beyond 7 days, only a few simple actions are needed to cope with the SBO for an indefinite amount of time.  The operation of the ICS as the primary success path for mitigation of an SBO, allows for near immediate plant restart once power is restored.

Abstrak

Peraturan-peraturan Persekutuan A.S. memerlukan air sejuk menyejukkan loji kuasa nuklear untuk menangguhkan Station Blackouts untuk masa yang ditetapkan berdasarkan faktor reka bentuk untuk loji itu. Peraturan A.S. menentukan Stesen Blackout (SBO) sebagai kehilangan sistem kuasa elektrik di luar negara yang bersamaan dengan perjalanan turbin dan ketiadaan sistem kuasa AC kecemasan di tapak. Mengikut peraturan A.S., biasanya tempoh penangguhan untuk SBO adalah 4 jam dan boleh selama 16 jam untuk loji BWR yang sedang beroperasi. Mampu mengatasi SBO dan kehilangan semua kuasa AC diperlukan oleh pengawal selia antarabangsa juga. Dasar pelesenan A.S. untuk ESBWR adalah tempoh penangguhan 72 jam untuk SBO berdasarkan keperluan NRC A.S. untuk tumbuhan keselamatan pasif. Sekiranya SBO dilanjutkan (iaitu, lebih daripada 72 jam), tindak balas ESBWR menunjukkan bahawa rekabentuk mampu mengatasi kejadian ini selama sekurang-kurangnya 7 hari tanpa kuasa elektrik AC atau tindakan pengendali. ESBWR adalah reka bentuk reaktor Generasi III + dengan pelbagai sistem keselamatan pasif. Laluan kejayaan utama ESBWR untuk meringankan peristiwa SBO ialah Sistem Pemisah Pemisah (ICS). ICS adalah pasif, gelung tertutup, sistem keselamatan yang memulakan secara automatik atas kehilangan kuasa. Selepas Stesen Blackout atau kehilangan semua kuasa AC, ICS mula mengeluarkan haba pelepasan dari Kapal Tekanan Reaktor (RPV) dengan (i) menghidupkan wap ke dalam air di penukar haba yang terletak di kolam air di atas pembendungan, dan (ii) memindahkan haba yang mereput ke atmosfera. Air pekat kemudian dikembalikan oleh graviti untuk menyejukkan reaktor lagi. ICS sahaja mampu mengekalkan ESBWR dalam keadaan penutupan selamat selepas SBO untuk tempoh yang panjang. Bahan bakar masih tertutup sepanjang acara SBO. ICS mampu mengeluarkan haba pereputan dari RPV selama sekurang-kurangnya 7 hari dan mengekalkan reaktor dalam keadaan penutupan selamat. Tahap air dalam RPV masih berada di atas bahan bakar aktif selama tempoh acara SBO. Lebih dari 7 hari, hanya beberapa tindakan mudah diperlukan untuk mengatasi SBO untuk jangka waktu yang tidak terbatas. Pengoperasian ICS sebagai jalan kejayaan utama untuk pengurangan SBO, membolehkan kilang segera mendekatkan segera setelah kuasa dipulihkan.