Domů
Elektřina
Letošní milníky ruské jaderné energetiky
Výstavba nových bloků Novovoroněžské jaderné elektrárny (zdroj Rosatom).

Letošní milníky ruské jaderné energetiky

V letošním roce by měla ruská jaderná energetika dosáhnout několika klíčových úspěchů. Ty by mohly být rozhodující pro další rozvoj tohoto oboru nejen v Rusku, ale i na celém světě. Prvním úspěchem je spuštění řetězové reakce u prvního bloku druhé fáze výstavby Novovoroněžské jaderné elektrárny. Blok Novovoroněž II-1 (někdy označovaný jako Novovoroněž 6) je dokončen a nyní probíhá jeho testování v provozu při postupně se zvyšujícím výkonu. Jedná se o první spuštěný reaktor typu VVER1200/V392M a tedy také první reaktor III+ generace. Druhým by mělo být zahájení komerčního provozu rychlého sodíkového reaktoru BN-800.

Reaktory generace III a III+

Nejdříve je třeba trochu upřesnění. Reaktory III. generace vznikly evolucí a vylepšováním modelů generace II. Hlavní posun by měly znamenat z hlediska bezpečnosti a efektivity jejich výstavby i provozu. Pro bezpečnost je prioritní přechod k pasivním bezpečnostním prvkům, které nepotřebují elektrickou energii a zásah člověka. Reaktor by měl při havarijní situaci co nejdéle vydržet bez dodávek proudu a zásahu personálu. Z hlediska ekonomiky provozu je důležitý důraz na modularitu a standardizaci při výstavbě a také co největším vyhoření paliva a využití paliva recyklovaného. Starší podrobnější populární popis těchto reaktorů je v tomto článku z roku 2008.

Zde je také vidět, že zavádění těchto reaktorů má několikaleté zpoždění. K reaktorům III. generace se řadí japonské varné reaktory ABWR. Dva tyto bloky jsou v elektrárně Kašiwazaki-Kariwa (Kashizawaki-Kariwa), jedná se o šestý a sedmý blok této elektrárny. Nedávno byl spuštěn první korejský tlakovodní reaktor APR1400 jako blok Sin Kori 3 (Shin Kori 3), který je také řazen k III. generaci. Jako svými parametry velmi blízké generaci III se označují ruské modely VVER1000/V-412 (AES-92), které se dokončily v indické elektrárně Kudankulam a jsou vylepšením modelů, které známe z Temelína. Zde byl první blok uveden do komerčního provozu v prosinci 2014 a druhý se podařilo spustit v tomto roce. Koncem srpna 2016 se začal provozovat na výkonu 245 MW a začal dodávat elektřinu do sítě.

Reaktory označované jako III+ generace jsou ještě dokonalejší hlavně v oblasti pasivní bezpečnosti. K nim patří budované reaktory EPR firmy AREVA, AP1000 firmy Westinghouse a už zmiňovaný typ VVER1200 firmy Rosatom.

Výstavba nových bloků Leningradské jaderné elektrárny (zdroj Rosatom)

První spuštěný blok III+ generace

A právě první blok VVER1200 byl nedávno spuštěn v elektrárně Novovoroněž. Tato elektrárna patří k těm nejstarším. První blok tam začal pracovat v roce 1964 a šlo o první reaktor typu VVER. První dva bloky VVER210 a VVER365 začaly pracovat v letech 1964 a 1969 a fungovaly do roku 1984 a 1990. Další dva bloky už byly typu VVER440, který známe z Jaslovských Bohunic a Dukovan. Ty zahájily provoz v letech 1971 a 1972 a jsou stále v činnosti. V roce 1980 pak by zprovozněn pátý blok, který byl jedním z prvních typu VVER1000. Ten má po modernizaci, která zvýšila hlavně jeho bezpečnost, předpoklad fungovat déle než do roku 2035.

Od roku 2007 se zde budují dva nové reaktory III+ generace VVER1200/392-M (AES2006). Dne 20. května začala u prvního z těchto bloků probíhat štěpná řetězová reakce. Nejdříve běžel na nejnižší možný výkon, který reprezentuje zhruba 1 % výkonu nominálního. Začaly probíhat první provozní zkoušky, které měly ověřit, zda je vše v pořádku a podle předpokladů. Hlavně, jestli parametry aktivní zóny odpovídají požadovaným a fungují spolehlivě všechny bezpečnostní systémy. Postupně se výkon zvyšoval. Dne 5. srpna pak proběhlo spuštění turbíny a první dodávky elektřiny do sítě. Z počátku měl blok výkon 240 MW, ale postupně dochází k jeho zvyšování. Je tak velmi pravděpodobné, že se reaktor dostane do komerčního provozu již letos. Další blok stejného typu v této elektrárně by měl být spuštěn v roce příštím.

