ATMEA1: Desenvolvido em conjunto
pela AREVA e pela Mitsubishi
ANDREAS GOEBEL, PRESIDENTE E CEO DA ATMEA - DEZEMBRO 2014
COPYRIGHT @ 2014 BY THE AMERICAN NUCLEAR SOCIETY
O reator ATMEA1 é um reator evolucionário de
água pressurizada de 1100 MWe produzido pela
ATMEA, uma joint venture da AREVA e da
Mitsubishi Heavy Industries Ltd. (MHI). O
processo de concepção do projeto baseou-se
nos 40 anos de experiência mundial em PWR
da AREVA e da MHI, que projetaram e
construíram
mais
de
130
reatores.
Originalmente desenvolvido para atender as
rigorosas normas de segurança dos Estados
Unidos, o ATMEA1 foi analisado e considerado
em conformidade por autoridades de segurança
de outros países, incluindo França e Canadá.
Pré-selecionado no Brasil, na Argentina e no
Vietnã e sendo considerado em projetos de
usinas nucleares propostos no Cazaquistão e na
Turquia, o reator ATMEA1 tira proveito
atualmente das grandes perspectivas comerciais
no mundo.
Visão aérea digital de duas unidades do reator ATMEA1
Visão em corte do reator ATMEA1 e edifícios adjacentes
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totalmente de urânio, até no máximo um terço de MOX
para o projeto padrão e até 100% de MOX sem grandes
modificações de projeto. A duração do ciclo do
combustível pode ser definida de 12 a 24 meses. O vaso
de pressão do reator ATMEA1 inclui melhorias em
relação aos vasos de reatores existentes. As penetrações
montadas na parte inferior para instrumentação no
núcleo foram eliminadas, com a instrumentação
penetrando o vaso do ATMEA1 pela parte superior. O
número de soldas foi reduzido e a geometria da solda
foi melhorada, de forma a simplificar o processo de
fabricação, ensaios não destrutivos e inspeção em
serviço. Além disso, o vaso do reator é feito de
materiais com características como resistência contra
fratura frágil.
Os geradores de vapor do ATMEA1 são verticais,
permitindo que o vapor circule naturalmente. Estão
incluídos os trocadores de calor de tubo em U, bem
como o equipamento de separação de umidade integral.
Um economizador axial aumenta a pressão do vapor,
causando uma eficiência térmica maior. O material do
tubo é de liga 690 TT, amplamente utilizado em
geradores de vapor em todo o mundo e é altamente
resistente à corrosão sob tensão primária. Comparado às
usinas em funcionamento, a parte secundária do gerador
de vapor do ATMEA1 tem um estoque de água maior,
permitindo mais tempo para agir no caso de perda
eventual total da água secundária.
Configurações do sistema primário do reator (um terceiro reator de
bomba de refrigeração não é visível por causa do pressurizador)
O reator ATMEA1 conta com um sistema de
abastecimento de vapor nuclear de 3150 MWt com três
circuitos de líquido de arrefecimento. O sistema
primário é composto por um vaso do reator que contém
conjuntos de combustível, um pressurizador e em cada
um dos três circuitos uma bomba de refrigeração do
reator e um gerador de vapor. Todos os sistemas de
proteção e controle relacionados também estão no
sistema primário. Em cada circuito, o líquido de
arrefecimento primário que deixa o vaso de pressão do
reator é dirigido a um gerador de vapor e, em seguida, a
uma bomba de refrigeração do reator, antes de retornar
ao vaso de pressão do reator. O pressurizador,
conectado a um dos três circuitos, mantém a pressão
primária constante. O projeto, a configuração e os
componentes principais do sistema primário são
semelhantes aos que operam atualmente em PWRs. No
entanto, em volume interno, os componentes primários
do ATMEA1 são maiores do que os utilizados em
unidades de três circuitos atuais a fim de auxiliar a
operação estável e aumentar as margens de segurança.
