Atmea-1 francouzský jaderný reaktor

Dnešní článek bude věnován francouzskému středně velké tlakovodnímu jadernému reaktoru generace III+, Atmea-1 vyvíjené společností Areva společně s Mitsubishi Heavy Industries.

Francouzský jaderný reaktor Atmea-1 se řadí mezi reaktory velkého výkonu jaderné elektrárny a na rozdíl od své větší verze EPR představuje model se srovnatelným výkonem jako konkurenční typy (AP1000, VVER-1200 ad.). Zahrnuje bezpečnostní prvky generace III+ tlakovodních reaktorů, čímž se stává velmi zajímavým pro země, které uvažují o stavbě nových jaderných bloků. Atmea-1 vzniká pod společnou spoluprací Areva NP a Mitsubishi Heavy Industries již od roku 2007.

Technické specifikace

Atmea-1 je PWR reaktor generace III+ s vysokou termickou účinností, delší dobou kampaně, možností užití až 100 % MOX paliva v aktivní zóně. „K vyloučení vzniku jaderné nehody slouží kombinace pasivních a bezpečnostních systémů“

Tepelný výkon reaktoru dosahuje 3150 MW, elektrický výkon 1150 MW. Atmea-1 má primární okruh se třemi smyčkami. Tlak páry v primárním okruhu je 15,5 MPa, vstupní teplota chladiva do reaktoru je 291 °C, výstupní 326 °C. Tlak páry v sekundárním okruhu dosahuje maximálně 7,6 MPa.  Ve srovnání s jadernou elektrárnou Temelín má Atmea 1 vyšší nominální tlak, vstupní a výstupní teploty chladiva jsou přibližně srovnatelné, tlak v sekundárním orkuhu je přibližně o 1,3 MPa vyšší, díky tomu může mít atmea o trochu vyšší účinnost termodynamického cyklu. Reaktor elektrárny Atmea-1 je uzpůsoben k velkému rozsahu výkonů, je možné jej provozovat pouze na 25 % výkonu, přičemž při nutnosti zvýšit výkon reaktoru lze zvyšovat až o 5 % za minutu. Dynamičnost reaktoru je v dnešní době velkou výhodou, neboť se může dorovnávat potřebný dodávaný výkon do elektrické sítě dynamičtěji. Naše stávající jaderné reaktory jsou uzpůsobeny k práci pouze v malých výchylkách od nominálního výkonu.

Aktivní zónu tvoří 157 palivových kazet, uspořádaných do mříže 17 x 17. Řízení výkonu zajišťuje 24 regulačních tyčí. Průměr reaktoru je 4,25 m a délka palivových tyčí je 4,2 m. Životnost reaktorové nádoby je plánovaná na 60 let. V každé palivové tyči je obsažen vyhořívající absorbátor ve formě Gd2O3. Vyhořívající absorbátory jsou materiály, které mají vysokou absorpci neutronů, ale po vyhoření vzniká izotop s malou absorpcí. Materiál kompenzuje úbytek paliva v průběhu kampaně. Doba kampaně je 12 až 24 měsíců. Palivem může být jak UO2 obohacený na 5 %, tak MOX palivo a to může představovat až 100 % aktivní zóny. Řízení reaktivity reaktoru je zařízeno také chemickou cestou prostřednictvím borové vody podobně jako v reaktorech VVER.

Parogenerátory jsou umístěny vertikálně, stejně tak i kompenzátor objemu a hlavní cirkulační čerpadla. Celková plocha trubiček, o vnějším průměru 19 mm, v každém parogenerátoru je 8000 m2. Celkový objem kompenzátoru objemu je 65 m3 a každé hlavní cirkulační čerpadlo čerpá 24800 m3 vody za hodinu.

Hlavní filosofie bezpečnosti elektrárny

Vědci, vývojáři a inženýři pracující na projektu Atmea-1 se snažili, aby koncept byl co nejbezpečnější jak z pohledu vnitřní stavby elektrárny, tak z pohledu vnějších zásahů do elektrárny. Mezi ně patří například:

Snížení potřebných materiálů a komponent vede k redukci možnosti selhání celého komplexu. Každá komponenta má určitou procentuální spolehlivost, čím méně je komponent, tím vyšší spolehlivost má celek.  S takovýmto snížení komponent ale vzrůstá potřeba ochrany elektrárny. Část prostředků, které se uspoří, se vynaloží na zvýšení bezpečnostních prvků. Elektrické a mechanické bezpečnostní systémy jsou striktně odděleny.

Tomu, aby v jaderné elektrárně došlo k vážné havárii, brání celá řada pasivních a aktivních bezpečnostních systémů, které jsou několikanásobně zálohovány. Pokud ale selžou, je elektrárna konstruována tak, aby minimalizovala vliv události na zaměstnance, okolní obyvatelstvo a životní prostředí. K těmto opatřením patří například i dvojitý kontejnment, který představuje ochrannou obálku. Chrání jaderný reaktor před vnějšími vlivy (zemětřesení, tornádo, požár, exploze, pád letadla) a naopak brání úniku radioaktivních látek mimo svůj vnitřní prostor. Tlak a teplota, která by po této nehodě vzrůstala vlivem akumulované energie, by neměla poškodit integritu kontejnmentu.

Závěr

Francouzský jaderný reaktor Atmea-1 spadá do kategorie středně velkých jaderných elektráren generace III+, čímž se stává horkým kandidátem na výstavbu nových bloků v Evropě. Avšak prozatím není plánovaná žádná výstavba tohoto jaderného reaktoru. Důraz je kladen optimalizovanou kombinaci bezpečnostních prvků jak pasivních, tak aktivních.

Elektrárna by měla dosahovat vysokého koeficientu využití, a to až 92 %. Tohoto koeficientu je dosaženo hlavně díky nové technologii výměny paliva a dlouhého palivového cyklu, který by se měl pohybovat od 12 do 24 měsíců. Výměna paliva by pak měla trvat pouze 16 dní. Elektrárna by měla být také schopna provozu se 100 % MOX paliva, čehož stávající jaderné reaktory II. generace nejsou schopny.

Největší rozdíl oproti známým jaderným elektrárnám je v uložení použitého jaderného paliva. Bazén pro použité palivo je umístěn mimo reaktorovou halu ve speciální budově, která má svou vlastní ochranu proti vnějším vlivům. Díky této inovaci může být provedena výměna paliva v takto rekordním čase.

Kontrolní a bezpečnostní prvky jsou dodány od amerických firem. Elektrárna má speciální antiseismický systém, který elektrárnu automaticky odstaví při zemětřesení s větším zrychlením jak 0,3g. 

Zdroje: www.areva.com

           www.atmea-sas.com