Dvě další zařízení typu VVER1200, tentokrát varianty VVER1200/491 (AES2006), se dokončují v Leningradské jaderné elektrárně. Tam je potřeba postupně nahradit čtyři bloky typu RBMK, které byly v Černobylu. Ty zatím fungují velice spolehlivě, takže se dá předpokládat, že vydrží celých předpokládaných 45 let. První blok RBMK tak bude odstaven nejspíše v roce 2019. Vzhledem k potřebám energie v regionu a možnostem velikosti vyváděného výkonu z elektrárny tak bude stačit, když se do operačního provozu dostanou nové bloky až za pár let. Předpokládá se však jejich postupné dokončení v příštím a přespříštím roce. Připomeňme, že v Leningradské jaderné elektrárně by se měly postavit ještě dva další bloky VVER1200, zahájení jejich výstavby se předpokládá v letech 2018 a 2019.

Další čtveřici bloků RBMK v Kurské jaderné elektrárně by měl nahradit vylepšený model VVER-TOI, který je vylepšením modelu VVER-1200. Zde bylo 9. června 2016 získáno povolení ke stavbě a následně přešly přípravy v samotnou výstavbu. Bagry odtěžily zeminu a připravuje se pískový podklad pro betonovou základovou desku. Samotná betonáž by měla být zahájena v květnu 2018 a spouštění prvního bloku se očekává v roce 2022.

Výstavba jaderných bloků elektrárny Ostrovec v Bělorusku (zdroj BELTA)

Možnost ukázat první fungující reaktory III+ generace je velmi důležitá i pro jejich prodej do zahraničí. V současnosti se staví dva tyto bloky v Bělorusku, které zatím musí značnou část své elektřiny dovážet. Až běloruskou jadernou elektrárnu Ostrovec dokončí, bude mít elektřinu dokonce na vývoz. Stavba prvního reaktoru byla zahájena v roce 2013 a dokončen by měl být v roce 2019, u druhého se jedná o roky 2014 a 2020. Bělorusko by do roku 2020 chtělo zavést volný trh s elektřinou a dokončit propojení se společným trhem s Eurasijskou ekonomickou unií. Elektřinu by chtěli začít vyvážet také do Evropské unie. K tomu by mu měla pomocí nejen jaderná elektrárna, ale také nové decentralizované zdroje. Zatím stavba pokračuje plynule a podle plánu. Že se však mohou objevit problémy, ukazuje i nedávný případ. Při osazování reaktorové nádoby došlo k jejímu uklouznutí a prudšímu dosednutí. V současné době se provádí pečlivá kontrola. Nejdůležitější je bezpečnost, takže existují dvě možnosti. Buď bude nezpochybnitelně prokázáno, že vše je v pořádku nebo dojde k výměně příslušného zařízení.

Reaktorová nádoba druhého bloku elektrárny Ostrovec při výrobě (zdroj Rosatom)

Reaktory VVER generace III+ by měly být v turecké elektrárně Akkuya, tam se zatím realizují přípravné práce a konstrukce prvního ze čtyř bloků by měla být zahájena v tomto roce. Různé zemní a další práce se uskutečňují i ve finské Hanhikivi, kde má být jeden blok tohoto typu. Stejně tak se připravuje stavba dvou bloků v maďarské elektrárně Paks, v bangladéšské elektrárně Rooppur, vietnamské Ninh Thuan a měly by také doplnit jako 3. a 4. blok dvojici už zmíněných reaktorů v indické elektrárně Kudankulam. Podobné bloky jako jsou ty první v Kudankulamu se připravují jako další bloky iránské elektrárny Bušehr. Studie proveditelnosti se dokončují i pro elektrárnu v Jordánsku.

Rusko už tak má rozpracovánu řadu zahraničních projektů, v řadě z nich vystupuje i jako investor. Při současných ekonomických problémech této země to může znamenat problém, jak se například ukazuje v Turecku. Na druhé straně má v jaderné energetice Rusko obor, ve kterém je na světové technologické špičce a který mu umožní nahradit vývoz surovin vývozem komplexních vysoce náročných technologií. Navíc má Rusko technologie pro všechny oblasti a celý cyklus výroby elektřiny z jádra. Od vývoje a stavby moderních elektráren, přes výrobu paliva, rekonstrukce a opravy stávajících bloků, recyklaci paliva i likvidaci vysloužilých bloků. V současné době například proniká Rosatom se svým palivem i na americký trh.

