Ядерна зима у Франції: численні АЕС відключено через міркування безпеки - Атомна енергетика в Україні

Атомна енергетика

Ядерна зима у Франції: численні АЕС відключено через міркування безпеки

france22Виявлення численних випадків сегрегації вуглецю в критичних компонентах атомних електростанцій нанесло удар по французькій енергетичній промисловості: 20 з 58 реакторів країни в даний час працюють в автономному режимі і проходять ретельну перевірку. Голова Агенції ядерної безпеки Франції заявив, що “імовірно буде виявлено” ще більше дефектів, оскільки ступінь пошкоджень досі залишається невідомим.

Оскільки більше ніж половина з 58 реакторів Франції, можливо, мають компоненти з “сегрегацією вуглецю”, національний орган, що відповідає за ядерну безпеку, Агенція ядерної безпеки Франції (ASN), видав розпорядження про негайні профілактичні заходи для забезпечення громадської безпеки. Станом на кінець жовтня, коли готувалась стаття, ASN підтвердила, що 20 реакторів в даний час зупинено і можливо ще більше буде відключено в найближчі тижні.

Ці серйозні перебої у подачі енергії [у Франції] висмоктують енергію з усієї Європи. Гірше того, з’являються все нові питання щодо безпеки і стану атомного парку компанії Електрісіте де Франс (EDF), а також про якість деяких компонентів французького і японського виробництва, які EDF використовує в низці амбітних ядерних проектів по всьому світу.

Основа французької мережі

Атомні електростанції EDF забезпечують до 75% потреб в електроенергії Франції. Її атомні станції розташовані в 19 локаціях і включають в себе 34 реактори потужністю 900 МВт, 20 реакторів по 1300 МВт, і чотири реактори по 1450 МВт кожен. По мірі того, як парк реакторів зазнавав відключень, інспекцій та оглядів, за даними французького оператора електромереж Резу де транспорт Електрісіте, у вересні виробництво електроенергії впало до найнижчого рівня з 1998 року, лише 26,6 ТВт*год.

Оскільки значна кількість атомних станцій має бути відключена, ця цифра може ще знизитись. Перед цим в жовтні ЕДФ скоротила свій план з виробництва енергії в 2016 році з 395-400 ТВт*год до 380-390 ТВт*год. Оцінки виробництва електроенергії від атомних електростанцій в 2017 році також були знижені до 390-400 ТВт*год. Для порівняння, середньорічне виробництво електроенергії від атомних реакторів трималось на рівні 417 млрд кВт*год протягом 2005-2015 років. Хоча в 2009 році обсяг виробництва скоротився до 390 млрд кВт*год, протягом останніх десяти років виробництво незмінно залишалось на рівні вище 400 ТВт*год і перевищило цільовий покажчик у 410-415 ТВт*год у 2014 і 2015 роках.

Після того, як EDF знизила прогнози виробництва, оптові ціни на електроенергію відразу ж підстрибнули в четвертому кварталі 2016 року, першому кварталі 2017 року, а контракти на базове навантаження на 2017 рік торгувалися з підвищенням на 1,70 Євро/МВт*год, 1,65 Євро/МВт*год, і 1,20 Євро/МВт*год відповідно. Для усунення дефіциту енергії, Франція переходить на вугілля та інші викопні види палива, а також закуповує електроенергію за кордоном. Незважаючи на домовленості щодо обмеження викидів Конференції по клімату в Парижі (COP21), які нещодавно вступили в силу, Франція зараз спалює більше вугілля, ніж протягом останніх 32 років.

Незважаючи на домовленості Конференції по клімату в Парижі (COP21), які нещодавно вступили в силу, Франція зараз спалює більше вугілля, ніж протягом останніх 32 років.

В той час, коли стільки реакторів відключено, агенція Ройтерс повідомила, що 27 жовтня французькі оптові ціни на енергію 2017 року сягнули відмітки у 45,60 євро/МВт*год з можливим підвищенням в найближчі тижні і місяці. Крім того, ціни в Німеччині, найбільшому постачальнику електроенергії в Європі, також ростуть. Оскільки ця країна диверсифікувала свої джерела енергії і наростила потужності відновлюваних джерел енергії, більша частина її парку традиційних генеруючих потужностей не використовуються на повну потужність, або взагалі занедбані. Багато з цих німецьких електростанцій зараз повертаються до роботи, оскільки вони посилають електроенергію до Франції, завдяки розвиненим електромережам. Тож не дивно, що за повідомленнями Ройтерс, наприкінці жовтня німецькі ціни на електроенергію на наступний рік також сягнули найвищої відмітки за два роки — 33,65 євро/ Мвт*год.

