Eigenschappen van de ABWR

Inleiding

ABWR is de afkorting van Advances Boiling Water Reactor. Het is een grote kokendwaterreactor met een vermogen van 1356 MWe. De reactor is als tweelingreactor ontwikkeld in de jaren tachtig door General Electric, het latere General Electric Hitachi (GEH). De reactor is ‘s werelds eerste lichtwaterreactor van de derde generatie. Zijn technische levensduur is zestig jaar.

Ontwerpkarakteristieken

De reactorkern bevindt zich onderin het reactorvat. De stoomproductie vindt in de reactorkern plaats. Boven de kern zitten de stoomafscheiders en stoomdrogers. De geproduceerde stoom gaat met een leiding door het gebunkerde reactorgebouw (containment) direct naar de turbine, die de generator aandrijft. Na de turbine gaat de stoom  naar de condensor, waarin hij condenseert. Omdat de stoom direct de turbine in stroomt, zouden zich radioactieve deeltjes op de turbinebladen kunnen afzetten. Om dat zoveel mogelijk te voorkomen zijn er filters achter de condensor geplaatst, die deze deeltjes afvangen. Een pomp stuurt vervolgens het koelwater terug naar de reactor. Het bovenin afgescheiden water stroomt tezamen met het teruggepompte koelwater langs de vatwand naar beneden. In de bodem van het reactorvat zitten schuin onder de kern een tiental pompen, die het koelwater weer door de kern heen persen. Direct onder de kern zijn in het reactorvat doorvoeringen aanwezig voor de regelstaven. Ze hebben de vorm van lange smalle platen, die tussen de splijtstofelementen op en neer bewegen en ze bevatten het neutronenabsorberende materiaal hafnium of boriumcarbide. De horizontale doorsnede heeft de vorm van een kruis. De splijtstofelementen bestaan uit een honderdtal splijtstofstaven, die in een vierkant rooster van 10x10 zijn geplaatst. Elk splijtstofelement is alzijdig omkast, met uitzondering van de boven- en onderkant. De regelstaven bewegen tussen de kastwanden van de elementen. Tabel: Enkele kenmerken van de ABWR

Veiligheidsaspecten

De ABWR bevat zowel actieve als passieve veiligheidssystemen. De berekende kans op een geheel of gedeeltelijk smelten van de reactorkern is kleiner dan eens in de zesmiljoen jaar. Er is een noodkoelsysteem, dat uit drie onafhankelijke inundatiesystemen bestaat, waarbij elk deelsysteem een hogedruk– en een lagedrukdeel heeft, dat koelwater het reactorvat in perst. Elk deelsysteem kan in combinatie met de drukontlastkleppen de reactor veilig afkoelen en van druk af brengen. Zelfs als er geen extern elektrisch vermogen en geen koelwater van buiten het containment beschikbaar is. Zodra de reactor van druk is, nemen de lagedruknoodkoelsystemen de koeling van de reactorkern over teneinde de vervalwarmte af te voeren. In geval van nood kan het brandblussysteem extra koelwater in het noodkoelbassin brengen. Tijdens het gehele noodkoelproces blijven de splijtstofelementen bevochtigd, zodat er geen beschadiging optreedt. Voor het geval er ondanks alle voorzorgsmaatregelen toch kernsmelten zou optreden, inclusief de productie van waterstof, zijn er voorzieningen om de gevolgen te beheersen. Er staan in het containment thermische recombinatoren opgesteld, die de waterstof omzetten in water. De lozing van de overige niet-condenseerbare gassen gaat door de schoorsteen via een filter, dat de radioactiviteit bindt. Daardoor vindt geen opbouw van een gevaarlijk hoge druk in het containment plaats. Een ander systeem zet de reactorkamer onder water om het kernsmelten en het doorsmelten van het reactorvat binnen de perken te houden. Mocht dat alles toch nog onvoldoende zijn, dan is er nog de extra dikke met basaltblokken gewapende vloer van de reactorkamer, die in geval van nood onder water staat en waar de gesmolten reactorkern niet door heen kan dringen. Daardoor is er geen risico, dat de gesmolten kern door de fundering heen dringt en het grondwater besmet. Het gebunkerde reactorgebouw is rechthoekig en vormt de veligheidsomhulling  (containment). Het gebouw van gewapend beton is 2 meter dik. Aan de binnenzijde zit een stalen gasdichte beplating van 6,4 millimeter dik. In een grote ringvormige ruimte naast de reactorkamer bevindt zich onderin het containment het noodkoelbassin.  De stoom, die bij een ongeluk vrij komt, stroomt door dat bassin, waarbij de stoom condenseert en waardoor geen grote drukverhoging optreedt in het containment. Het bassin heeft dus een drukonderdrukkende functie. Daarnaast bevat het water voor de eventuele noodkoeling van de reactor. De turbine bevindt zich buiten het containment en daarom zijn er doorvoeringen voor de stoomleiding en de koelwaterretourleiding. Er bevinden zich afsluiters op de containmentgrens om deze leidingen af te sluiten in geval van een ongeluk.

ABWRs in bedrijf en in aanbouw
De ABWR kreeg bouw- en bedrijfsvergunningen in Japan, Taiwan en de Verenigde Staten.

• Japan heeft een viertal ABWRs in bedrijf. Dat zijn Kashiwazaki-Kariwa–6 en –7, die sinds 1996 respectievelijk 1997 in bedrijf zijn. Voorts Hamaoka–5 en Shika–2 sinds 2004 en 2006. Opmerkelijk is de korte bouwtijd van minder dan vijf jaar. De reactoren zijn aanvankelijk door kinderziekten geplaagd en liggen sinds het ongeluk in Fukushima in het jaar 2011 stil. Er was in Japan nog een ABWR in aanbouw. Dat was Shimane–3, maar ook dat project is na Fukushima stilgelegd. Alle kokendwaterreactoren liggen nog stil. Alleen een beperkt aantal drukwaterreactoren zijn weer in bedrijf gekomen
• Taiwan besloot na het ongeluk in Fukushima om in 2025 zijn kerncentrales te sluiten en de bouw de ABWRs, Lungmen–1 en –2 , te staken. De bouwbeëindiging van Longmen–2 vond in 2014 plaats. Longmen–1 is voltooid in 2015, maar niet in bedrijf gesteld. Over het regeringsbesluit om te stoppen met de kernenergie heeft een referendum plaatsgevonden. De uitkomst is dat de sluiting niet door gaat. In augustus 2021 zal een volgend referendum plaatsvinden over de vraag of de beide eenheden Longmen in bedrijf mogen komen.
• De Verenigde Staten had een tweetal projecten voor de bouw van een ABWR, die nog in de fase van de planning waren. Dat project stond bekend onder de naam South Texas. Ook dat project is gestopt vanwege marktomstandigheden.
• Ook in het Verenigd Koninkrijk waren een tweetal projecten voorzien voor de bouw van ABWRs. Te weten in Oldbury in Engeland en in Wylfa in Wales. De beide projecten, die nog in de fase van de planning verkeerden, zijn in maart 2012 gestopt en verkocht aan Hitachi, die ze weer leven inblies. In juni 2018 was er toestemming om met de bouw te beginnen, maar de projecten zijn in januari 2019 om financiële redenen wederom gestopt.