Ambiciozní plán: Velký tlakovodní reaktor s integrovanou koncepcí
Zjednodušené schéma uspořádání reaktorové nádoby. (Zdroj: Ieee.org)
Pro vysvětlení, o co se vlastně jedná, inherentní bezpečnost znamená, že nejvážnější havárie jsou vyloučeny již projektem reaktoru. Například vyloučení havárie typu LOCA (Loss of coolant accident) lze dosáhnout integrováním primárního okruhu do jedné jediné nádoby, tím totiž znemožníme vznik netěsnosti v primárním okruhu, kterou by mohla uniknout chladicí látka, což by znamenalo ztrátu schopnosti chladit aktivní zónu a mohlo by dojít až k jejímu roztavení. (Více o tomto typu havárií a přípravě elektráren na ni najdete v tomto článku). Tato integrovaná koncepce sice není novinkou, protože se s ní můžeme setkat v celé řadě malých modulárních reaktorů ať už projektovaných americkými společnostmi nebo ruskou AKME-Engineering, ale u reaktoru s velkým výkonem, mezi něž se I2S-LWR se svými 1000 MWe také řadí, se o to ještě nikdo nepokusil.
Schéma uspořádání komponent do tlakové nádoby. (Zdroj: Neimagazine.com)
Na vývoji reaktoru I2S-LWR se podílí celá řada amerických univerzit a soukromých společností. V čele stojí Georgia Institue of Technology, která sdružuje následující univerzity: University of Idaho, University of Michigan, Morehouse College, University of Tennessee, Virginia Tech, Florida Institue of Technology. Ze soukromých společností se na projektu podílí Westinghouse Elecrtic Company a Southern Nuclear Operating Company; a také státní výzkumný ústav Idaho National Laboratory. Na projektu spolupracují i zahraniční univerzity jako italská Politecnico di Milano, britská University of Cambridge a chorvatská University of Zagreb, takže je vidět, že rozsah členů týmu je značný. Projekt probíhá pod záštitou programu Integrated Research Projects (IRP), který je součástí programu Nuclear Engineering University Programs (NEUP) podporovaného americkým ministerstvem energetiky (Department of Energy – DoE).
Cílem zapojených institucí je zvýšit výkonnost a bezpečnost za hranice současných reaktorů generace III+, což je velká výzva z několika hlavních důvodů. Současné lehkovodní reaktory byly optimalizovány celá desetiletí, ale požadavky projektantů jsou natolik ambiciozní, že další optimalizací jich není možno tak rychle dosáhnout. Ke slovu tedy musí přijít novátorské technologie, z nichž většina dosud nebyla použita v ekonomické sféře a některé ani ve výzkumné.
Při návrhu mnoha malých modulárních reaktorů (angl. small modular reactor – SMR) bylo zvýšení bezpečnosti dosaženo integrovanou konstrukcí, což ale znamená zvětšení rozměrů reaktorové nádoby a velká omezení na velikost zařízení, která jsou obvykle umístěna vně tlakové nádoby, jako jsou např. výměníky tepla. V důsledku to znamená omezený výkon jen na několik stovek MWe. Projekt I2S-LWR se ale snaží toto omezení překonat a dosáhnout o řád vyššího výkonu. Ukazuje se totiž, že bloky s velkým výkonem jsou na trhu konkurenceschopné a energetické trhy některých zemí jim dávají jednoznačně přednost.
Projektanti dbali na co nejvyšší míru pasivní bezpečnosti a ve výsledku tak reaktor spoléhá výhradně na pasivní bezpečnostní systémy. Nová koncepce dále přináší zvýšení odolnosti vůči zemětřesení a jiným externím vlivům (záplavy, uragán, pád letadla...) a je vybavena systémem pasivního odvodu zbytkového tepla, který prodlužuje dobu, během níž ještě není při případné havárii vyžadován zásah operátora bloku.
Model reaktorové nádoby vytištěný pomocí 3D tiskárny. (Zdroj: Neimagazine.com)
Palivo pro reaktor koncepce I2S-LWR
Cílů, které si projektanti stanovili, by bylo velice těžké dosáhnout bez novátorských technologií, obzvláště problematické by bylo dosažení velkého měrného výkonu aktivní zóny (o 15 až 40 % většího než u současných lehkovodních reaktorů) a výhodného poměru plochy výměníků tepla ku jejich objemu, a tedy velikosti.
Současné palivo používané v tlakovodních reaktorech je v zásadě oxid uraničitý s zirkoniovým pokrytím. Tento přístup podle tvůrců projektu I2S-LWR ale neposkytuje dostatečný prostor pro zvyšování tepelného výkonu, protože použitá látka na výrobu peletek nezabezpečuje přijatelnou životnost paliva v aktivní zóně v případě zvýšení výkonu a materiál tvořící pokrytí může v případě havárie způsobit vytváření vodíku, který představuje ohrožení pro bezpečnost reaktoru.
Namísto tohoto paliva navrhují projektanti použít silicid uranu U3Si2 a pokrytí slitinou FeCrAl. Těmto materiálům je v současné době věnována velká pozornost a jejich testování buďto již probíhá, nebo bude brzy zahájeno. V tomto případě by bylo dosaženo lepší tepelné vodivosti, větší rezervy v tepelném výkonu pro další vývoj a většího množství paliva v aktivní zóně, což by prodloužilo dobu mezi jeho výměnami.