O núcleo do reator consiste em 157 elementos
combustível, cada um com hastes de combustível
dispostas em uma matriz quadrada de 17Η17,
juntamente com 24 tampas de guia de haste de controle.
As hastes contêm pastilhas de combustível de óxido
misto ou dióxido de urânio levemente enriquecido. O
conteúdo de um núcleo do ATMEA1 pode variar, sendo
Segurança ativa
No projeto do reator ATMEA1 a segurança é
conseguida por meio de poderosos sistemas ativos, com
sistemas passivos utilizados apenas para ações
específicas. Há um equilíbrio otimizado entre
redundância e diversidade do sistema e sistemas de
gestão de acidentes graves foram validados através de
uma abordagem determinística para além de situações
de base de projeto, para que a usina permaneça segura e
sob controle em todos os momentos.
O reator foi projetado para ter uma frequência de danos
do núcleo de menos de 10-5/anos-reator e uma grande
frequência de lançamento de menos de 10-6/anos-reator.
O ATMEA1 está em conformidade com as normas dos
EUA e com os padrões e códigos consensuais do setor,
com as recomendações da Comissão Internacional de
Proteção Radiológica e com as normas de segurança da
Agência Internacional de Energia Atômica.
Incorporando a experiência adquirida com o
desenvolvimento do reator EPR da AREVA e do reator
APWR da MHI, o projeto de segurança do reator
ATMEA1 é baseado principalmente em análises
determinísticas (que aplicam estritamente o conceito de
defesa-profundidade), complementadas por análises
probabilísticas. Isso resulta no seguinte:
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proteção dos edifícios de fontes de energia de
emergência e dos edifícios de combustível, além da
prevenção contra a entrada de combustível do avião
nesses mesmos prédios, para evitar explosões ou
incêndios internos, e do recurso de desligamento seguro
e a disponibilidade a longo prazo de sistemas de
remoção de calor residual e refrigeração do núcleo de
emergência.
Bom comportamento da usina nas fases transitórias,
devido ao volume de vapor do pressurizador e do
grande estoque do gerador de vapor.
Simplificação dos sistemas de segurança e separação
funcional.
Mitigação das falhas de modo comum através de
diversas funções de segurança de backup e segregação.
Baixa sensibilidade a falhas, incluindo erros
humanos, por meio da incorporação de margens
adequadas de projeto.
Tempos mais longos para os operadores realizarem
ações.
Menos sensibilidade a falhas humanas, por meio de
sistemas digitas de controle e instrumentação
otimizados.
Um vaso de pressão de contenção robusto.
Refrigeração
A estratégia por trás do reator ATMEA1 exige o uso de
equipamentos e recursos robustos, protegidos e
permanentemente instalados para manter ou restaurar a
refrigeração do núcleo, da contenção e do combustível
irradiado por um período prolongado de tempo em
todos os estados do reator. A refrigeração seria mantida
durante eventos extremos externos, como terremotos e
inundações externas, além dos eventos previstos na
base do projeto.
O projeto do ATMEA1 integra três trens de segurança
independentes, equipados para cada um dos três
circuitos do reator. Esses trens são protegidos contra
perigos externos. Um quarto trem adicional, chamada
de Division X, é instalado para refrigeração de sistemas
de cadeia, fornecendo capacidade de manutenção com
energia e variedade. A Division X também pode ser
usada durante as atividades de manutenção preventiva
ou corretiva em qualquer outro trem.
Cada um dos três trens de segurança possui os seguintes
componentes:
Sistema de injeção de segurança — este sistema
injeta e recircula a água de refrigeração de emergência
para manter o estoque do líquido de arrefecimento do
núcleo do reator após um acidente de perda de líquido
de arrefecimento (LOCA, Loss-Of-Coolant Accident).
Acumuladores avançados fornecem água de ácido
bórico durante as fases de descarga e reabastecimento
do vaso do reator em injeções de alta vazão, assim
como na fase de reinundação do reator em baixa vazão.