Pohled na čtvrtý blok Bělojarské jaderné elektrárny, kterým je rychlý sodíkový reaktor BN-800 (zdroj Rosatom)

Rychlý sodíkový reaktor BN800 je na plném výkonu

To, že je Rusko opravdu na špici, dokazuje i další letošní klíčová událost, kterou je uvedení rychlého sodíkového reaktoru BN-800 na plný výkon. Reaktor se nachází v Bělojarské jaderné elektrárně jako její čtvrtý blok. V této elektrárně už funguje jeden sodíkový reaktor typu BN-600 s výkonem 660 MWe. Ten je jediným rychlým reaktorem, který už více než 35 let slouží jako klasický komerční energetický reaktor.

Zkušenosti s jeho provozem se využily i při konstrukci většího reaktoru BN-800. Příprava projektu i staveniště začala již v roce 1984, ale z finančních důvodů byl projekt pozastaven. Situace se změnila v roce 2005, kdy se projekt znovu rozběhl a v roce následujícím roce začala betonáž jeho základové desky. V roce 2010 byl dodány všechny hlavní komponenty reaktoru. Plnění reaktorové nádoby sodíkem se dokončilo v roce 2013. Začátkem roku 2014 se zavezlo palivo a koncem června se poprvé rozběhla řízená řetězová štěpná reakce.

Výhodou reaktorů, které využívají rychlé nemoderované neutrony, je možnost produkce plutonia 239 z uranu 238 a tím produkce paliva z tohoto izotopu, který tvoří přes 99 % přírodního uranu. Další výhodou je pak právě efektivní spalování plutonia 239. Předpokládá se, že reaktor BN-800 bude využíván pro spalování paliva s vysokým obsahem plutonia 239 a tím i zbraňového plutonia. Částečné spalování plutonia se sice předpokládalo i u reaktoru BN-600, ale nakonec byl vyzkoušen pro testy palivových souborů s vysokým obsahem plutonia 239 až v roce 2015.

Strojovna rychlého reaktoru (zdroj Rosatom)

U reaktoru BN-800, jehož podrobnější popis je v článku na Technetu, se předpokládá využívání aktivní zónu složené z MOX paliva s obsahem plutonia 239. Vývoj potřebných palivových souborů se však zdržel. Reaktor tak zahajoval se směsnou zónou složenou z palivových souborů založených na MOX i těch využívajících klasické uranové palivo. Taková zóna se chová trochu jinak a bylo potřeba kvůli tomu realizovat některé úpravy. Při prvním fyzikálním spouštění se tak projevily některé nedostatky. Ty bylo potřeba postupně vyřešit a hlavně vyladit vlastnosti palivových souborů.

Po přestavění aktivní zóny tak druhé fyzikální spouštění začalo v červnu 2015. Začátkem srpna 2015 bylo fyzikální spouštění dokončeno a chování reaktoru splňovalo všechny požadované vlastnosti.  V listopadu pak dosáhl potřebného výkonu okolo 35 % a mohl se začít připravovat k výrobě elektřiny. Dne 25. listopadu 2015 byla vyrobena první pára a poprvé se roztočila turbína a 10. prosince 2015 byl reaktor připojen k síti a začal dodávat elektřinu. V polovině dubna 2016 se dokončily testy při 85 % nominálního výkonu (zhruba 730 MWe) a reaktor přešel na maximální výkon. Dne 10. června 2016 pak dovršil výrobu první terawatthodiny elektrické energie. V srpnu došlo ke komplexním testům a 17. srpna dosáhl blok plného výkonu a komplexní testy při provozu za těchto podmínek dokončil 2. září. Nyní se připravuje ke komerčnímu provozu, který by měl zahájit v druhé polovině září 2016.

Projekt rychlého reaktoru BN-800 má dva hlavní úkoly. Prvním je výzkum efektivní produkce a spalování plutonia 239, který by měl vést k uzavření palivového cyklu. To by umožnilo využití veškerého uranu a dramatické snížení objemu jaderného odpadu. Druhým úkolem je prokázat ekonomickou efektivitu tohoto bloku. Tedy potvrdit, že je konkurenceschopný s klasickými reaktory. Z tohoto ohledu je velice důležitý i vývoj nových typů paliva založených na nitridech a jejich provozní testy, které se chystají.