Неякісні матеріали і документація

Суть ядерної кризи у Франції полягає у двох проблемах. Одна з них — вміст вуглецю у критичних сталевих елементах, парових теплообмінниках та інших компонентах вироблених або поставлених АREVA, французькою державною компанією, що займається розробкою та виробництвом устаткування для атомної енергетики. Друга проблема полягає в підробці, фальсифікації, або наданні неповних звітів по контролю якості цих критичних компонентів.

Надмірна кількість вуглецю в сталевих деталях робить їх більш крихким і схильними до раптових розломів або розривів під постійним високим тиском, що очевидно не є прийнятним. Спочатку цю проблему виявили в 2014 році на третьому енергоблоці АЕС Фламанвіль, потужністю 1,65 ГВт (малюнок 1), що будується і де використано один з перших хвалених Європейських реакторів третього покоління (EPR). Такі ж реактори EDF також планує встановити на недавно затвердженій станції “Хінклі-Пойнт C” у Англії.  З того часу було виявлено ще більше недоліків на інших атомних реакторах.

Прогрес? Планувалось, що проект Фламанвіль-3 буде побудовано за 54 місяці. Будівництво триває вже вдвічі довше, а витрати зросли більш ніж в три рази і сягнули 10,5 млрд євро. І хоча в даний час очікується, що його буде введено в комерційну експлуатацію до кінця 2018 року, ця оцінка може виявитись занадто оптимістичною. Джерело: ASN

Прогрес? Планувалось, що проект Фламанвіль-3 буде побудовано за 54 місяці. Будівництво триває вже вдвічі довше, а витрати зросли більш ніж в три рази і сягнули 10,5 млрд євро. І хоча в даний час очікується, що його буде введено в комерційну експлуатацію до кінця 2018 року, ця оцінка може виявитись занадто оптимістичною. Джерело: ASN

Внутрішнє зондування за заводі в Ле-Крезо (малюнок 2), де було виготовлено багато компонентів реакторів, показало наявність браку. У жовтні агенція Блумберг повідомила, що компанія АREVA зараз переглядає всі 9000 виробничих записів кузні, починаючи з 1943 року, в тому числі документи на більше ніж 6000 деталей для реакторів.

Розпечений метал. Завод Ле-Крезо є одним з небагатьох підприємств в світі, здатних виробляти деталі, необхідні для виготовлення основних компонентів ядерних островів. Проте, суттєві аномалії, які виявили в деталях, вироблених в кузні, поставили якість її продукції під питання. Джерело: ASN

Розпечений метал. Завод Ле-Крезо є одним з небагатьох підприємств в світі, здатних виробляти деталі, необхідні для виготовлення основних компонентів ядерних островів. Проте, суттєві аномалії, які виявили в деталях, вироблених в кузні, поставили якість її продукції під питання. Джерело: ASN

І хоча стурбованість виникла ще в 2014 році, коли було виявлено аномалії на АЕС Фламанвіль, протягом останніх шести місяців повідомлення про нові знахідки стали надходити регулярно, і особливо почастішали цієї осені. Майже щотижневі знахідки призвели до відключення енергоблоків, тривалих відключень електроенергії, зниження обсягів виробництва, а також до безлічі питань. Після парламентських слухань, що відбулись 25 жовтня, було прийнято рішення, провести більш докладні дослідження, що ймовірно призведе до нових відключень. 27 жовтня представники Агенції ядерної безпеки Франції підтвердили журналістам POWER, що проблема може виявитись набагато більшою.

За словами прес-секретаря Агенції, який побажав залишитися неназваним, відповідно до правил безпеки ASN, в даний час значна кількість реакторів відключені, і ще більше будуть перевірені протягом наступних кількох тижнів. “В даний час ми перевіряємо на сегрегацію вуглецю компоненти, що були вироблені як в Ле-Крезо, так і на заводі JCFC [Японська Корпорація Лиття і Ковки, що розташована в місті Кітакюсю]. На даний момент, 20 реакторів EDF відключено”,- заявив посадовець, зазначивши, що число буде змінюватись, по мірі проведення перевірок.

