RBMK
Grafiittihidasteinen kanavatyyppinen reaktori eli RBMK (ven. реактор большой мощности канальный, reaktor bolšoi moštšnosti kanalnyi) on Neuvostoliitossa rakennettu ja suunniteltu vesijäähdytteinen ja grafiittihidasteinen ydinreaktori.[1]
RBMK on vanhin edelleen kaupallisessa käytössä oleva reaktorimalli. Ensimmäinen tuotannollinen grafiittihidasteinen ja kevytvesijäähdytteinen ydinreaktori kehitettiin 1950-luvun alussa Neuvostoliitossa. Se oli sata kilometriä Moskovan lounaispuolella sijaitsevaan Obninskin ydinvoimalaitokseen rakennettu, lämpöteholtaan 30 megawatin ja sähköteholtaan viiden megawatin AM-1 (lyh. ven. атом мирный, atom mirnyi, "rauhan atomi") -reaktori (LWGR, light-water-cooled graphite-moderated reactor). Reaktori käynnistettiin ensimmäisen kerran 6. toukokuuta 1954 kello 19.40 Moskovan aikaa. Voimala liitettiin sähköverkkoon 27. kesäkuuta 1954.[2][3][4][5][6] Obninskin LWGR-reaktorin pohjalta laadittiin uusia reaktoriratkaisuja, ja se toimi esikuvana myös RBMK-reaktorille.[7][8]
Reaktorin rakenne ja toiminta
muokkaa
Yleisesti
muokkaaRBMK-reaktoreiden merkittävä rakenteellinen ero muihin vesijäähdytteisiin reaktoreihin (PWR ja BWR) on sen fyysinen hidastin- ja jäähdytysaineen erottaminen kevytveteen ja grafiittiharkkoihin sekä yhtenäisen suuren paineastian korvaaminen erillisillä pystysuuntaisilla putkikanavilla, joihin polttoainesauvat ja säätösauvat on sijoitettu. Kanavatyyppinen rakenne mahdollistaa useimmista muista ydinreaktoreista poiketen polttoainesauvojen vaihtamisen uusiin reaktorin ollessa käynnissä, sillä yksittäinen kanava voidaan sulkea polttoainesauvan vaihdon ajaksi. Kevytveden käyttö jäähdytyksessä ja grafiittihidastinaine mahdollistavat matalarikasteisen uraanin käytön reaktorissa. Nämä ominaisuudet toisaalta tekivät reaktorista epävakaan matalalla fissioteholla, koska fissiohajoamisen seurauksena syntyvä ”reaktorimyrkkynä” tunnettu ksenon-135 ei häviä tarpeeksi nopeasti. Lisäksi RBMK-reaktorin positiivinen takaisinkytkentä eli jäähdytinveden kiehumisesta aiheutuva fissiotehon kasvu oli merkittävä osatekijä Tšernobylin ydinvoimalaonnettomuudessa.[9]
Reaktoriastia, hidastinaine ja säteilysuojaus
muokkaaReaktorimonttu on valmistettu vahvistetusta betonista, ja se on 21,6 m leveä, 21,6 m syvä sekä 25,5 m korkea. Sylinterinmuotoinen, seinäpaksuudeltaan 16 mm paksu, halkaisijaltaan 14,52-metrinen ja 9,75 metriä korkea teräksinen reaktoriastia on sijoitettu monttuun ristinmuotoisen metallikannakkeen päälle. Reaktoriydin koostuu päällekkäin ladotuista grafiittiharkoista, joiden läpi kulkee pystysuuntainen halkaisijaltaan 11,4 cm oleva kanava. Grafiittiharkon mitat ovat leveydeltään 25 cm ja syvyydeltään 25 cm. Harkkojen korkeus vaihtelee 20 ja 60 senttimetrin välillä, koska harkot on ladottu reaktoriin limittäin sivusuuntaisen tuennan vuoksi (vrt. pystysuuntainen tiiliseinä). Reaktorin sisäinen helium-typpi-kaasukehä pitää reaktoriytimen inerttinä ja auttaa lämmönsiirrossa grafiitilta jäähdytyskanaville. Grafiittihidasteiden yhteisleveys on 14 metriä ja korkeus 8 metriä. Lämpölaajenemisesta aiheutuvien vaurioiden estämiseksi reaktoriastiassa on liikuntasauma[10]. Grafiitin maksimilämpötila oli 730 °C[11].
