Svět jaderných reaktorů: Rozdíly mezi PWR a VVER

Minulý díl pojednával o vývoji tlakovodních reaktorů východní koncepce, známých pod zkratkou VVER. Ačkoliv mezinárodní agentura pro atomovou energii ve svém přehledu provozovaných reaktorů používá pro východní a západní koncepci tlakovodních reaktorů stejné označení PWR, jsou jisté rozdíly, ve kterých se obě konstrukce liší.

Co je ruské, to je velké

Obecně nelze jednoznačně říct, jestli je lepší PWR nebo VVER. Ruské projekty jsou známé svou mohutností. Z toho plyne první rozdíl a to zastavěná plocha. VVER se v naprosté většině případů rozprostírají na větších parcelách než západní reaktorové bloky.

Dalším rozdílem je objem vody v primárním okruhu. Vzhledem k robustnosti projektu obsahuje primární část elektrárny větší množství chladiva, což se může příznivě projevit při únicích. V případě porušení třetí bariéry (tedy primárního potrubí) má dostatečná zásoba chladiva zásadní vliv na dobu, po kterou lze odvádět zbytkové teplo z aktivní zóny.

Musí se to vejít do kontejnmentu

Při využití kontejnmentu je snaha veškeré zařízení primárního okruhu stěsnat na co nejmenší plochu. Reaktory VVER 440 V-213 použité na JE Dukovany, využívají namísto kontejnmentu hermetické boxy, které se rozkládají na větší ploše. Zařízení nejsou na sobě tak natěsnána, což poskytuje lepší možnosti pro pohyb obsluhy a údržby. Kontejnment má však lepší schopnost zabránit úniku radionuklidů při porušení předchozích třech bariér a je i odolnější. Proto je označován jako čtvrtá bariéra proti úniku radioaktivních látek do okolí.

Řada VVER 1000 (V-320 Temelín) již kontejnmentem disponuje, ale stále se primární okruh rozprostírá na větším prostoru než u západních PWR. Tato skutečnost má vliv i na dávkový příkon (míru ozařování) pracovníků pohybujících se v primární části, protože se nedostávají do tak blízkého styku se zařízením (reaktor, čistící stanice, filtry…).

Když se to tam nedá, tak ušetříme

Bloky PWR jsou díky menší spotřebě materiálů a použitých zařízení levnější. Havarijní systémy mají pouze 100% zálohu (VVER má 200%) a tak i zde dochází ke značným úsporám. Zařízení, která jsou označena jako havarijní či bezpečnostní, musí splňovat přísné normy a certifikace. Proto je jejich pořízení i následná údržba nepoměrně dražší než v případě zařízení, která neplní bezpečnostní funkce.

Naležato nebo nastojato?

Dalším zajímavým rozdílem je pozice parogenerátorů. Zatímco západ dlouhodobě používá vertikální parogenerátory, východní koncepce tvrdě zastává horizontální umístění. Výjimkou byl snad jen parogenerátor umístěný ve slovenské elektrárně A-1, který se však neřadil mezi VVER.

U projektů VVER bývá parogenerátorů více a mohou být i menší než parogenerátory PWR. Opět má umístění parogenerátoru své výhody a nevýhody. U vertikálního uložení dochází pří ztrátě sekundárního média k dřívějšímu odhalení trubiček, ve kterých proudí primární chladivo a snižuje se účinnost odvodu tepla z primárního okruhu. Oproti horizontálnímu uložení může být v daném projektu kompaktnější při výstavbě kontejnmentu.

Parogenerátor – zařízení, které v jaderné elektrárně vyrábí páru. Je zároveň zařízením, které odděluje primární a sekundární médium. U našich JE proudí chladivo primárního okruhu velkým množstvím tenkých trubiček uvnitř parogenerátoru, zatímco voda sekundárního okruhu tyto trubičky v parogenerátoru zaplavuje. Skrz teplosměnnou plochu trubiček je předávána tepelná energie do vody sekundárního okruhu, kterou takto ohřívá. Vzhledem k tomu, že tlak na sekundární straně je nižší, je i bod varu vody nižší a voda se začne vypařovat.

