Reaktory „tříapůlté” generace nastupují do finiše

V rámci letošní mezinárodní konference Atomexpo 2015 v Moskvě dostala skupina zahraničních novinářů možnost „odskočit si” do více než půltisícovky kilometrů vzdálené Novovoroněže a prohlédnout si tamní jaderné elektrárny. A to jak již provozovanou, tak i novou, nyní budovanou. Rozumí se samo sebou, že jsme neváhali tuto šanci využít.
K našemu překvapení bylo možné až na výjimky, na něž nás průvodci upozornili („odsud potud ano, tam už ne“...), dokonce poměrně hodně fotografovat. Nezvyklé - zejména v Rusku, kde bylo až donedávna vše možné utajováno a poměrně striktně zakázáno fotit prakticky cokoli, o jaderných zařízeních ani nemluvě. Na dotaz, zda dnes mají tedy smysl i zákazy zbývajících lokalit v době, kdy satelity vidí z vesmíru všechno s neuvěřitelnou přesností detailů, pracovník ostrahy odpovídající za bezpečnost lišácky odvětil: „Družice vidí jen shora, ale pod střechu nedohlédnou, a tam ještě máme svá malá tajemství, proto z boku prosím, nefotit…“

Průkopníci nových technologií
V ruské Novovoroněži se (podobně jako v Bělojarsku u Jekatěrinburgu) vždy stavěly jen prototypy jaderných elektráren. Byly to v podstatě experimenty, které měly ověřit, jak budou nové typy reaktorů fungovat v praxi. Je to první jaderná elektrárna, na které byly vyzkoušeny bloky s reaktory typu VVER. Nejstarší bloky se tu začaly stavět již na konci 50. a v 60. letech minulého století - ty už jsou mimo provoz, dosud tu ale běží i dva „pilotní“ reaktory typu VVER 440 ze 70. let, které přišly po prvních vývojových reaktorech (šlo o prototypy reaktorů VVER-210 a VVER-365), a později v 80. letech první reaktor VVER-1000. Svou premiéru tu mají i historicky první ruské bloky s výkonem 1200 MW, nyní jako pilotní projekt „tříapůlté" generace ruských atomových reaktorů.
První dva prototypové reaktory VVER byly odstaveny na konci 90. let minulého století a analýza zařízení a použitých materiálů přinesla nové důležité poznatky o životnosti těchto zařízení. Ukázalo se, že předpokládaná degradace probíhala výrazně pomaleji, než se původně očekávalo, a vzhledem k tomu bylo rozhodnuto, že dva novovoroněžské bloky typu VVER-440 mohou být provozovány o 15 let déle s perspektivou dalších 10 let. Licence na provoz 5. bloku s reaktorem VVER-1000 byla proto prodloužena rovnou o 25 let.
Jaderná elektrárna Novovoroněž 1, která v loňském roce oslavila 50. výročí svého uvedení do provozu, je první průmyslová JE v Rusku. Nyní v ní pracují dva bloky s reaktory VVER-440 (třetí a čtvrtý blok) a jeden (pátý) blok s reaktorem VVER-1000, a v nové části elektrárny, označované Novovoroněžská 2, jsou právě stavěny a testovány první dva bloky podle projektu AES-2006 s reaktory VVER-1200 (konkrétně VVER-1200 V-392M).
S přípravou Novovoroněžská 2 začali inženýři v roce 2007. Práce na prvním a druhém bloku (někdy též označovány jako 6. a 7. blok) byly zahájeny v letech 2008/2009 a uplatnily se zde i některé nové prvky a postupy, které tento projekt odlišují od dosavadního standardu výstavby ruských JE. Generálním projektantem je ruský Atomprojekt a generálním dodavatelem stavby NIAEP (obě společnosti patří do skupiny Rosatom). Atomenergoprojekt zavedl jako první know-how spočívající ve stavbě pouze jedné chladicí věže namísto dvou, jak tomu bylo dříve (při zachování všech požadovaných technologických i bezpečnostních parametrů), což by mělo přinést snížení nákladů, spotřeby elektrické energie i zmenšení plochy areálu elektrárny. Na chladicí věž, která má u základu Ø cca 130 m a je vysoká 171 m, bylo potřeba 10 000 m3 betonu.
