Neděle, Březen 29

Zaostřeno na projekt MIR 1200

3D model jaderného a turbínového ostrova.
3D model jaderného a turbínového ostrova.

Jedním z uchazečů o dostavbu 3. a 4. bloku jaderné elektrárny Temelín je česko-ruské konsorcium firem ŠKODA JS a. s., Atomstrojexport, a. s. a OKB Gidropress, a. s. fungující od roku 2009, které se účastní tendru s návrhem reaktoru MIR 1200 (Modernised International Reactor) navrženého speciálně pro JE Temelín. MIR 1200 je tlakovodní energetický reaktor na tepelné neutrony založený na projektu AES 2006 a vyznačuje se evoluční technologií, což znamená, že návrh reaktoru v maximální míře vychází ze zkušeností a osvědčených technologií jiných tlakovodních reaktorů a to především ruských VVER se zaměřením na zvýšenou bezpečnost. Projekt MIR 1200 vyhovuje požadavkům organizace EUR (evropské standardy pro tlakovodní reaktory generace III+) a mezinárodním standardům a doporučením MAAE.

Mezi hlavní požadavky, které jsou organizací EUR kladeny na tlakovodní reaktory III+ generace jsou:

  • Možnost provozu reaktoru s palivem složeným buď ze 100 % UO2 nebo z 50 % MOX (směs oxidu plutoničitého a oxidu uraničitého) a k tomu odpovídající maximální/průměrné hodnoty vyhoření paliva (to nám udává, kolik energie můžeme získat z dané hmotnosti paliva): 60 000 MW dní/tunu ku průměrným 55 000 MWdní/tunu pro UO2 a 45 000 MWdní/tunu ku průměrným 41 000 MWdní/tunu pro MOX palivo. Maximální vyhoření je z větší míry omezeno bezpečnostními charakteristikami reaktoru díky maximálnímu vývinu tepla.
  • Životnost reaktorové nádoby musí být alespoň 60 let.
  • Kampaň výměny aktivní zóny reaktoru by měla být 12 až 24 měsíců.
  • Doba výměny paliva by měla být kratší než 17 dní, doba výměny paliva společně s údržbou by se měla snížit pod 25 dní.
  • Celkový součinitel využití jaderné elektrárny by měl být alespoň 87%
  • Budoucí jaderné lehkovodní elektrárny by měly být schopny konkurovat ve výrobě elektřiny ostatním zdrojům, tj. náklady na vyrobenou elektřinu by měly být o 15% nižší.
Takto by mohl vypadat Temelín, pokud by v tendru vyhrálo česko-ruské konsorcium.
Takto by mohl vypadat Temelín, pokud by v tendru vyhrálo česko-ruské konsorcium.

Rozčlenění do generací reaktorů není úplně přesné, protože mnohé reaktory, které jsou již několik let v provozu a měly by patřit do II. generace, mají prvky návrhu z III. generace – příkladem nechť je reaktor VVER 1000 v Temelíně. Obecně jsou reaktory III+ generace charakterizovány větší spolehlivostí a bezpečností, větší odolností vůči chybě operátora, nižší potřebnou dobou k výstavbě i nižší náročností samotné výstavby, s čímž souvisí také nižší náklady. Moderní tlakovodní reaktory musejí mít také minimální dopad na okolí v případě havárie. V následujících řádcích se na všechny tyto aspekty reaktoru MIR 1200 podíváme.

V současné době je projekt MIR 1200 nabízen v ČR, Maďarsku, Turecku, Vietnamu a Jordánsku a několik bloků AES 2006 je ve výstavbě v Ruské federaci, konkrétně první blok elektrárny Leningradská 2 a JE Baltská. Pokud bychom srovnali parametry návrhu AES 2006, ze kterého MIR 1200 vychází s reaktorem VVER 1000 verze V 320, který je například u nás v Temelíně, pak můžeme konstatovat, že koeficient využití se zvýšil o 15%, průměrná doba odstávky je kratší o 15 dní a díky zjednodušení projektu došlo ke snížení zastavěné plochy na 1 MW o 9 % i obestavěného objemu na 1 MW o 17%. Výrazně jinou hodnotu můžeme vidět v objemu vyhořelého paliva ve formě palivových kazet, který se snížil o necelých 37% a to na 3,5 t na vyrobenou TWh, přičemž roční výroba elektrárny s reaktorem AES 2006 je 9 TWh oproti 7,5 TWh u reaktoru VVER 1000, V320. Snížení množství vyhořelého paliva je jedním z dalších znaků pokročilých tlakovodních reaktorů.

Základní technické parametry MIR 1200

První, co by měl moderní reaktor splňovat je krátká doba jeho výstavby. Výrobci reaktoru MIR 1200 udávají, že od prvních betonářských prací do spuštění reaktoru uběhne pouhých 54 měsíců, tj. necelých 5 let. Avšak ve skutečnosti bývá doba delší kvůli různým zdržením na stavbě, u francouzského reaktoru nové generace stavěného v Olkiluoto je zdržení dokonce více jak sedm let. Jinak to bývá s životností reaktoru, bloky se často modernizují a životnost se tím prodlužuje. Je dána především tou nejnáchylnější částí celé reaktorové soustavy – parogenerátory a u MIR 1200 je předpokládána 60 let. Životnost je také samozřejmě dána výdrží samotné tlakovodní nádoby a ta prošla během vývoje VVER reaktorů několika inovacemi. Ve svarech nádoby došlo k omezení škodlivých příměsí i niklu a díky zvětšení průměru nádoby bylo dosaženo menšího poškození z důvodů ozáření neutrony.