Hlavní uzavírací armatura – jde to i bez ní

Modely VVER 440 navíc, oproti VVER 1000 a PWR, disponují hlavními uzavíracími armaturami na každé smyčce. Hlavní uzavírací armatura je jak na trase ohřátého chladiva z reaktoru do parogenerátoru, tak na trase ochlazeného média z parogenerátoru zpět do reaktoru. Na šesti-smyčkovém modelu tedy celkem 12.

U novějších reaktorových typů se od tohoto řešení upustilo. Jedná se o šikovný způsob jak prostřednictvím uzavírací armatury oddělit vzniklý únik na potrubí u parogenerátoru a oddělit tak poškozenou smyčku. V praxi však tyto armatury mohly podcházet a někdy se mohlo i stát, že tato armatura neplánovaně uzavřela.

Palivový soubor či kazeta?

Mezi pracovníky jaderné elektrárny Temelín a Dukovany může občas dojít ke komunikačnímu šumu při rozhovorech na téma jaderné palivo. Dukovanští zastávají dlouhodobě užívaný název „palivová kazeta“, naproti tomu Temelínští mají v aktivní zóně reaktoru palivové soubory.

Rozdílné názvosloví je prý způsobeno překladem z originálního názvu. Palivové kazety jsou z ruštiny, protože palivo od počátku provozu Dukovan dodává ruská firma TVEL. Palivový soubor je přeložen z angličtiny, protože původním dodavatelem paliva pro Temelín byl americký Westinghouse (nyní již také TVEL).

Faktický rozdíl je v tom, že kazety mají navíc obálku, kdyžto soubor obálku nemá a všechny palivové proutky jsou vidět. Modely VVER disponují šestihranným průřezem kazety (souboru) a západní PWR mají průřez čtvercový. Jinak samotné uranové tabletky umístěné v proutcích se příliš neliší.

Co přinese budoucnost VVER

Další řadou reaktorů s označením VVER 1200 se lze setkat i pod označením AES-2006. V současné době jsou dvě verze tohoto projektu ve výstavbě. Verze 392M, která vychází z modelu VVER 1000 v392. Prototyp v392 se staví jako první dva bloky elektrárny Novovoroněž 2 v Rusku. Instalovaný elektrický výkon dosáhne 1200 MWe.

Druhá verze VVER má označení 491 a jedná se o projekt určený pro výstavbu na území EU. Její dva prototypy se staví na území elektrárny Leningrad 2 a jejich dokončení se plánuje v letech 2016 a 2018. Instalovaný výkon každého bloku by měl dosahovat 1170 MWe. Další dvě elektrárny po dvou blocích jsou ve výstavbě v Bělorusku (Ostrovecká) a v Rusku (Baltická). Ve Finsku byly v tomto měsíci zahájeny přípravné práce na výstavbě jednoho bloku v elektrárně Hanhikivi a v dubnu byla zahájena výstavba pomocných staveb elektrárny Akkuyu, která bude mít čtyři bloky tohoto typu. Oba typy se řadí mezi reaktory generace 3+. Verze 491 mají deklarovanou životnost minimálně 60 let.

V případě vypsaného tendru na výstavbu bloků Temelín-3 a Temelín-4 bylo možné vidět typ s označení MIR.1200 prezentovaný česko-ruským konsorciem. Jde o upravený model VVER 1200/491 pro EU. Stojí za zmínku, že od uvedení modelu VVER 1000 v320 využívají jaderné bloky dvojitého kontejnmentu, 300% zálohu hlavních bezpečnostních systémů a systém zachycení taveniny při protavení reaktorové nádoby.

Zdroj obrázků: cez.cz