Como resultado, as bombas de injeção do cabeçote
baixo não são necessárias. Em caso de rupturas ou
rompimentos nos circuitos primários, os circuitos
precisam ser reabastecidos muito rapidamente com
água. Os acumuladores avançados fornecem água
durante os primeiros segundos — antes das bombas de
injeção de segurança (cabeçote médio) serem iniciadas
— primeiro em alta vazão e depois em baixa vazão. O
acumulador é um sistema passivo autoativado e
conduzido por um gás pressurizado e, portanto, não
requer nenhum sistema de acionamento elétrico.
Sistema de pulverização de contenção e sistema de
remoção de calor residual — esses sistemas realizam
desligamento normal da refrigeração e também a
injeção de pulverização de contenção para manter as
condições da construção do reator dentro dos limites do
projeto, durante um evento como um LOCA.
Para todas as análises de segurança, o modo seguro de
longo prazo é mantido como estado de desligamento
seguro. Eventos de baixa probabilidade com várias
falhas e ocorrências coincidentes, até a perda total de
sistemas de classe de segurança, são considerados além
da base determinística do projeto. Uma abordagem
probabilística é utilizada para definir esses eventos e as
abordagens determinísticas e probabilísticas são
utilizadas para avaliar as medidas específicas
disponíveis para gerenciar os eventos. Como resultado,
a probabilidade de acidentes graves foi bastante
reduzida no projeto do ATMEA1, e recursos inovadores
foram implementados para retirar do projeto falhas de
contenção precoces. Além disso, disposições de projeto
foram adotadas para reduzir ainda mais o risco residual,
atenuar o derretimento do núcleo e evitar grandes
lançamentos. Portanto, o reator do ATMEA1 integra
recursos de segurança de alto nível para proteger,
refrigerar e confinar o reator em todas as situações,
incluindo condições extremas.
Proteção
Uma usina ATMEA1 — a construção do reator, a
construção da proteção (incluindo a sala de controle da
usina), o edifício de combustível e os edifícios de
fornecimento de energia de emergência — de acordo
com o projeto, é protegida contra uma ampla variedade
de riscos externos, incluindo os seguintes:
Eventos sísmicos de alta intensidade, com nível de
terremoto para desligamento seguro de 0,3 g como
padrão de projeto e margens de projeto adequadas.
Inundações externas, com herméticos alojamentos de
sistemas de segurança e também equipamentos.
Explosões, mísseis, tornados e incêndios.
O reator ATMEA1 também foi projetado para suportar a
queda de um avião comercial de grande porte ou
militar, garantindo a prevenção contra qualquer impacto
ambiental a longo prazo e mantendo a integridade
estrutural da construção do reator, da construção da
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Os três principais trens de segurança do reator ATMEA1
Instalado em sua própria área ou divisão separada, cada
trem de sistema de segurança está protegido contra a
propagação de perigos internos (por exemplo, incêndio,
quebra de tubulação de alta energia ou inundação) de
um trem para outro.
Fonte de alimentação de emergência — Cada uma
das três divisões de proteção e o trem Division X de
backup tem uma fonte de alimentação de emergência.
Além disso, há uma fonte alternativa de energia elétrica
com diversidade suficiente para garantir que a
alimentação permaneça disponível para os sistemas
essenciais (inclusive refrigeração), mesmo no caso de
um blackout na estação.
Poço de armazenamento de água de reabastecimento
na contenção — Este poço está localizado na parte
inferior da contenção e sob o poço do reator e alimenta
os sistemas de injeção de segurança, pulverização de
contenção e remoção de calor residual. Ele também
proporciona o resfriamento do corium no caso de
derretimento do núcleo.
Refrigeração do conjunto de combustível — O
conjunto de combustível irradiado é localizado fora da
construção do reator em uma estrutura dedicada, para
simplificar o acesso para manipulação de combustível
durante a operação da usina e o uso de tonéis de
combustível. A refrigeração do conjunto é assegurada
por dois trens de refrigeração redundantes relacionados
à segurança e no caso de um acidente, além da base do
projeto, um sistema de remoção de calor adicional pode
ser utilizado.