Käyttö
muokkaaRBMK-tyyppisiä eli grafiittihidasteisia kiehutusvesireaktoreita on yhä käytössä kaikkiaan 8 kpl (2022) kolmessa eri voimalaitoksessa, kaikki nykyisen Venäjän alueella. Voimalaitoksia oli myös nykyisten Ukrainan ja Liettuan tasavaltojen alueella. (Katso taulukko alla.) Myös Tšernobylin ydinvoimalaitoksen reaktorit edustivat kyseistä reaktorityyppiä.[12]
Suomea lähimmät toiminnassa olevat RBMK-voimalat ovat Leningradin ydinvoimala (2 laitosta) Sosnovyi Borissa Pietarista länteen sekä Smolenskin ydinvoimalaitos Desnogorskissa. (3 laitosta) Liettuan Ignalinan ydinvoimalan viimeinen käytössä ollut reaktori (kaksi 1 450 megawatin yksikköä) ajettiin alas joulukuussa 2009[13] (Kuolan ydinvoimalassa käytetään VVER-reaktoreita).
Kyky tuottaa ydinasemateriaalia
muokkaaRBMK-reaktorissa voidaan tuottaa ydinaseisiin tarvittavaa plutoniumia. Sähkön tuotantoon rakennetuilla laitoksilla tämä ei kuitenkaan ole ensisijainen tarkoitus.lähde?
Luettelo reaktoreista
muokkaaSisältää toiminnassa olevat, perutut, suljetut ja tuhoutuneet yksiköt. Osa perutuista oli rakenteilla Tšernobylin onnettomuuden sattuessa, eivätkä ne koskaan valmistuneet.
Värikoodit:
– Toiminnassa – Poistettu käytöstä – Tuhoutunut – Peruttu
| Voimala[14] | Reaktorityyppi | Tila | Nettoteho (MWe) | Bruttoteho (MWe) |
|---|---|---|---|---|
| Tšernobyl 1 | RBMK-1000 | Suljettu 1996 | 740 | 800 |
| Tšernobyl 2 | RBMK-1000 | Suljettu 1991 | 925 | 1 000 |
| Tšernobyl 3 | RBMK-1000 | Suljettu 2000 | 925 | 1 000 |
| Tšernobyl 4 | RBMK-1000 | Tuhoutui Tšernobylin ydinvoimalaonnettomuudessa | 925 | 1 000 |
| Tšernobyl 5 | RBMK-1000 | Peruttu 1988 | 950 | 1 000 |
| Tšernobyl 6 | RBMK-1000 | Peruttu 1988 | 950 | 1 000 |
| Ignalina 1 | RBMK-1500 | Suljettu 2004 | 1 185 | 1 300 (Bruttotehoa pudotettiin Tšernobylin onnettomuuden jälkeen.) |
| Ignalina 2 | RBMK-1500 | Suljettu 2009 | 1 185 | 1 300 (Bruttotehoa pudotettiin Tšernobylin onnettomuuden jälkeen.) |
| Ignalina 3 | RBMK-1500 | Peruttu 1988 | 1 380 | 1 500 |
| Ignalina 4 | RBMK-1500 | Peruttu 1988 | 1 380 | 1 500 |
| Kostroma 1 | RBMK-1500 | Peruttiin Tšernobylin onnettomuuden jälkeen. | 1 380 | 1 500 |
| Kostroma 2 | RBMK-1500 | Peruttiin Tšernobylin onnettomuuden jälkeen. | 1 380 | 1 500 |
| Kursk 1 | RBMK-1000 | Suljettu joulukuussa 2021[15] | 925 | 1 000 |
| Kursk 2 | RBMK-1000 | Toiminnassa vuoteen 2024[15] | 925 | 1 000 |
| Kursk 3 | RBMK-1000 | Toiminnassa vuoteen 2029[15] | 925 | 1 000 |
| Kursk 4 | RBMK-1000 | Toiminnassa vuoteen 2030[15] | 925 | 1 000 |
| Kursk 5 | MKER-1000 (Valmistumaton prototyyppi)[16] | Peruttu 2012 | 925 | 1 000 |
| Kursk 6 | RBMK-1000 | Peruttu 1993 | 925 | 1 000 |
| Leningrad 1 | RBMK-1000 | Suljettu 2018[17] | 925 | 1 000 |
| Leningrad 2 | RBMK-1000 | Suljettu 2021 lähde? | 925 | 1 000 |
| Leningrad 3 | RBMK-1000 | Toiminnassa vuoteen 2025[15] | 925 | 1 000 |
| Leningrad 4 | RBMK-1000 | Toiminnassa elokuuhun 2026[15] | 925 | 1 000 |
| Smolensk 1 | RBMK-1000 | Toiminnassa vuoteen 2028[15] | 925 | 1 000 |
| Smolensk 2 | RBMK-1000 | Toiminnassa vuoteen 2030[15] | 925 | 1 000 |
| Smolensk 3 | RBMK-1000 | Toiminnassa vuoteen 2034[15] | 925 | 1 000 |
| Smolensk 4 | RBMK-1000 | Peruttu 1993 | 925 | 1 000 |
-
Sosnovyi Borin kaupungissa sijaitseva Leningradin alueen ydinvoimala. -
Leningradin ydinvoimalan erästä reaktorihallia. -
Desnogorskin kaupungissa sijaitseva Smolenskin ydinvoimalaitos (2013).