Деякі перевірки мають бути проведені під час відключення для перезавантаження палива і під час звичайних періодичних оглядів. “Агенція провела  інспекцію на семи реакторах, обладнаних голівками каналів парогенераторів, які було виготовлено на JCFC, в яких міститься особливо велика кількість вуглецю,” — пояснив співробітник ASN. Перевірку було проведено на таких станціях: Бюже 4, Сево 2, Дамп’єр 3, Гравелін 2, Сен-Лоран-дез-О В1, і Трікастен 1 і 3.

На початку жовтня Агенція ядерної безпеки Франції вказала на погіршення ситуації і наказала EDF зупинити роботу ще п’яти енергоблоків. Агенція хоче провести перевірки на безпеку на усіх цих ядерних реакторах і парогенераторах тому, що було знайдено додаткові вуглецеві аномалії. Для проведення перевірок, запланованих в період з листопада по січень, будуть відключені наступні блоки: Сево 1, Фессенхайм 1, Гравелін 4 і Трікастен 2 і 4.

“Загалом буде обстежено 12 реакторів на предмет сегрегації вуглецю. Це займе принаймні кілька тижнів, можливо і довше. Ми шукаємо ознаки сегрегації вуглецю і наявність деяких інших металів на кожній атомній станції”,- додав представник ASN в ексклюзивному інтерв’ю для POWER.

25 жовтня агентство Ройтерс повідомило, що EDF і Агенція ядерної безпеки Франції  відклали підключення до мережі атомних енергоблоків Сево 2, Дамп’єр 3 і Гравелін 2. Крім того повідомляється, що було виявлено нові додаткові порушення на Гравелін 5.

Хоча проблема загострилася в останні тижні, уже після того, як ASN отримала ранні попередні оцінки безпеки від EDF в червні, вона одразу ж постановила, що 12 реакторів працюють в ризикованому режимі, і розпорядилась ввести суворі заходи безпеки для продовження їх роботи. В жовтні, незадоволена результатами Агенція наказала EDF закрити всі 12 енергоблоки АЕС, допоки не будуть завершені випробування і, можливо, не будуть полагоджені або замінені необхідні деталі.  На думку ASN, ці компоненти мають важливе значення для безпеки, тому “якість проектування, виготовлення, і моніторинг в експлуатації є надзвичайно важливими”.

Перевірки, проведені ЕДФ, показують, що з 2015 року деякі голівки каналів парогенераторів, виготовлених на Ле-Крезо і JCFC “містять зони значної концентрації вуглецю, що може привести до непередбаченого погіршення їх механічних властивостей”,- зазначено в звіті ASN. Такі парогенератори встановлено на 18 реакторах на станціях потужністю 900 МВт і 1,450 МВт. На дванадцяти з цих реакторів встановлено голівки каналів з високим вмістом вуглецю. За даними газети “The Japan Times”, завод JCFC тепер також знаходиться під пильною увагою з боку Агентства по ядерній і промисловій безпеці Японії, оскільки усі електростанції, на які JCFC поставляв деталі, проходять перевірки і в кінцевому підсумку можуть зазнати найбільших збитків.

Відлуння прокотилось світом

Енергетичні трейдери і аналітики попереджають, що французький ринок повинен приготуватись до того, що в найближчі роки ремонт і обслуговування атомних реакторів буде займати більше часу, враховуючи вік атомного парку і все нові випадки виявлення конструктивних недоліків. Вік середнього французького реактора зараз становить більше ніж 30 років, тому обладнання буде необхідно міняти частіше, а все більш жорсткі вимоги до безпеки означатимуть, що компоненти можуть бути відкладені, особливо якщо ASN накладе додаткові перевірки. Перевірки безпеки та інші огляди “призведуть, зокрема, до подовження деяких планових відключень”, —  заявила компанія EDF в своєму прес-релізі.

Перевірки безпеки та інші огляди “призведуть, зокрема, до подовження деяких планових відключень», —  заявила компанія ЕДФ в своєму прес-релізі.