Confinamento
Sistemas e recursos de redução de acidentes graves
foram incorporados nas fases iniciais do projeto do
ATMEA1, para garantir que, no caso muito improvável
de um acidente grave, os efeitos sejam confinados
dentro da usina. Esses sistemas foram projetados para
atingir as seguintes metas de segurança principais:
Prevenção do derretimento do núcleo de alta pressão
por meio do uso de sistemas de remoção de calor de
decaimento, complementados pela proteção de
sobrepressão do sistema primário dedicado.
Descarga do sistema primário na contenção em caso
de perda total da refrigeração do lado secundário.
Refrigeração e espalhamento do núcleo, derretido por
meio de uma área de espalhamento (um recuperador de
corium similar ao do reator EPR da AREVA) que é
revestido com um material protetor e tem um sistema
de refrigeração para proteger o material de fundação.
Prevenção contra detonação do hidrogênio por meio
do uso de recombinadores catalíticos passivos, para
reduzir a concentração de hidrogênio na contenção.
Controle dos aumentos de pressão na contenção por
um sistema dedicado de remoção de calor para
acidentes graves, que consiste em um sistema de
pulverização com recirculação através da estrutura de
resfriamento do dispositivo de retenção de
derretimento.
Coleta das emissões de todos os vazamentos e
prevenção de desvio de confinamento por meio de um
anel.
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Os sistemas redundantes do reator
pré-licenciamento de conformidade com os requisitos
normativos da CNSC e as normas e os códigos
canadenses) do pré-licenciamento da análise do projeto
do fornecedor do reator ATMEA1. Determinou-se que a
intenção do projeto do ATMEA1 atende os mais
recentes requisitos normativos de projeto da CNSC e as
expectativas para uma nova usina nuclear no Canadá.
Pré-selecionado no Brasil, na Argentina e no Vietnã, e
sob consideração em projetos de usinas nucleares
propostos no Cazaquistão e na Turquia, o reator
ATMEA1 se beneficia atualmente das grandes
perspectivas comerciais no mundo.
Geração de alto desempenho
O ATMEA1 foi projetado para ter uma eficiência
térmica de 37% (trazendo economia de combustível e
redução de resíduos), uma vida útil de 60 anos e um
fator de disponibilidade de mais de 92% durante a vida
útil da usina - por meio de ciclos de combustível de até
dois anos e curtas paralisações de reabastecimento,
possibilitadas pelo acesso à construção do reator
durante a manutenção em serviço e operação. O reator
ATMEA1 também fornece recursos de controle de
frequência e acompanhamento de carga, que permitem
que o reator seja adaptado às diversas exigências de
redes (50 ou 60 Hz) trazendo maior flexibilidade
operacional.
Para obter mais informações sobre o ATMEA1, visite o site
da ATMEA em <www.atmea-sas.com>.
Pronto para construção
A IAEA terminou uma avaliação de características de
segurança do projeto conceitual do ATMEA1 em 2008 e
concluiu que o projeto conceitual estava em
conformidade com os princípios fundamentais de
segurança e os principais requisitos de avaliação de
projeto e segurança da agência. A ASN - Autorité de
Sûreté Nucléaire, da França, completou uma análise do
reator ATMEA1 encomendada pelos fornecedores
AREVA e MHI em janeiro de 2012. Ela concluiu que as
escolhas gerais de projeto e as principais opções de
segurança do ATMEA1 atendem satisfatoriamente as
medidas regulamentares da França e as medidas quase
regulamentares, bem como as orientações técnicas de
2004 para o projeto e a construção de PWRs de nova
geração. A ASN também elogiou os esforços para
incorporar as primeiras lições aprendidas no acidente
nuclear de Fukushima Daiichi.
Em junho de 2013, a Comissão Canadense de
Segurança Nuclear (CNSC) concluiu a fase 1 (avaliação
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