Zkušenosti s blokem BN-800 by se měly uplatnit při práci na projektu většího modelu BN-1200. Zde by již mělo jít o komerční blok, který by se vyráběl hromadně a byl by nabízen i do zahraničí. V tomto roce by měla být dokončena velká část projektu, jehož hlavním cílem je pomocí zkušeností z provozu reaktoru BN-800 zlepšit bezpečnostní a ekonomické parametry rychlého sodíkového reaktoru. Reaktor bude využívat větší palivové soubory a bude mít jednodušší proces výměny paliva. Z hlediska bezpečnosti a efektivity by mělo jít o zásadní krok k reaktoru IV. generace.

Je snaha, aby se první blok BN-1200 postavil opět v Bělojarské jaderné elektrárně. Zatím zůstává otázka financování projektu otevřena. Rozhodnutí, zda a kdy se začne projekt BN-1200 realizovat, závisí silně na zkušenostech z provozu BN-800. I když rozhodnutí možná už padlo v srpnu, kdy ruská vláda deklarovala, že se v první fázi postaví dva bloky BN-1200. Jeden bude právě v Bělojarsku a druhý v plánované Jihouralské jaderné elektrárně. Jeho dokončení se plánuje do roku 2025.

Závěr

Spuštěním prvního bloku III+ generace a úspěšným zprovozněním rychlého sodíkového reaktoru BN-800 potvrdilo Rusko, že je v čele technologického vývoje v oblasti jaderné energetiky. Rosatom patří k firmám, které staví v zahraničí nejvíce reaktorů. Pro Rusko je to jedna s relativně mála oblastí, kde za ním začíná Evropská unie i Amerika technologicky značně zaostávat. I to je důvod, proč je u odborníků třeba z Francie takový zájem právě o Bělojarskou jadernou elektrárnu. Kromě zmíněných dvou bloků BN-1200 plánuje Rusko do roku 2030 postavit ještě dalších 9 úplně nových bloků. Do tohoto počtu nespadají už rozestavěné a zmíněné bloky. Z velké většiny půjde právě o bloky III+ generace VVER-TOI. Klíčové pro splnění těchto plánů i úspěch ruských jaderných technologií v zahraničí je to, jak se nově spuštěný blok III+ generace VVER-1200 a rychlý reaktor BN-800 osvědčí v reálném provozu.

Produkce technologií by měla omezit závislost Ruska na vývozu surovin. Pokud se opravdu ukáže, že oxid uhličitý má na vývoj klimatu dramatické dopady a je třeba jeho produkci skutečně co nejrychleji omezit, bude muset alespoň podle mého názoru Evropa a Spojené státy rychle nejen nahradit své dosluhující reaktory, ale masivně produkci elektřiny z jádra zvýšit. Vzhledem ke krizi, která je vlivem ideologických zásahů v této oblasti ve zmíněných regionech, bude to pak pro ruské jaderné dodavatele obrovská šance. Ovšem odbyt hlavně v rozvíjejících se oblastech mají zajištěný už nyní.

Úvodní fotografie: výstavba nových bloků Novovoroněžské jaderné elektrárny (zdroj Rosatom)

Komentáře

(0)

Přidat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna u komentáře
Vyžadované informace jsou označeny *
Pravidla diskuze
Veškeré příspěvky v diskuzi na webu oEnergetice.cz musí splňovat Pravidla diskuze. Přidáním příspěvku do diskuse uživatel vyjadřuje souhlas s těmito pravidly a zavazuje se je dodržovat.
Komentáře pouze pro přihlášené uživatele
Upozorňujeme diskutující, že komentáře v diskuzi budou moci přidávat již brzy pouze přihlášení uživatelé. V diskuzi se stále častěji objevují příspěvky od anonymních uživatelů, které porušují pravidla diskuze. Věříme, že díky tomuto opatření bude diskuze pod články pro všechny přínosnější.
Pokud ještě účet nemáte, je možné si jej vytvořit na stránce registrace. Pokud již účet máte, přihlaste se do něj na této stránce.
V uživatelské sekci pak můžete najít poslední vaše komentáře.
OM Solutions s.r.o.
Kpt. Nálepky 620/7, Nové Dvory, 674 01
Třebíč
IČ: 02682516
SOCIÁLNÍ SÍTĚ
© 2021 oEnergetice.cz All Rights Reserved.