Проте, ще до цієї ситуації, Франція, як і її сусідка Німеччина, підняла питання безпеки і подальшої долі атомної енергетики після Фукусіми. З цієї події 2011 року, декілька урядів лівого толку запропонували знизити залежність від ядерної енергетики [у Франції] до 50% протягом найближчих десятиліть. Але багато політиків-консерваторів вважають ядерну енергетику основою екологічної політики країни і її економіки, оскільки Франція є лідером в ядерній галузі.

Дійсно, державна компанія EDF будує і експлуатує реактори по всьому світу. Сьогодні вона бере участь в реалізації великих проектів в Китаї, Фінляндії, Бельгії і Великобританії. Хоча поки що не з’явилось ніяких доказів, не буде нелогічним припустити, що якщо компоненти, що надходять від тих самих постачальників, Ле-Крезо і JCFC, мають однакові проблеми, то в тих компонентах, які ці заводи поставляють в інші частини світу, цілком можливо також можуть виявити проблему сегрегації вуглецю.

Корпуси для реакторів АЕС, які зараз будує компанія EDF, були вироблені кузнею Ле-Крезо або JCFC майже десять років тому; міняти їх буде дуже дорого і довго. П’єр-Франк Шеве (малюнок 3), голова ASN, сказав, що аналогічна методика кування була використана фірмою AREVA для  п’яти інших Європейських реакторів третього покоління (EPR III+), які заплановано або вже будуються. Два з них знаходяться в місті Тайшань, в Китаї, і два встановлено на АЕС Хінклі-Пойнт C. Компоненти були також виготовлені для одного такого запланованого реактора на АЕС Калверт-Кліфс, штат Меріленд, США.

П'єр-Франк Шеве. Шеве є головою Агенції ядерної безпеки Франції (ASN). Раніше в цьому році він зазначив, що: “Ядерна безпека та радіаційний захист стикаються з безпрецедентними викликами”. Джерело: ASN

П’єр-Франк Шеве. Шеве є головою Агенції ядерної безпеки Франції (ASN). Раніше в цьому році він зазначив, що: “Ядерна безпека та радіаційний захист стикаються з безпрецедентними викликами”. Джерело: ASN

В продовження теми, ASN також вказала, що в 2015 році в ланцюжку поставок деталей для атомної промисловості було виявлено три випадки поставок підроблених, шахрайських і неякісних товарів. З того моменту не з’явилось ніякої інформації, чи були виявлені інші подібні випадки, чи хто несе відповідальність. Але оскільки зараз інспектори сунуть носа в усі шпарини французького ядерного парку, цілком ймовірно, що будуть знайдені і інші такі випадки.

Застрягли в питаннях безпеки?

Незважаючи на перерви у подачі енергії і висновки щодо вмісту вуглецю, EDF продовжує применшувати ризик. “Запас міцності дуже великий і вміст вуглецю не впливає на цілісність або безпеку, навіть в разі аварії,» — заявив газеті “Ле Монд” представник EDF.

Але питання контролю якості в Ле-Крезо, яке знаходиться в самому центрі цієї проблеми, продовжує загострюватись. Дійсно, чим більше перевірок, тим більше проблем виявляють. Кількість компонентів, які містять брак, і вже встановлені на діючих АЕС, збільшилася з 33 відомих одиниць в квітні до 83 на кінець вересня. Вражає те, що лише на проекті Фламанвіль-3 кількість виявлених проблем збільшилась з двох до 20 протягом цього часу.

Поки EDF і АREVA проводять дорогі ремонтно-відновлювальні роботи, ASN і інші установи  запевняють, що наглядають дуже пильно. Зокрема представник ASN заявив: “Ми не терпимо ніякого ризику. Це правило. Якщо ми не знаємо, яку небезпеку містить сегрегація вуглецю, то ми повинні вимкнути реактори поки не з’ясуємо це і [зможемо підтвердити, що] це не небезпечно”.

“У нас виникли питання на основі документів, а тепер і на основі перевірок, коли ми помітили, що можливо сегрегація є ще більшою. Тож вимкнення реакторів є запобіжним засобом. Ми повинні мати гарантії того, що це не впливає на безпеку. Саме тому так багато реакторів зараз вимкнено,” — повідомив інсайдер з ASN.

