JE novej generácie. Nová JE v Rusku

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

Za posledné štvrťstoročie sa nielen v našej spoločnosti vystriedalo niekoľko generácií. Dnes sa stavajú jadrové elektrárne novej generácie. Najnovšie ruské energetické bloky sú teraz vybavené iba tlakovodnými reaktormi generácie 3+. Reaktory tohto typu možno bez preháňania označiť za najbezpečnejšie. Za celú dobu prevádzky reaktorov VVER (tlakovo chladený energetický reaktor) nedošlo ani k jednej závažnej havárii. Jadrové elektrárne nového typu po celom svete majú celkovo už viac ako 1000 rokov stabilnej a bezproblémovej prevádzky.

Návrh a prevádzka najnovšieho reaktora 3+

Uránové palivo v reaktore je uzavreté v zirkónových trubiciach, takzvaných palivových článkoch alebo palivových tyčiach. Tvoria reaktívnu zónu samotného reaktora. Keď sú absorpčné tyče odstránené z tejto zóny, tok neutrónových častíc sa v reaktore zvýši a potom sa začne samoudržiavacia štiepna reťazová reakcia. Pri tomto spojení uránu sa uvoľňuje veľa energie, ktorá ohrieva palivové články. Jadrové elektrárne vybavené VVER pracujú podľa dvojslučkovej schémy. Najprv reaktorom prechádza čistá voda, ktorá bola dodávaná už očistená od rôznych nečistôt. Potom prechádza priamo aktívnou zónou, kde sa ochladzuje a obmýva palivové tyče. Táto voda sa ohrievajeho teplota dosahuje 320 stupňov Celzia, aby zostal v tekutom stave, treba ho udržiavať pod tlakom 160 atmosfér! Potom horúca voda ide do generátora pary a vydáva teplo. A sekundárna kvapalina potom znovu vstúpi do reaktora.

Nasledujúce akcie sú v súlade s kogeneráciou, na ktorú sme zvyknutí. Voda v sekundárnom okruhu sa v parogenerátore prirodzene mení na paru, plynné skupenstvo vody roztáča turbínu. Tento mechanizmus spôsobuje pohyb elektrického generátora, ktorý produkuje elektrický prúd. Samotný reaktor a parný generátor sú umiestnené vo vnútri utesneného betónového plášťa. V parogenerátore voda z primárneho okruhu opúšťajúca reaktor nijako neinteraguje s kvapalinou zo sekundárneho okruhu smerujúcou do turbíny. Táto schéma prevádzky usporiadania reaktora a parogenerátora vylučuje prenikanie radiačného odpadu mimo reaktorovú sálu stanice.

Na šetrenie peňazí

Nová jadrová elektráreň v Rusku si vyžaduje 40 % celkových nákladov samotnej elektrárne na náklady na bezpečnostné systémy. Hlavný podiel financií je vyčlenený na automatizáciu a návrh pohonnej jednotky, ako aj na vybavenie bezpečnostných systémov.

Základom pre zaistenie bezpečnosti v jadrových elektrárňach novej generácie je princíp ochrany do hĺbky, založený na využití systému štyroch fyzických bariér, ktoré bránia úniku rádioaktívnych látok.

Prvá bariéra

Predáva sa vo forme sily samotných uránových palivových peliet. Po takzvanom procese spekania v pecipri teplote 1200 stupňov tablety získavajú vysokopevnostné dynamické vlastnosti. Nerozkladajú sa vplyvom vysokých teplôt. Sú umiestnené v zirkónových trubiciach, ktoré tvoria plášť palivových článkov. Do jedného takéhoto palivového článku sa automaticky vstrekuje viac ako 200 peliet. Keď úplne naplnia zirkónovú trubicu, automatický robot zavedie pružinu, ktorá ich stlačí do zlyhania. Potom stroj odčerpá vzduch a potom ho úplne utesní.

Druhá bariéra

Predstavuje tesnosť zirkónových plášťových palivových článkov. Plášť TVEL je vyrobený z jadrového zirkónu. Má zvýšenú odolnosť proti korózii, je schopný zachovať svoj tvar pri teplotách nad 1000 stupňov. Kontrola kvality výroby jadrového paliva sa vykonáva vo všetkých fázach jeho výroby. V dôsledku viacstupňových kontrol kvality je možnosť odtlakovania palivových článkov extrémne nízka.

Tretia bariéra

Je vyrobený vo forme odolnej oceľovej reaktorovej nádoby, ktorej hrúbka je 20 cm a je určený pre pracovný tlak 160 atmosfér. Tlaková nádoba reaktora zabraňuje uvoľňovaniu produktov štiepenia pod kontajnmentom.

