SVBR-100 malý ruský rychlý reaktor

Opět se setkáváme s rychlým ruským reaktorem, tentokrát mnohem nižšího výkonu, než jsou reaktory třídy BN. Reaktor chlazený směsí olova a bismutu o výkonu 100 MWe.

SVBR-100 je malý rychlý reaktor o výkonu 280 MW tepelných, ke kterému je připojena turbína o výkonu 100 MW elektrických. Jedná se o reaktor IV. generace, což přináší jisté záruky v bezpečnosti provozu. Také je zde možnost využívat reaktor k termické výrobě vodíku. Velikost výkonu reaktoru může mnohé překvapit, ale vysvětlení je prosté. Nyní jsou dvě větve vývoje jaderných elektráren. Jedna směřuje k maximálnímu zvýšení výkonu, zatímco druhá se snaží zmenšit stavby a zjednodušit konstrukci. SVBR-100 je představitel větve, ve které dochází ke snížení výkonu. Později má být reaktor využíván jako renovace odstavených jaderných bloků, zejména s reaktory VVER-440. Vzhledem k velikosti se později počítá i s využitím jako jaderné teplárny, to znamená, že takový reaktor by byl umístěn v obydlené oblasti, kde by část výroby tepelné energie bylo použito pro vytápění budov.

Chlazení reaktoru

Jak již bylo řečeno, jedná se o rychlý reaktor. V rychlých reaktorech vlivem vysokého neutronového toku dochází k vyššímu lineárnímu tepelnému výkonu, proto není možné tyto reaktory chladit vodou, která by navíc moderovala neutrony, ale je třeba tyto reaktory chladit jiným způsobem. SVBR-100 je chlazený směsí olova a bismutu. Směs olova a bismutu má vysoký bod varu a to až 1670 °C, a nízký bod tání a to jen 123,5 °C. Díky těmto vlastnostem je v primárním potrubí elektrárny jen nepatrně vyšší tlak, než je tlak atmosférický a tím je vyloučena havárie LOCA. Navíc oproti reaktorům chlazeným sodíkem odpadá problém s reaktivitou sodíku a vzniku vodíku při uvolnění sodíku do vody.

Palivový cyklus

Reaktor SVBR-100 má využívat palivo ve formě oxidu uraničitého (UO2), ale bude možné jej provozovat i s MOX palivem. Délka kampaně reaktoru bude podle projektantů 7 až 8 let, což má snížit množství spotřebovaného materiálu. Reaktor bude možné provozovat s takzvaným uzavřeným cyklem, což přináší snížení množství použitého jaderného paliva. Palivu, které bude několikrát přepracováno a použito znovu, se velmi zkrátí potřebná doba uskladnění v jaderných úložištích, než jeho radioaktivita poklesne na úroveň přírodního pozadí.

SVBR-100 neobsahuje množivý blanket, takže nedokáže transmutovat uran 238 na plutonium 239, tím pádem odpadá strach ze zneužití reaktoru jako prostředku k výrobě zbraňového plutonia.

Předpokládaná doba provozu reaktoru je 60 let, přičemž závisí na provozních parametrech. Nyní je v plánu provozovat reaktor při výstupních teplotách kolem 550 °C. S vývojem odolnějších materiálu je však snaha provozovat reaktor při teplotách kolem 800 °C. Zvýšením teploty v primárním okruhu se zvýší účinnost celého termodynamického cyklu a tím i celé elektrárny. Další motivací ke zvýšení teploty je fakt, že při 800 °C začíná probíhat termochemický rozklad vody, při kterém se uvolňuje vodík. Tímto způsobem je možné vyrábět vodík pro automobilové vodíkové články a jiné aplikace s výrazně vyšší účinností než v případě dnes používaných postupů.

