Pokročilý tlakovodní reaktor VVER-1200 generace III+

Dalším z řady ruských lehkovodních reaktorů je jaderný reaktor VVER-1200, pokročilejší a výkonnější verze známých jaderných reaktorů v našich jaderných elektrárnách, a to VVER-440 a VVER-1000.

Jaderný reaktor VVER-1200 typ 491 je lehkovodní tlakovodní jaderný reaktor generace III+ vyvíjený ruskou společností Gidropress, která pracuje pod společností Rosatom. VVER-1200 má tepelný výkon přibližně 3200 MW a elektrický výkon přibližně 1170 MW. Jedná se o čtyřsmyčkovou koncepci, pro porovnání reaktor VVER-440 má 6 parogenerátorů, každý se svým vlastním cirkulačním čerpadlem a potrubím, VVER-1000 má 4 smyčky. Tlak v primárním okruhu reaktoru VVER-1200 dosahuje 16,2 MPa což je srovnatelné s VVER-440 i VVER-1000. Teplota na výstupu z reaktoru je přibližně 330 °C a chladicí směs na vstupu do reaktoru má přibližně 300 °C. Palivo v jaderném reaktoru VVER-1200 je navrženo pro 4letý provoz s možností využití MOX paliva, což je jeden z požadavků na reaktory generace III+.

Aktivní zóna reaktoru obsahuje 163 palivových kazet, každá palivová kazeta obsahuje 312 palivových proutků. V každé palivové kazetě je 18 servisních kanálů pro senzory. Palivové peletky, obohacené přibližně na 5 % jsou obaleny zirkoniovým pokrytím. Průměrný lineární tepelný výkon je 167,8 W/cm palivového proutku, přičemž palivová kazeta je dlouhá 457 cm (výška palivové kazety u jaderné elektrárny Temelín, reaktor VVER-1000, činí 353 cm).

Jadernou reakci řídí 121 regulačních svazků, které udržují stabilní výkon reaktoru, tím že mění reaktivitu aktivní zóny. Dále potlačují vznik xenonových oscilací, ke kterým může docházet v každém velkém reaktoru. Jde o jev spojený s jeho fyzickými rozměry a řídicí systém je uzpůsoben k jejich automatickému potlačování, takže nemohou představovat žádné ohrožení bezpečného provozu reaktoru. Xenonové oscilace vznikají v důsledku schopnosti jednotlivých částí reaktoru fungovat samostatně. Xenon vzniká při štěpení jaderného paliva, má vysoký účinný průřez pro absorpci a tím velmi „brzdí“ jadernou reakci. Vlivem změny reaktivity v horní části reaktoru (částečné zasunutí regulačních orgánů) se výkon reaktoru přesune do spodní části, kde začne vznikat více xenonu, tím pádem se potlačí výkon v dolní části reaktoru, jako důsledek parazitní absorpce neutronů na xenonu, a výkon se přelije zpět do horní části reaktoru.

VVER-1200 má 4 parogenerátory postavené horizontálně, shodně jako jiné typy VVER reaktorů. Pokud má jaderná elektrárna postaveny parogenerátory horizontálně, je mnohem nižší a seismicky odolnější. Parogenerátor je 13,82 m dlouhá válcová tlaková nádoba s vnitřním průměrem 4,2 m. Průtok chladicí kapaliny zajištují hlavní cirkulační čerpadla, každé má nominální průtok chladiva 21500 m3/h.

Kompenzátor objemu má tvar válcové nádoby s vnitřním průměrem 3 m a vnějším průměrem 3,3 m. Objem kompenzátoru objemu má 79 m3 a slouží k vyrovnávání tlaku v primárním okruhu. S měnící se teplotou chladiva se také mění objem. Kompenzátor objemu pracuje na principu ochlazování a ohřívání chladiva, celkový tepelný výkon ohříváku v parogenerátoru je 2520 kW.

Bezpečnostní systémy jaderného reaktoru VVER-1200 se skládají z několika částí. Nízkotlaký vstřikovací bezpečnostní systém, vysokotlaký vstřikovací bezpečnostní systém, reziduální odvod tepla, pasivní chlazení aktivní zóny, rychlé vstřikování koncentrované kyseliny borité, bezpečnostní systém odvodu plynů z aktivní zóny. Další bezpečnostní prvky jsou zaměřeny na ochranu primárního potrubí před vysokým tlakem, jedná se o primární a sekundární přetlakové ochranné systémy a pasivní odvod tepla přes parogenerátory. VVER-1200 obsahuje dvojitý kontejnment. Ten jednak chrání elektrárnu před vnějšími vlivy a to až pádem dopravního letadla, stejně tak, jako chrání okolní prostředí před případnými nehodami na elektrárně. Kontejnment je jedním z požadavků na reaktory III+ generace.

Hlavními rozdíly mezi reaktory VVER-1000 a VVER-1200 jsou v pasivních bezpečnostních prvcích. Jedním takovým je systém odvodu tepla z aktivní zóny do atmosféry přes parogenerátory. Velké potrubí a tepelné výměníky, umístěné na reaktorové budově, jsou patrné již z pohledu na reaktorovou budovu. Hlavní funkce tohoto systému tkví v užití přirozené cirkulace vzduchu přes tepelné výměníky, kde se ohřívá a je vypouštěn do atmosféry.  Tento systém je uveden do provozu v případě výpadku všech způsobů napájení, což znamená ztrátu napájení od sousedních bloků, z elektrické sítě, výpadek diesel generátorů.

Dalším inovativním prvkem oproti VVER-1000 je lapač roztavené aktivní zóny. Tento systém v případě nehody s tavením paliva zabrání tomu, aby se roztavené jaderné palivo dostalo mimo reaktor a nezpůsobilo tak vážné problémy, které jsou známé například z jaderné elektrárny Fukushima. Podle vývojářů reaktoru VVER-1200 je však tato nehoda pravděpodobná přibližně jednou za 60 milionů let.

Další částí jaderné elektrárny je turbinový sál, ve kterém jsou umístěny turbíny. VVER-1200 obsahuje 4 nízkotlaké díly a jeden vysokotlaký díl turbíny. Délka turbín je celkem 52,3 m, délka turbín i s generátorem elektrické energie je 74,5 m. Turbíny jsou pro jednotlivé elektrárny různé. Turbínami protéká přibližně 6408 tun páry za hodinu o tlaku 6,8 MPa a vstupní respektive výstupní teplotě 283 °C respektive 228 °C. 

Zdroje: http://rosatomnewsletter.com/

           www.atominfo.cz

           http://www.world-nuclear-news.org/

          www.iaea.org