Na stavbu budovy nového reaktoru byl místo montovaných železobetonových prvků využit litý beton, který je podle projektantů odolnější. Např. kopule budovy, v níž je umístěn 330t reaktor s výkonem 1200 MW má dvojitý plášť, který zabraňuje vylučování radioaktivních emisí do okolního prostředí a funguje i jako mechanická ochrana proti vnějším přírodním a jiným vlivům - včetně zemětřesení, uragánu nebo pádu letadla.
Nové bloky AES-2006 odpovídají všem ruským i mezinárodním bezpečnostním požadavkům, a od svých předchůdců 2. generace se odlišují zejména mimořádným důrazem na bezpečnost, která byla jedním z klíčových faktorů. Oproti většině stávajících reaktorů typu VVER (i když i ty prošly rozsáhlou modernizací a posílením bezpečnostních prvků) nabízejí nové VVER-1200 další zlepšení bezpečnosti díky řadě inovativních pasivních systémů, které nepotřebují ke své činnosti a (automatickému) spuštění elektrický proud ani zásah operátora a právě díky pokročilosti konstrukce těchto systémů i reaktoru samotného, se řadí do generace označované jako III+.
Jedním z nejvýznamnějších bezpečnostních prvků, pokud jde o konstrukční řešení elektrárny, je tzv. lapač taveniny vyprojektovaný petrohradskou firmou Atomenergoprojekt. Použitý je i na čínské JE Tchien-wan, indické Kudankulam a všech nově budovaných elektrárnách s reaktory VVER-1200. Tato speciálně konstruovaná nádrž, umisťovaná pod tlakovou nádobu, je poslední záchrannou instancí, pokud by selhaly všechny ostatní bezpečnostní systémy. Což je sice vysoce nepravděpodobný scénář, ale počítat je nutné i s touto alternativou, kdy kvůli souhře vnějších událostí může teoreticky dojít k vyřazení veškerých bezpečnostních systémů a tepelnému poškození paliva. I když řetězovou reakci je možné zastavit během několika sekund, palivo má stále tak vysoký tepelný výkon, že při nedostatečném chlazení se může začít tavit. A pokud by výpadek chlazení trval déle, hrozí riziko, že tavenina poruší tlakovou nádobu a po protavení kontejnmentem pronikne ke spodním vodám a zamoří životní prostředí. Tomu má zabránit vyplnění šachty tlakové nádoby vodou, která chladí stěnu nádoby, aby se jí rozžhavené palivo neprotavilo.
Další inovativní pasivní bezpečnostní systém má za úkol zajistit rychlé zastavení řetězové štěpné reakce a zamezit jejímu opětovnému spuštění. Je založen na rychlém vstříknutí kyseliny borité do primárního okruhu - bór pohlcuje neutrony, takže většina jich je absorbována kyselinou boritou ještě dříve než by stačily rozštěpit jádro uranu. První jadernou elektrárnou, na níž byly tyto systémy použity, je indická Kudankulam.
K významným inovacím v oblasti pasivní bezpečnosti patří i systém SPOT, což je ruská zkratka pro termín „sistěma pasivnovo otvoda těpla”, označující pasivní systém odvádění tepla z aktivní zóny do atmosféry. Je založen na přirozené cirkulaci vzduchu, kdy chladný vzduch vstupuje zespodu do tepelných výměníků umístěných na střeše reaktorové budovy, a po ohřátí je vypouštěn jejich horní částí ven.