Historie reaktorů chlazených olovem a bismutem

Při projektování reaktorů SVBR-100 byly ve velké míře využity zkušenosti ruských vývojářů s  jadernými ponorkami, k jejichž pohonu sloužil jaderný reaktorů chlazený olovem a bismutem. První z těchto ponorek zahájila provoz v roce 1963 a do počátku 80. let min. stol. bylo do provozu uvedeno dalších sedm plavidel. Použitý jaderný reaktor byl velice kompaktní, takže ponorky třídy Lira mohly být menší než ostatní ponorky a tedy rychlejší. Rychlost dále zvyšoval velký výkon reaktoru, který téměř dvojnásobně převyšoval výkon ostatních typů námořních jaderných reaktorů. Díky tomu byly ponorky třídy Lira nejrychlejší a jejich maximální rychlost dokonce převyšovala rychlost tehdejších amerických torpéd. Do 90. let min. stol., kdy byly ponorky s reaktorem chlazeným olovem a bismutem vyřazeny z provozu, byla nasbírána řada zkušeností, díky nimž je projekt reaktorů SVBR-100 nejpokročilejším projektem reaktoru chlazeného těžkými kovy.

Stavba

Jaderná korporace Rosatom schválila design energetického bloku s reaktorem SVBR-100. Demonstrační reaktor má stavět firma AKME-Engineering, což je firma vlastněná Rosatomem a společností Irkutsenergo. Tato společnost byla založena v roce 2009 právě kvůli výstavbě SVBR-100. Demonstrační blok by měl být dostavěn již v roce 2017 a spuštěn v roce 2019 ve výzkumném centru Research Institute of Atomic Reactors ve městě Dimitrovgrad v Uljanovském regionu. V roce 2014 byl však projekt vyškrtnutý z ruského federálního programu a tak se bude muset obejít bez federálních dotací.

K důležitým informacím ohledně výstavby patří i zmínka, že se v projektu velmi angažují i české firmy: CHEMCOMEX Praha, ŠKODA JS, ÚJV Řež, VÍTKOVICE Power Engineering, VÚJE Česká republika a mnoho dalších. EGP Invest již dříve spolupracoval při návrhu strojovny pro reaktor MBIR, nyní se soustředí na pomoc při stavbě reaktoru SVBR-100, což přináší velký potenciál pro firmu a celou Českou republiku.

Závěr

V článku byl představen reaktor SVBR-100, který lze zahrnout mezi malé rychlé reaktory reaktory IV. generace. Pomocí tohoto reaktoru chce Rusko dosáhnout uzavřeného palivového cyklu a využívat tak i použité palivo z lehkovodních elektráren. V budoucnu by měl SVBR-100 nahradit vysloužilé reaktory VVER-440 tím způsobem, že na reaktorový sál budou kolem starého reaktoru umístěny nové reaktory SVBR-100, které jsou vyprojektovány tak, aby dodávaly páru o stejných parametrech jako původní reaktor. Díky tomu bude možné využít maximum ze zařízení elektrárny i po vyřazení původního reaktoru z provozu. Výhodou reaktorů SVBR-100 může být i škálovatelnost výkonu. Pokud by zákazník požadoval jiný instalovaný výkon jaderné elektrárny, než je standardní (přes 1000 MWe), bude postaven potřebný počet malých bloků s reaktory SVBR-100. Taková koncepce výroby má výhodu, pokud dojde k jaderné havárii, jsou následky daleko menší, než pokud dojde k havárii ve velkém komplexu. Také se zamýšlí použití jako lokální zdroje energie v místech, kde jsou potřeba, nebo kde je špatná dostupnost fosilních paliv a to zejména v projektech plovoucích jaderných elektráren, odsolování mořské vody či jako jaderná teplárna pro část města. V budoucnosti se počítá s využitím elektrárny k výrobě vodíku.

Při práci na reaktoru byly zapojeny i české firmy a výzkumné ústavy, což má přínos pro naši ekonomiku a pověst v jaderném průmyslu. České firmy tak mohou získat potřebné know-how, které v budoucnu mohou použít při stavbě jaderných bloků v České republice. 

Zdroje: www.atominfo.cz

             http://www.akmeengineering.com

             http://www.technickytydenik.cz

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