Hrubý elektrický výkon jednoho bloku, jak už napovídá název, bude 1198 MWe, což odpovídá 3200 MWt a koeficient využití se předpokládá vyšší než 90 %, tj. pouze 10% času bude reaktor mimo provoz a nebude vyrábět elektrický proud. To úzce souvisí s dobou plánovaných odstávek jak kvůli výměně paliva a plánovaných prací na reaktoru tak údržbě, která by během sedmi let provozu měla činit maximálně 4 krát 16 dní, 2 krát 24 dní a 1 krát 30 dní.

Palivo reaktoru MIR 1200

Šestihranné palivové kazety budou obsahovat obohacené UO2 do 4,95%. Výměna části paliva bude každých 12 měsíců a jedna palivová kampaň bude trvat 4 roky. Maximální výpočtová hloubka vyhoření paliva v průměrném palivovém souboru je udávána 60 MWd/kgU, což je hodnota odpovídající výše uvedeným požadavkům organizace EUR a vyšší hodnoty vyhoření paliva by mohly negativně ovlivnit inherentní bezpečnostní prvky reaktoru.

Protože nové návrhy reaktorů III+ si zakládají hlavně na bezpečnosti, uveďme vypočtenou celkovou pravděpodobnost poškození aktivní zóny: je menší než 5,8.10-7. Celková pravděpodobnost stavu těžkého poškození paliva a narušení hermetičnosti kontejnmentu je dokonce o dva řády vyšší, tj. 3,7.10-9. Tyto hodnoty pravděpodobností vznikají po náročném procesu výpočtu, při němž se násobí pravděpodobnosti poruch každé komponenty, která by měla na danou událost vliv.

Bezpečnost především

Jedním ze základních bezpečnostních prvků reaktoru je dvojitá ochranná obálka, která se skládá z vnitřního železobetonového hermetického pláště chránícího proti vnitřním vlivům, který je navíc na vnitřní straně vybaven ocelovou vystýlkou a vnějšího železobetonového ochranného pláště chránícího před vnějšími vlivy. Vnitřní průměr vnější ochranné obálky reaktorovny o tloušťce 80 cm má být 50 m a kupole o tloušťce 60 cm bude sahat do výšky 70,2 m. Vnitřní hermetická železobetonová obálka s regulovatelným předpínáním je konstruovaná na přetlak 400 kPa. Pro zajímavost uveďme, že konstruktéři vnější obálky počítali s nárazem letadla letícího rychlostí 150 m/s v úhlu 0 až 100 vzhledem k horizontu.

Bezpečnostní rizika, která byla při projektování reaktoru zohledněna.
Bezpečnostní rizika, která byla při projektování reaktoru zohledněna.

Návrh MIR 1200 disponuje diverzifikovanými (bezpečnostní systémy tvoří 4 kanály), nezávislými (cesty jsou fyzicky separovány) pasivními (nepotřebují ke svému fungování elektrický proud) a aktivními bezpečnostními systémy. Navíc je vybaven i systémy, které by byly použity v případě nadprojektové havárie – systém likvidace vodíku v hermetické obálce, lapač taveniny a systém pasivního chlazení kontejnmentu a parogenerátorů. Poslední dva systémy jsou do jisté míry unikátním řešením, které není u jiných podobných projektů.

Originální patentované řešení najdeme dále u pasivního odvodu tepla z ochranné obálky, který má zaručit odvod tepla z kontejnmentu při jakýchkoliv únicích chladiva a to i v případě, že dojde k výpadku proudu. V případě úplné ztráty napájení elektrárny je dále odváděno teplo pomocí parogenerátorů. Tyto pasivní systémy způsobí, že při prvních 30 minutách havárie nemusí operátor zasahovat.

Tavení jaderného paliva je jedna z nejzávažnějších událostí vzhledem k bezpečnosti, která se může v reaktoru stát. Proto jsou v současné době na reaktorech generace III+ montovány tzv. lapače taveniny, přičemž vůbec poprvé byl lapač taveniny nainstalován v reaktoru na finské jaderné elektrárně Loviisa. Lapač se nachází v šachtě reaktoru pod tlakovou nádobou a funguje tak, že tavenina v lapači je naředěna určitým materiálem a tím je snížen vývin tepla. Tavenina je také chlazena a tím se zabraňuje proniknutí protaveného jaderného paliva pod ochrannou obálku.

Bezpečnost obyvatel při havárii

Důsledkem všech výše zmíněných bezpečnostních systémů a mnohých dalších (sprchový systém reaktoru, meziokruh chlazení důležitých spotřebičů, vzduchotechnika, havarijní zásoby vody a bóru,…) je předpokládáno, že při projektové havárii, tj. havárii na kterou je elektrárna projektovaná, nebude únik radioaktivity vyšší než při normálním provozu. Připomeňme, že v současné době přispívají jaderné elektrárny do přirozeného pozadí pouze jednou setinou. V případě těžké havárie nebude nutnost evakuovat přilehlé obyvatelstvo, ale v okruhu 3km od elektrárny by musela být provedena ochranná opatření.

Zdroje:

Fotografie: Tretiruka.cz

Informace: Prezentace Škody J.S. o projektu MIR 1200

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Tato stránka používá Akismet k omezení spamu. Podívejte se, jak vaše data z komentářů zpracováváme..