ATMEA1: Desenvolvido em conjunto pela AREVA e pela Mitsubishi

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1 ATMEA1: Desenvolvido em conjunto pela AREVA e pela Mitsubishi ANDREAS GOEBEL, PRESIDENTE E CEO DA ATMEA - DEZEMBRO 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 1

2 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 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. 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: 2

3 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. 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 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. 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. 3

4 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. 4

5 Os sistemas redundantes do reator 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. 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 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 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. Para obter mais informações sobre o ATMEA1, visite o site da ATMEA em <www.atmea-sas.com>. 5

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