CEFR – Čínský experimentální rychlý reaktor

Ve světě narůstá počet rychlých reaktorů, výjimku nebude tvořit ani Čína, která spolehlivě uvedla do provozu reaktor CEFR. V tomto článku se dozvíte, čím je tento reaktor zajímavý, jaký může mít přínos pro čínskou energetiku.

Úvod

CEFR je čínský reaktor IV. generace, vyprojektovaný výhradně pro účely ověření technologie sodíkových reaktorů. Jde o sodíkem chlazený rychlý reaktor o tepelném výkonu 65 MW. K reaktoru je připojena turbína a elektrický generátor o výkonu 20 MW elektrických. Jde o reaktor bazénového typu, což znamená, že všechny hlavní komponenty jsou uloženy v bazénu, který je naplněn chladicím médiem. Elektrárna má vložený další okruh s chladnějším sodíkem mezi primární okruh a okruh s párou proudící přes turbínu. Reaktor vychází z  konstrukce ruských sodíkových reaktorů řady BN.

Bezpečnost provozu

Jak již bylo řečeno, reaktor BN-20 (jak je CEFR občas označován) je reaktor IV. generace, to přináší nové bezpečnostní požadavky zejména v pasivní bezpečnosti. Kromě zvýšení bezpečnosti jaderných reaktorů jsou zde požadavky na využití paliva a účinnost elektrárny. Počítá se s částečným využitím plutonia jako paliva pro rychlé reaktory. Zvýšením teploty v primárním okruhu lze zvýšit účinnost elektrárny. Vzhledem k tomu, že CEFR je chlazen sodíkem, který má teplotu varu 900 °C, lze reaktor provozovat při nepatrně vyšším tlaku v primárním potrubí, než je tlak atmosférický. Tento fakt výrazně vylučuje havárii LOCA, čili prasknutí primárního potrubí.

O elektrárně

Jedná se o elektrárnu s rychlým, sodíkem chlazeným reaktorem o výkonu 65 MW tepelných. Výstavba započala v roce 2003 poblíž Pekingu (pchin-jin: Beijing). Prvního kritického stavu elektrárny bylo dosaženo v červenci roku 2010. Elektrárna má připojenou turbínu o výkonu 20 MW elektrických, ta byla připojena k elektrické síti v červenci roku 2011 na 40 % výkonu. Dne 15. prosince roku 2014 byla poprvé v provozu na 100 % svého výkonu a udržována na konstantních 100 % po dobu šesti dnů.
Palivem pro reaktor CEFR je 150 kg plutonia, z toho 98 kg plutonia 239. Teplotní koeficient reaktivity je záporný, což velmi přispívá k bezpečnosti elektrárny.

Reaktor bazénového typu byl konstruovaný za pomoci ruské asistence čínskou jaderně energetickou korporací. Na projektování se podílely ruské společnosti: projekční kancelář OKBM Afrikantov za pomoci konstrukční kanceláře OKB Gidropress a výzkumných ústavů NIKIET a Kurčatovova institutu.

Využití poznatků

Provoz a testování reaktoru bylo rozděleno do 4 etap. 

• 1. etapa probíhala do roku 2014, jejím úkolem bylo zkontrolovat reaktor, potrubí a hlavní čerpadla při běhu reaktoru na 40 % výkonu.
• 2. etapa zahrnuje provoz reaktoru při 100% výkonu, etapa byla dokončena v prosinci roku 2014.
• 3. a 4. etapa se zabývá využitím reaktoru ve velkém měřítku. Čína plánuje v budoucnu postavit demonstrační reaktor o výkonu 1000 MW elektrických. Dokončen by měl být v roce 2028.

Prototyp čínského reaktoru o výkonu 1000 MW elektrických, založeném na zkouškách reaktoru CEFR by se měl začít stavět v roce 2017. Jde o 3. etapu vývoje reaktorů CEFR, reaktor bazénového typu o tepelném výkonu 2500 MW. Reaktor bude používat palivo MOX s plánovaným vyhořením 66 GWd/t. Pro srovnání palivo jaderné elektrárny Temelín dosahuje vyhoření 45 GWd/t. Teplota chladiva v reaktoru by měla dosahovat až 550 °C. Životnost reaktorové nádoby se odhaduje na 40 let. 

V poslední etapě Čína plánuje postavit elektrárnu s výkonem 1500 MW elektrických. Tento projekt je plánovaný na rok 2030, avšak v říjnu 2009 byla uzavřena dohoda čínské jaderně energetické korporace China Nuclear Energy Industry Corporation (CNEIC) s ruskou společností Atomstrojexport na počátečním plánování komerční jaderné elektrárny s dvěma reaktory BN-800. Počáteční práce začaly v roce 2011. Z tohoto důvodu není jasné, jestli se dodrží plán se závěrečnou etapou reaktoru CEFR.

Pro Čínu je jaderná energetika velice důležitá, touto cestou se snaží snížit znečištění ovzduší. Prozatím jsou zde převážně tepelné reaktory (využívající zpomalené neutrony). Výstavbou rychlých reaktorů se Čína snaží o vybudování uzavřeného palivového cyklu. Použité palivo z  bloků s tlakovodními reaktory by po přepracování sloužilo jako palivo do rychlých reaktorů. Navíc v rychlých reaktorech budou vznikat další štěpitelné nuklidy, které budou sloužit jako palivo do energetických reaktorů.  

Zdroje: www.atominfo.cz
              www.osel.cz
              world-nuclear.org 
              www.iaea.org