Jaderná elektrárna se připravuje na start
Postupné testování a uvádění různých částí JE do provozu, než dojde ke skutečnému fyzikálnímu spuštění - tzv. fyzpusku, jak je v žargonu ruských atomových pracovníků označováno zahájení poslední etapy před „ostrým“ startem elektrárny (energetickým spuštěním) - se odehrává v několika etapách, tzv. fázích, kdy se prověřují všechny systémy, zejména ty klíčové. Jako první je na řadě tzv. studená fáze, kdy se prověřuje funkčnost zařízení za teplot do 135 °C. Jde např. o hydraulické zkoušky primárního a sekundárního okruhu zahrnující ověření funkce všech čtyř hlavních cirkulačních čerpadel a veškerých dalších systémů, které zajišťují jejich chod. Po úspěšném provedení a vyhodnocení této etapy nastupuje „horká“ fáze, neboli testování za teplot a tlaku odpovídajících skutečným provozním podmínkám (280 °C, 15,7 MPa). Zahrnuje více než stovku detailních zkoušek, mj. např. vibrační testy vnitřních zařízení reaktoru a palivových kazet (jsou samozřejmě použity jen jejich imitace) a hodnocení termohydraulických parametrů zařízení, zkouší se hlavní cirkulační čerpadla za provozních parametrů, je provedena rovněž komplexní kontrola systému kontroly a řízení. Mimořádná pozornost je věnována testům bezpečnostních systémů, které zabraňují překročení tlaku v primárním i sekundárním okruhu, prověřují se systémy napájení jednotlivých zařízení bloku v případě krátkodobého výpadku vnějšího napájení či úplného odpojení od sítě, těsnost kontejnmentu reaktorového sálu, který chrání reaktor před vlivem vnějších faktorů a také ochrana prostředí před únikem kontaminace z primárního okruhu. Teprve po otestování všech základních zařízení za provozních parametrů a celkovém úspěšném dokončení „studených a horkých“ zkoušek se může připravit fyzikální a posléze i energetickému spuštění nového bloku. To je v JE Novovoroněžská 2 plánováno na příští rok a start prvního reaktoru nové generace bude patřit k významným milníkům jaderné energetiky.
Pro školení pracovníků obsluhy JE a především jejích operátorů slouží moderní školicí středisko, které je využíváno také pro přípravu ruských i zahraničních specialistů působících v odvětví jaderné energetiky. Obsahuje i plnohodnotný simulátor, který je věrnou kopií řídicího centra elektrárny.
V budoucích letech by měly reaktory nového typu, které nastupují do provozu v Novovoroněžské JE jako referenční, patřit k poměrně rozšířeným, jak napovídají připravované projekty Rosatomu nejen v Ruské federaci, ale i v zahraničí. Výstavba nyní probíhá po dvou blocích v lokalitách Novovoroněžská II, Leningradská II a Baltská v Rusku. Dva bloky, jejichž spuštění je plánováno na roky 2018 a 2020, se staví v běloruské JE Ostrovecká. Stavba reaktorů stejného typu je připravována také ve finském Hanhikivi (jeden blok typu AES-2006) a během několika let by měla být zahájena i výstavba dvou reaktorů VVER-1200 v maďarské JE Pakš (má začít v roce 2018). S reaktory VVER-1200 se počítá i pro JE Akkyu v Turecku a smlouva o výstavbě JE s těmito reaktory byla uzavřena i s Egyptem. Po sérii bloků s reaktory VVER-1000 by se měli jejich nástupci řady VVER-1200 uplatnit také v čínských a indických jaderných elektrárnách.
I když jde o jednu řadu reaktorových bloků, je projekt reaktoru VVER-1200 odvozen z vylepšených a inovovaných dvou verzí VVER-1000.

Česká stopa na donských pláních
Není bez zajímavosti, že na projektu se poměrně významnou měrou podílely i české firmy. Opavská společnost Arako dodala např. armatury pro 1. blok. Šlo zejména o speciální uzavírací potrubní armatury a ventily. Letos dodá cca 5000 ks armatur pro 2. blok Novovoroněžské JE. Armatury z Čech pocházejí na Novovoroněžské elektrárně i z produkce firmy Armatury Group, která pro tuto JE vyráběla např. kulové kohouty, vysokotlaká a středotlaká šoupátka, zpětné klapky a desítky regulačních a uzavíracích ventilů. Sigma Group získala zase kontrakt na dodávky čerpadel havarijního přívodu bóru pro druhý blok Novovoroněžská 2. Češi by se podobně měli podílet ve finském Hanhikivi a tureckém Akkuyu, kde je připravována stavba bloků stejného typu - např. ÚJV Řež, bude poskytovat odbornou pomoc při hodnocení projektové a bezpečnostní dokumentace u projektu finské JE, u turecké pak při přípravě licenční dokumentace.

Josef Vališka, Novovoroněž

 

Publikováno: 22. 2. 2016 | Počet zobrazení: 2588 449