Štvrtá bariéra

Toto je zapečatený kontajnment samotnej reaktorovej haly, ktorý má iný názov - kontajnment. Skladá sa len z dvoch častí: z vnútornej a vonkajšej škrupiny. Vonkajší plášť poskytuje ochranu pred všetkými vonkajšími vplyvmi, prírodnými aj umelými. Hrúbkavonkajší plášť - 80 cm vysokopevnostný betón.

Vnútorný plášť s hrúbkou betónovej steny 1 meter 20 cm je pokrytý pevným 8 mm oceľovým plechom. Jeho poter je navyše vystužený špeciálnymi systémami káblov natiahnutých vo vnútri samotného plášťa. Inými slovami, je to kukla z ocele, ktorá napína betón a zvyšuje jeho pevnosť trojnásobne.

Nuansy ochranného náteru

Vnútorný kontajnment jadrovej elektrárne novej generácie odolá tlaku 7 kilogramov na centimeter štvorcový, ako aj vysokým teplotám až do 200 stupňov Celzia.

Medzi vnútorným a vonkajším plášťom je medziplášťový priestor. Má systém na filtrovanie plynov, ktoré vstupujú z priestoru reaktora. Najvýkonnejší železobetónový plášť udržuje tesnosť pri zemetrasení 8 bodov. Odoláva pádu lietadla, ktorého hmotnosť sa počíta do 200 ton a umožňuje odolávať aj extrémnym vonkajším vplyvom, ako sú tornáda a hurikány, s maximálnou rýchlosťou vetra 56 metrov za sekundu, s pravdepodobnosťou možno raz za 10 000 rokov. Takáto škrupina navyše chráni pred vzdušnou rázovou vlnou s predným tlakom až 30 kPa.

Funkcia JE generácie 3+

Systém štyroch fyzických bariér v hĺbkovej obrane zabraňuje v prípade núdze únikom rádioaktívnych látok mimo energetického bloku. Všetky reaktory VVER majú pasívne a aktívne bezpečnostné systémy, ktorých kombinácia zaručuje riešenie troch hlavných úloh,núdzové situácie:

• zastavenie a zastavenie jadrových reakcií;
• zabezpečenie neustáleho odvodu tepla z jadrového paliva a samotného energetického bloku;
• prevencia úniku rádionuklidov mimo kontajnmentu v prípade mimoriadnych udalostí.

VVER-1200 v Rusku a na celom svete

Japonské jadrové elektrárne novej generácie sa po nehode v jadrovej elektrárni Fukušima-1 stali bezpečnými. Japonci sa potom rozhodli, že už nebudú prijímať energiu s pomocou pokojného atómu. Nová vláda sa však vrátila k jadrovej energii, keďže ekonomika krajiny utrpela veľké straty. Domáci inžinieri s jadrovými fyzikmi začali vyvíjať bezpečnú jadrovú elektráreň novej generácie. V roku 2006 sa svet dozvedel o novom supervýkonnom a bezpečnom vývoji domácich vedcov.

V máji 2016 bol dokončený grandiózny stavebný projekt v čiernozemskej oblasti a úspešne ukončené testovanie 6. energetického bloku v Novovoronežskej JE. Nový systém funguje stabilne a efektívne! Prvýkrát, počas výstavby stanice, inžinieri navrhli iba jednu a najvyššiu chladiacu vežu na svete na chladenie vody. Kým predtým boli pre jednu pohonnú jednotku postavené dve chladiace veže. Vďaka takémuto vývoju bolo možné ušetriť finančné prostriedky a zachovať technológiu. Ešte rok budú na stanici prebiehať rôzne práce. Je to potrebné na postupné uvedenie zvyšného zariadenia do prevádzky, pretože nie je možné spustiť všetko naraz. Pred Novovoronežskou JE je výstavba 7. energetického bloku, potrvá ešte dva roky. PotomVoronež bude jediným regiónom, ktorý zrealizoval takýto rozsiahly projekt. Voronež každý rok navštevujú rôzne delegácie, ktoré študujú prevádzku jadrovej elektrárne. Takýto domáci vývoj nechal v oblasti energetiky za sebou Západ aj Východ. Dnes chcú rôzne štáty zaviesť a niektoré už využívajú takéto jadrové elektrárne.

Nová generácia reaktorov pracuje v prospech Číny v Tianwane. Dnes sa takéto stanice budujú v Indii, Bielorusku a pob altských štátoch. V Ruskej federácii sa VVER-1200 zavádza vo Voroneži v Leningradskej oblasti. Plánuje sa vybudovanie podobného zariadenia v energetickom sektore v Bangladéšskej republike a tureckom štáte. V marci 2017 sa zistilo, že Česká republika aktívne spolupracuje s Rosatomom na vybudovaní rovnakej stanice na jej pôde. Rusko plánuje postaviť jadrové elektrárne (nová generácia) v Seversku (Tomská oblasť), Nižnom Novgorode a Kursku.