Úterý, Listopad 13

Fort St. Vrain v obrázcích, část 2

V minulém článku byly shrnuty základní informace o elektrárně Fort St. Vrain, výběr lokality, schvalovací proces a částečně výstavba elektrárny. V následujících odstavcích se dozvíte více informací o vysokoteplotním, plynem chlazeném, grafitem moderovaném reaktoru v Coloradu. Zejména pak informace o jedinečné reaktorové nádobě.

Rozsáhlý identický model elektrárny Fort St. Vrain. Na levé straně, uvnitř nejvyšší budovy, je umístěna primární část jaderné elektrárny, vpravo strojovna. Reaktorová nádoba z předepjatého betonu se nachází na spodních podlažích reaktorové budovy, nad ní je zavážecí stroj (zdroj: ansnuclearcafe.org)

Projekt elektrárny Fort St. Vrain byl v mnoha ohledech inovativní. V 70. letech nebyl ani jeden blok vysokoteplotního reaktoru v komerčním provozu, protože jadernou elektrárnu Peach Bottom nelze brát jako plnohodnotný komerční blok. Bylo provedeno několik změn v návrhu, které měly později vést k jednoduššímu licencování a výstavbě vysokoteplotních jaderných elektráren. Jedna z nejzajímavějších změn návrhu oproti elektrárně Peach Bottom byla reaktorová nádoba, která u elektrárny Fort St. Vrain byla vyrobena z předepjatého betonu. V betonové konstrukci byly navíc schovány i komponenty primárního okruhu (hlavní cirkulační čerpadla a parogenerátory).

Návrh systému parogenerátorů pro elektrárnu Fort St. Vrain. V horní části je umístěna aktivní zóna s výkonem 841 MW tepelných, parogenerátory a hlavní cirkulační čerpadla najdeme ve spodní části celé reaktorové nádoby. Na obrázku nejsou zakresleny regulační tyče, které se do reaktoru zasouvaly shora. Vnitřní prostor reaktorové nádoby měl v průměru 31 stop (9,4 metru) s výškou 75 stop (22,9 metru) (zdroj: ansnuclearcafe.org)
Na obrázku je shrnuta relativní velikost betonové nádoby a primárních komponent V primárním okruhu bylo umístěno 12 parogenerátorů a 4 cirkulační čerpadla pohánějící hélium primárním okruhem. Celková výška betonové nádoby byla 106 stop (32,3 metru) s 61 stopami v průměru (18,6 metru) (zdroj: ansnuclearcafe.org)

Koncepce reaktorové nádoby z předepjatého betonu byla zvolena na základě požadavku zmenšit prostor zabíraný parogenerátory a hlavními cirkulačními čerpadly pro komerční jaderné elektrárny ve srovnání s Peach Bottom. Použitím předepjatého betonu bylo možné zabudovat parogenerátory přímo do konstrukce. Podle General Atomic zabudování parogenerátorů do konstrukce „zmenšilo objem chladiva v primárním okruhu, délku potrubí od reaktoru k parogenerátorům a odstranilo potřebu vyrábět tlakové nádoby pro parogenerátory. Řešení reaktorové nádoby z předepjatého betonu tak vytvořilo první ochranu před radioaktivním zářením a zmenšilo i velikost budovy s reaktorem“. Později, když organizace pro rozvoj jaderných technologií Atomic Energy Commision (AEC) žádala výrobce reaktorů o studium jaderných reaktorů vysokých výkonů (až 10 000 MW tepelných), obě společnosti (Westinghouse i General Electric) se shodly, že k takovým výkonům bude třeba reaktorové nádoby vyrábět z předepjatého betonu. Nikdy však takové návrhy nebyly realizovány a General Atomic ani nevyprojektovala žádný další plynem chlazený reaktor. Díky tomu zůstal Fort St. Vrain jedinečným americkým komplexem používajícím reaktorovou nádobu s integrálně řešenými primárními komponentami.

Hlavní komponenty reaktorové části nádoby z předepjatého betonu. Dutina pro další komponenty primárního okruhu byla vyložena uhlíkovou ocelí, která sloužila k těsnícím účelům. Tepelná bariéra a chladicí potrubí sloužily k zabránění přehřívání betonu. V dolní části byl otvor pro přístup k reaktoru (zdroj: ansnuclearcafe.org)

Kromě výhody jednoduchosti betonové reaktorové nádoby je zde další přínos, spočívající v mobilitě. Díky tomu je možno stavět elektrárnu mnohem kdekoliv z hlediska přepravní dostupnosti. V době, kdy byla elektrárna stavěna, byl obecně velký problém svařovat a vyrábět tlakovodní nádoby z více kusů. Proto měly reaktory omezené výkony a mohly být stavěny pouze na některých místech. Na konci 60. let firmy General Electric a Chicago Bridge & Iron vyvinuly metodiku sváření a tak mohly být stavěny i velké bloky a svařovány na staveništi. To umožnilo stavět i v místech, kde nebyla možnost dovézt komponenty vcelku na lodích. S konceptem předepjatého betonu nebylo žádné omezení, co se týče velikosti či umístění elektrárny, neboť celý díl vznikal až na staveništi.

Aby reaktorová nádoba udržela tlak, který byl uvnitř primárního okruhu, musela být vyztužena ocelovými lany. Předepnutí oceli bylo 700 psia (přibližně 48 atmosfér). Maximální konstrukční tlak reaktorové nádoby byl 845 psia (58 atmosfér). Objem betonu v reaktorové nádobě byl přibližně 4954 metru krychlových. Dále byla součástí reaktorové nádoby ¾ palce (1,9 cm) tlustá výstelka z uhlíkové oceli a 448 ocelových výztuží. Horní část reaktoru a podélné výztuže byly předepjaty silou 1,4 milionu liber (téměř 635 tun), obvodové výztuže silou 1,25 milionu liber (téměř 567 tun) (zdroj: ansnuclearcafe.org)

Jak již nyní víme, koncept předepjaté betonové reaktorové nádoby byl odzkoušen provozem jaderné elektrárny Fort St. Vrain, ale žádná jiná jaderná elektrárna s tímto konceptem nebyla ve Spojených státech postavena. Pravděpodobně v budoucnu ještě přijde čas pro tento velmi rozumný a praktický koncept plynem chlazené elektrárny.

Model 1:5 reaktorové nádoby z předepjatého betonu, vyrobené pro testování blízko San Diega. Jak je vidět na obrázku, jsou výztuhy jak na modelu, tak na reaktorové nádobě skutečné elektrárny přístupné pro kontrolu a revize. Testováním modelu bylo prokázáno, že neexistuje situace, při které by byla reaktorová nádoba vážně ohrožena, nebo by došlo k závažnému úniku chladiva. Kromě bezpečnostních výhod má koncept předepjaté betonové reaktorové nádoby výhodu využívání materiálů v místě výstavby a vyloučení nákladů na transport těžkých komponent (zdroj: ansnuclearcafe.org)

Zdroj: ansnuclearcafe.org

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.