Lähteet
muokkaa- ↑ Elmer Eugene Lewis: Fundamentals of Nuclear Reactor Physics, s. 93. Academic Press, 2008. ISBN 9780123706317 (englanniksi)
- ↑ Pervaja v mire AES (vanhentunut linkki) Gosudarstvennyi nautšnyi tsentr Rossijskoi federatsii – fiziko-energetitšeski institut imeni A. I. Leipunskogo", FGUP "GNTs RF – FEI", ippe.ru / Rosatom. Arkistoitu Viitattu 27.4.2014. (venäjäksi)
- ↑ Istorija nautšnogo tsentra (vanhentunut linkki) FGUP Gosudarstvennyi nautšnyi tsentr Rossijskoi federatsii – fiziko-energetitšeski institut imeni A. I. Leipunskogo", FGUP "GNTs RF – FEI", ippe.ru / Rosatom. Arkistoitu Viitattu 27.4.2014. (venäjäksi)
- ↑ APS-1 Obninsk (Atomic Power Station 1 Obninsk). (IAEA:n ydinvoimalarekisterin yhteenveto Obninskin ydinvoimalasta) IAEA. Kansainvälinen atomienergiajärjestö IAEA (YK:n erityisjärjestö). Arkistoitu 27.4.2014. Viitattu 27.4.2014. (englanniksi)
- ↑ Historical development of the Russian nuclear industry Rosatom, rosatom.ru. Viitattu 27.4.2014. (englanniksi) (Archive.org)
- ↑ Obninsk: number one Nuclear Engineering International, neimagazine.com. Viitattu 27.4.2014. (englanniksi)
- ↑ B. A. Semenov: Nuclear power in the Soviet Union (pdf) IAEA Bulletin, Vol 25, No 2., sivut 47-59. iaea.org. Viitattu 27.4.2014. (englanniksi) (Archive.org)
- ↑ I. S. Zheludev ja L. V. Konstantinov: Nuclear power in the USSR (pdf) IAEA Bulletin, Vol 22, No 2., sivut 34-45. iaea.org. Viitattu 27.4.2014. (englanniksi) (Archive.org)
- ↑ Tšernobylin ydinvoimalaonnettomuus – Fissioreaktori fissioreaktori.wordpress.com. 22.4.2018. Viitattu 8.4.2020.
- ↑ Energoatom Concern OJSC" Smolensk NPP " About the Plant " Generation 30.4.2008. Snpp.rosenergoatom.ru. (venäjäksi)[vanhentunut linkki]
- ↑ Accident Analysis for Nuclear Power Plants with Graphite Moderated Boiling Water RBMK Reactors (pdf) pub.iaea.org. 2005. Viitattu 22.3.2010.
- ↑ Nuclear Power Reactors In The World (pdf) (sivu 39->) 2018. IAEA. Viitattu 24.5.2019.
- ↑ Liettuan Ignalinan ydinvoimala suljettiin onnistuneesti hs.fi. 31.12.2009. Sanoma Oyj. Viitattu 30.1.2016. (archive.org)
- ↑
- Tšernobyl 1
- Tšernobyl 2
- Tšernobyl 3
- Tšernobyl 4
- Tšernobyl 5
- Ignalina 1
- Ignalina 2
- Ignalina 3
- Kursk 1
- Kursk 2
- Kursk 3
- Kursk 4
- Kursk 5
- Kursk 6
- Leningrad 1
- Leningrad 2
- Leningrad 3
- Leningrad 4
- Smolensk 1
- Smolensk 2
- Smolensk 3
- Smolensk 4
- Directorate for Construction of Kostoma NPP Arkistoitu 2007-09-27 Wayback Machine (For Kostroma 1 and 2)
- Table 31. Technology and Soviet Energy Availability – November 1981 – NTIS order #PB82-133455 (For Ignalina 4)
- ↑ a b c d e f g h i Nuclear Power in Russia World Nuclear Association. Viitattu 13.6.2022.
- ↑ Russia's Nuclear Fuel Cycle - Russian Nuclear Fuel Cycle - World Nuclear Association world-nuclear.org.
- ↑ Russia shuts down Soviet-built nuclear reactor - The Washington Times washingtontimes.com.