Агенція ядерної безпеки Франції виявила, що компанія AREVA визначила щонайменше 87 порушень в роботі компанії EDF при експлуатації реакторів, в тому числі корпусів реакторів, парогенераторів, головного трубопроводу основної системи, плюс 20 питань по деталям, призначеним для Фламанвіля-3, і ще одне стосовно парогенератора призначеного для установки на Гравеліні 5. Інспектори також виявили чотири порушення правил упаковки при транспортуванні активних речовин. ASN заявила, що незалежно від результатів цих розслідувань, порушення “демонструють неприйнятну практику”.

Зазначений парогенератор є теплообмінником між водою, що циркулює в первинному охолоджувальному контурі реактора при температурі близько 350 °С і тиску 155 бар, і водою у вторинному контурі, з якого пара надходить до турбін. Його закруглена нижня голівка (малюнок 4) є частиною першого контуру і, відіграє важливу роль, оскільки постачає охолоджувальну воду до реактора. На водо-водяних реакторах (PWR) потужністю 900 Мвт, таких як у Фессенхаймі 2 і Бюже 4, встановлено по три парогенератори, а більш потужні реактори мають чотири.

Голівка каналу парогенератора. Перевірки проводяться на кількох французьких парогенераторах, в яких сталь може містити неприйнятно високу концентрацію вуглецю. Джерело: ASN

Голівка каналу парогенератора. Перевірки проводяться на кількох французьких парогенераторах, в яких сталь може містити неприйнятно високу концентрацію вуглецю. Джерело: ASN

В липні ASN призупинила сертифікат експлуатаційної надійності для одного з трьох парогенераторів на Фессенхаймі 2 через аномалії в сталі в нижній частині його корпусу. Компанія AREVA заявила, що згідно внутрішньої виробничої документації, в цих частинах виявили “відхилення від стандартів виробництва обладнання, що працює під тиском, для потреб ядерної промисловості”. Агенція ядерної безпеки Франції  також попередила в червні, що деякі голівки каналів парогенераторів в реакторах можуть містити ділянки з високою концентрацією вуглецю, що може знизити механічну міцність сталі і її здатність протистояти поширенню тріщин.

Зовнішні сили вимагають відповідей

Як вже було зазначено раніше, криза, що охопила атомну промисловість Франції, розпочалась в 2014 році, коли під час будівництва було виявлено аномальні ділянки в структурі сталі кришки і дна корпусу EPR реактора на АЕС Фламанвіль-3. Це призвело до проведення внутрішнього аудиту, результати якого були опубліковані в квітні 2015 року, і свідчать про наявність великої кількості інших аномалій.

Хоча Агенція з ядерної безпеки і Арева спочатку не надавали цим знахідкам дуже великого значення, критики наполягали на проведенні більш детального розслідування. У вересні 2015 року було опубліковано висновки незалежної оцінки, яку провела на замовлення “Грінпіс Франція” британська інженерна фірма “ Large and Associates”. Вона спричинили ефект “бомби, що розірвалась”.

“Суть дефекту сталі, надлишок вуглецю, призводить до того, що знижується ударна в’язкість сталі і компоненти стають вразливими для швидкого розлому», — зазначив автор доповіді, Джон Лардж. Доповідь Грінпісу “загострила питання, які і так вже виникли в Агенції”,- заявив в інтерв’ю з POWER представник ASN.

На всіх 12 атомних станціях, на яких ASN виявила проблеми з вуглецем, постачальником  парогенераторів був японський завод JCFC. Згідно технічного звіту, деталі цих парогенераторів, в тому числі нижні голівки каналів та інші деталі, містять зони макросегрегації, можливо, з підвищеним вмістом вуглецю. Початковий аналіз, проведений EDF, показав максимальний надлишковий вміст вуглецю на рівні 0,3%, що на 50% більше, ніж передбачено в проектній специфікації — 0,22%.

“Виходячи з цього, незалежний консультант, Інститут ядерної і радіаційної безпеки Франції (IRSN), вважає, що ризик катастрофічної відмови і розплаву паливних елементів може бути знижено, якщо буде виконано певні додаткові умови та вжито “компенсаційних” заходів допоки під час планової зупинки не з’явиться можливість провести подальший огляд деталей, вироблених на JCFC”, — зазначив пан Лардж у своїй доповіді для Грінпісу.

