Kanadský jaderný program - CANDU reaktory 2. část

V minulém článku jsem uvedl historii a hlavní představitele těžkovodních reaktorů se zaměřením na CANDU reaktory, v dnešním článku jsou zmíněny především modely generace III+ a také historie československého těžkovodního výzkumu.

ACR-1000

ACR-1000 je pokročilý CANDU reaktor generace III+ o elektrickém výkonu 1200 MW. ACR-1000 má za úkol představit velkou možnost variace CANDU reaktorů. Moderace probíhá pomocí těžké vody, ale chladivem je klasická lehká voda. Znalosti a zkušenosti s ACR-1000 se později uplatnily při vývoji reaktoru EC6 (Enhanced CANDU 6). Hlavním rozdílem oproti klasickým CANDU reaktorům, které využívají přírodní uran, je obohacení paliva reaktoru ACR-1000 na 2,5 %.

EC6

Na základech reaktoru CANDU-600, nebo také CANDU 6 vznikl reaktor III+ generace EC6. Oproti reaktoru CANDU-600 má EC6 4 smyčky s parogenerátory a hlavními cirkulačními čerpadly. Tepelný výkon reaktoru je 2084 MW, je moderován a chlazen těžkou vodou, obsahuje 380 palivových článků. Obohacení paliva je 0,71 %, což odpovídá přírodnímu uranu. V primárním okruhu je tlak 9,89 MPa (pro srovnání jaderná elektrárna Temelín dosahuje až 16 MPa v primárním okruhu), reaktor ohřívá vodu z 265 °C na 310 °C. Čerpadla, stejně jako parogenerátory jsou postaveny vertikálně, každé čerpadlo má výkon 6,7 MW a dokáže přečerpat až 2228 l těžké vody za sekundu. Trubičky v parogenerátorech jsou ze slitiny Incoloy-800 a mají průměr 15,9 mm. EC6 by měl dosahovat vyhořívání paliva 75 GWd na tunu paliva.

Bezpečnostní prvky reaktoru EC 6 lze rozdělit do několika částí. Jedná o prvky bezpečnosti nouzového odstavení reaktoru, nouzové chlazení reaktoru, fyzické bariéry – kontejnment a nouzový odvod tepla. Bezpečnostní prvky obsahují také seismické senzory, které automaticky odstaví jaderný reaktor při určitém stupni seismické aktivity. Systémy pro rychlé odstavení reaktoru jsou dvojího druhu, jsou kompletně fyzicky odděleny od ostatních systémů. První systém odstavení reaktoru je mechanický systém založený na gravitačním pádu nouzových absorpčních tyčí do aktivní zóny. Druhý systém odstavení reaktoru je založen na vstřikování vysoce koncentrovaného nitridu gadolinia do moderátoru, který zvyšuje pravděpodobnost, že se neutron zachytí v roztoku moderátoru a gadolinia a nezpůsobí štěpení paliva. Při vysoké koncentraci této látky je štěpení paliva omezeno na minimum a reaktor je bezpečně odstaven.

V souvislosti s těžkovodními reaktory je třeba zmínit i indický jaderný program reaktorů PHWR. Mezi indické reaktory PHWR patří například jaderná elektrárna Kaiga se čtyřmi bloky, Karkapar se dvěma bloky, Kalpakkam se třemi bloky, Narora se dvěma bloky, Rajastán se šesti bloky a Tarapur se čtyřmi bloky. Indické těžkovodní reaktory jsou často označovány jako CANDU-derivates. Indie svůj těžkovodní program staví již od základů. Modely s nejnižším výkonem mají pouhých 220 MWe, jedná se například o 2 bloky jaderné elektrárny Tarapur. Další výkonové verze jsou 220 MWe, 540 MWe a dnes nejnovější 700 MWe. V budoucnu se Indie velmi spoléhá na bloky PHWR-700, nedávno byla schválena výstavba dalších 10 bloků PHWR-700. PHWR-700 má elektrický výkon 700 MW, s termickou účinností elektrárny 29 %, což je o trochu méně, než mají tlakovodní reaktory, které se dnes pohybují kolem 35 %. Dalším nedostatkem je plánovaná životnost reaktorové nádoby, která je pouhých 40 let, oproti tlakovodním reaktorům, které se dnes plánují na 60 let provozu.

Závěr

Těžkovodní reaktory jsou velmi zajímavé pro rozvojové země, nebo země, které si neobohacují samy palivo. Prakticky jedinou zemí, které se podařilo vyřešit všechny technologické problémy těžkovodních reaktorů je Kanada, která se tak stala hlavním dodavatelem této technologie. Těžkovodní reaktory využívají krom Kanady také Indie, Pákistán, Jižní Korea, Argentina, Rumunsko, Turecko a Portugalsko. Co se týče Argentiny a Rumunska, spolupracují s Čínou, která provozuje dva reaktory CANDU-6 a Čína má v plánu pomáhat při výstavbě v Rumunsku a Argentině. V Kanadě je nyní celkem 19 energetických jaderných reaktorů v provozu, v budoucnu Kanada plánuje dostavbu nových bloků, které by nemusely být typu CANDU, mezi vybíranými jsou především tlakovodní reaktory AP1000, Atmea1, či EPR. Argentina provozuje jeden CANDU 6 reaktor, Čína má 2 CANDU 6 reaktory, Indie celkem 16 CANDU reaktorů, Pákistán jeden, Rumunsko dva a Jižní Korea celkem 4 CANDU reaktory.

Kanada se během minulých let stala absolutní jedničkou v technologii těžkovodních jaderných reaktorů. Ty pro českou republiku nejsou až tak perspektivní z důvodu využití těžké vody jako moderátoru. Ta je velmi náročná na výrobu a proto by se ekonomicky nevyplatil provoz reaktoru v našich podmínkách. V minulosti v Kanadě existoval závod na výrobu těžké vody v sousedství JE Bruce, tam se část vyrobené energie spotřebovávala na výrobu těžké vody.

Zdroje: http://www.candu.com/

           https://cna.ca

         www.atominfo.cz

        http://educa.tydensjadrem.cz/