Je zkoumána i možnost použití klasického paliva tvořeného UO2 se zirkoniovým pokrytím, takže reaktor I2S-LWR bude moci být rychle rozvinut i v případě protahujících se zkoušek nového paliva. Slovo „rychle“ v předchozí větě ale musíme brát s rezervou, protože se zatím jedná o projekt v počáteční fázi a než bude postaven demonstrační blok (pokud vůbec bude postaven), může uběhnout i pár desítek let.
Půdorysné schéma uspořádání komponent v reaktorové nádobě. Uprostřed se nachází aktivní zóna a kolem ní jsou rozeskládané výměníky tepla a systémy na odvod zbytkového tepla. Jednotlivé komponenty nejsou navzájem v měřítku a počet výměníků tepla se může ve výsledku lišit. (Zdroj: Neimagazine.com)
V dalším pokračování se podíváme na speciální kompaktní výměník tepla, s nímž projektanti počítají v projektu I2S-LWR, a na další zajímavé parametry tohoto reaktoru.
Zdroje: Neimagazine.com, Energy.gov, Ieee.org
Vladislav Větrovec
Český jaderný průmysl letos oslavuje 60. výročí
V letošním roce budeme slavit hned několik významných dat spojených se vznikem československého jaderného průmyslu a energetiky. V roce 1955 byl odstartován proces, který vyústil v dnešní podobu vzdělávání v jaderné oblasti, průmyslové základny i jaderné energetiky samotné.
Vladislav Větrovec
Práce jaderných ledoborců a práce na jejich palubě
V minulém článku jsem popsal, proč jaderné ledoborce vznikly a v čem jsou výjimečné. Nyní se pojďme podívat na to, jak probíhá doprovod nákladních lodí přes zamrzlá moře a jaké pracovní podmínky má posádka. Článek vznikl na základě exkurze na jaderné ledoborce a rozhovorů s jejich posádkou a kapitány.
Vladislav Větrovec
Jaderné ledoborce a jejich význam pro Severní mořskou cestu
O Severní mořské cestě jsem již psal v příspěvku Jaderné ledoborce 1. část. Nyní se podívejme, jak ledoborce vytváří cestu nákladním lodím a proč nemůže být Severní mořská cesta bez jaderných ledoborců a ty zase nemohou být bez Severní mořské cesty.
Vladislav Větrovec
Fusion Energy Conference: Vědci jednali o pokroku termojaderné fúze
Na 25. ročníku mezinárodní konference Fusion Energy Conference jednali vědečtí pracovníci, studenti technických škol a zástupci organizace ITER a Mezinárodní agentury pro atomovou energii (MAAE) o tom, jakého pokroku bylo dosaženo ve výzkumu termojaderné fúze. Hlavním tématem byl samozřejmě největší fúzní projekt světa – tokamak ITER.
Vladislav Větrovec
Havárie jaderného paliva na JE Pakš
V srpnu informovala média o tom, že z jaderné elektrárny Pakš bylo odvezeno poškozené jaderné palivo do ruského závodu Majak, kde bude dále zpracováno. Bylo poškozeno při události z 10. dubna 2003, která obdržela stupeň INES 3. K čemu vlastně došlo a jaký měla tato havárie vliv na okolní prostředí?
Další články autora |
Stovky amerických obrněnců se v řádu dnů nepozorovaně přemístily do Česka
Několik set vozidel americké armády včetně obrněnců Bradley nebo transportérů M113 se objevilo ve...
Studentky rozrušila přednáška psycholožky, tři dívky skončily v nemocnici
Na kutnohorské střední škole zasahovali záchranáři kvůli skupině rozrušených studentek. Dívky...
Podvod století za 2,4 miliardy. Ortinskému hrozí osm let a peněžitý trest 25 milionů
Luxusní auta, zlaté cihly, diamanty a drahé nemovitosti. To vše si kupoval osmadvacetiletý Jakub...
Auto vyjelo z vozovky a srazilo tři lidi. Žena zemřela, dvě vnučky jsou zraněné
Osobní auto srazilo dnes odpoledne v Čáslavicích na Třebíčsku ženu a dvě děti. Žena srážku...
Zemřel bývalý místopředseda ODS Miroslav Macek. Bylo mu 79 let
Ve věku 79 let zemřel bývalý místopředseda ODS a federální vlády Miroslav Macek, bylo mu 79 let. O...
Poslanci se rozhodli umožnit prodej některých lehčích drog dospělým
Přímý přenos Dospělí si v Česku budou moci koupit lehké drogy jako HHC, kratom nebo konopí s nízkým obsahem THC,...
Při čelním střetu zemřela těhotná spolujezdkyně, řidička jela v protisměru
Dopravní policisté i kriminalisté stále šetří tragickou nehodu, která se stala minulý týden u...
Požár v garáži způsobila baterie elektrokoloběžky, škoda dosáhla půl milionu
Čtyři jednotky hasičů musely dnes zasahovat u ranního požáru garáže v České Rybné nedaleko Proseče...
Na Chebsku vjel vlak do spadlého stromu, zaseklý kmen soupravu zvedl z kolejí
Uzavírka trati u Plesné na Chebsku, kde ve čtvrtek odpoledne v úseku mezi Velkým Luhem a Skalnou...
10 nejčastějších podvodů na internetu: Dokážete ochránit sebe i svou rodinu?
V digitální éře, kde technologie proniká do všech aspektů našich životů, se také zvyšuje riziko podvodů. Od falešných e-mailů a inzerátů až po...
- Počet článků 32
- Celková karma 0
- Průměrná čtenost 1541x