Але після початкових перевірок поверхні було проведено ряд більш інвазивних досліджень. Першими атомними станціями, які було планово відключено для перезавантаження палива і більш ретельного обстеження, були Трікастен 1 і 3. Результати ранніх неруйнівних методів дослідження нижніх голівок каналу виробництва JCFC на цих АЕС показали тривожний рівень вмісту вуглецю — 0,39%, що майже на 100% більше, ніж максимально допустимий рівень. В кінці жовтня Грінпіс випустив оновлення свого звіту, де повідомлялось, що такий рівень вуглецю і пов’язане з ним зменшення в’язкості сталі, роблять деталі вразливими для швидкого розлому. IRSN переглянув свій аналіз від 18 жовтня і порадив Агенції з ядерної, безпеки Франції, наказати закрити всі АЕС (крім однієї), на яких встановлено парогенератори виробництва JCFC. Станції мають залишатись відключеними, допоки EDF не продемонструє, що окремі атомні станції визнано безпечними для повторного запуску.

Початкові підозри Агенції з ядерної безпеки були підкріплені висновками Інститута ядерної і радіаційної безпеки Франції. Агенція також відкинула запевнення EDF та AREVA, що парогенератори, які містять надлишок вуглецю, не несуть ніякого ризику для безпеки АЕС. Ще в серпні, IRSN попередила ASN, що пакет документів, поданих ЕДФ, був неповним: існує ризик різкого розриву, що може привести до розплаву палива в активній зоні реактора, тому необхідно негайно вжити компенсаційних заходів, щоб убезпечити роботу діючих АЕС.

Невизначеність залишається

На французьких парламентських слуханнях, що відбулись 25 жовтня, пан Шеве заявив, що його відомству буде потрібен ще рік або два, щоб вивчити більше тисячі сторінок в рамках  розслідування порушень на кузні Ле-Крезо компанії Арева. “Імовірно, ми знайдемо ще більше аномалій і порушень”, — сказав Шеве.

Станом на кінець жовтня 2016 року, представник ASN підтвердив для POWER наступне:

  • Шість енергоблоків, що пройшли перевірку, отримали дозвіл на перезапуск і працюють в штатному режимі. Це: Блайє 1, Сево 1 і 2, Дамп’єр 2 і 4, і Сен-Лоран-дез-О B2.
  • Сім енергоблоків знаходяться в плановому відключенні і пройшли перевірку, або перевіряються в даний час. До них відносяться: Бюже 4, Сево 2, Дамп’єр 3, Гравелін 2, Сен-Лоран-дез-О В1 і Трікастен 1 і 3.
  • ASN наказав вимкнути ще п’ять енергоблоків для проведення перевірки до 18 січня 2017 року. До них відносяться: Сево 1, Фесенхайм 1, Гравелін 4 і Трікастен 2 і 4.
  • Три енергоблоки планово відключені на зиму. До них відносяться: Бюже 5, Гравелін 5 і Палюель 2.
  • На вимогу ASN один енергоблок був зупинений після того, як було виявлено аномалії в нижній частині кожуха парогенератора. Це станція Фесенхайм 2.
Отакої! 31 березня 2016 року 465-тонний парогенератор, який заміняли на новий на станції Палюель 2, під час демонтажу впав, злегка поранивши одну людину. Двоє інших робочих постраждали від шоку. Джерело: ASN

Отакої! 31 березня 2016 року 465-тонний парогенератор, який заміняли на новий на станції Палюель 2, під час демонтажу впав, злегка поранивши одну людину. Двоє інших робочих постраждали від шоку. Джерело: ASN

Між іншим, станція Палюєль 2 вимкнена з травня 2015 року. Її технічне обслуговування все ще триває після інциденту 31 березня 2016 року, коли 465-тонний парогенератор перекинувся під час демонтажу (малюнок 5).

Автор: Лі Бушбаум (www.lmbphotography.com) колишній редактор і один з авторів видання Coal Age, Mining, and EnergyBiz, освітлює питання вугілля і інших промислових тем протягом майже 20 років і є досвідченим промисловим фотографом.

[Примітка: Ця стаття з’явиться в наступному друкованому випуску POWER у грудні 2016 року.]

Джерело: powermag.com