Indické rychlé reaktory chlazené sodíkem

Jakým směrem se vydá indický jaderný energetický program? Dokáže se Indie dostat do stavu uzavřeného palivového cyklu? Indie „sází“ na zásoby thoria a rychlé množivé reaktory chlazené sodíkem.

Úvod

Indie má celkem 21 jaderných bloků, mnohé z nich jsou těžkovodními a lehkovodními tlakovými reaktory. Také má 2 bloky varných reaktorů. Nyní pro Indii vyvstala otázka jak pokračovat při budování jaderných elektráren. Indie nemá velké zásoby uranu, ale má velké zásoby thoria 232. Indický jaderný program s touto informací počítá a snaží se vybudovat elektrárny pracujícími s rychlými neutrony, aby dosáhli uzavřeného palivového cyklu. Jedná se o reaktory FBTR a PFBR.

Reaktor FBTR

Reaktor FBTR je výzkumný rychlý reaktor o výkonu 40 MW tepelných, reaktor pracuje od roku 1985 v oblasti Kalpakkam. Reaktor FBTR pracuje pod Indira Gandhi Center for Atomic Research (IGCAR) a Bhabha Atomic Research Centre (BARAC). Tyto dvě organizace vyprojektovaly, sestavily a provozují tento reaktor.

Reaktor je chlazen tekutým sodíkem, což přináší pozitiva i negativa provozu reaktoru. Pozitivní aspekty chlazení spočívají v nízkém tlaku v primárním potrubí. Tento fakt vylučuje havárii LOCA, čili prasknutí primárního potrubí. Mezi hlavní negativa lze řadit vysokou reaktivitu sodíku se vzduchem a s vodou.

K reaktoru je připojena turbína s výkonem 13,2 MW elektrických. Tento výkon je zanedbatelný s výkonem zaběhnuté energetické elektrárny, ale pro zásobování ústavu stačí bohatě. Pro srovnání výkon jednoho jaderného bloku elektrárny Temelín činí nyní 1021 MW elektrických.

Palivem reaktoru jsou karbidy uranu a plutonia v poměru 3:7. Hlavním cílem bylo dosažení co nejvyššího stupně vyhoření, což se podařilo. Palivo v elektrárně dosáhlo 100 GWd/t paliva. (Vyhoření paliva v Temelínu je 60 GWd/t). Stupeň vyhoření je energie, kterou dokáže reaktor odebrat z určitého množství paliva.

Jelikož indický vývoj rychlých reaktorů začal reaktorem FBTR, byly zde zpočátku konstrukční nedokonalosti, které bylo třeba vyřešit. Elektrárna se v prvních letech svého provozu potýkala s mnoha problémy, ale během provozu se všechny podařilo odstranit a reaktor FBTR se tak stal základem pro reaktor PFBR.

Reaktor PFBR

Reaktor PFBR je demonstrační rychlý reaktor chlazený tekutým sodíkem. Jedná se o reaktor bazénového typu, to znamená, že všechny hlavní komponenty jsou uloženy v bazénu s tekutým sodíkem. Reaktor, stejně jako FBTR, je provozován pod IGCAR a stejně tak je umístěn v regionu Madras poblíž Kalpakkam. Reaktor má tepelný výkon 1250 MW a je k němu připojena turbína o výkonu 500 MW elektrických.

V primárním potrubí elektrárny je nízký tlak, pouze 0,11 MPa, což zvyšuje bezpečnost chodu. Pro představu tlak v jaderné elektrárně Temelín dosahuje 15,7 MPa. Teplota chladiva před vstupem do reaktoru dosahuje teploty 397 °C a na výstupu z reaktoru dosahuje 547 °C. V Temelíně jsou teploty před reaktorem 290 °C a po reaktoru 320 °C. Vyšší teplota je výhodnější z důvodu vyšší účinnosti elektrárny, která má být až 40 %. Přináší ovšem i jisté komplikace v materiálových limitech.

Palivem reaktoru je zvoleno MOX palivo s délkou kampaně 8 měsíců. Životnost elektrárny je odhadována na 60 let.

Výstavba začala v roce 2004, v září 2015 má být na reaktoru dosaženo kritičnosti. V dubnu 2016 má elektrárna dosáhnout 100% produkce elektrické energie. Hlavním cílem tohoto reaktoru je poukázat na možnost využití přírodních zdrojů thoria k vytvoření štěpitelného uranu a plutonia.

Indie a budoucnost jaderné energetiky

Indie má velké zásoby thoria, předpokládáme-li využití rychlých reaktorů, může Indie počítat se zásobami na více než 10 000 let. Indie také doufá v přepracování použitého paliva z lehkovodních elektráren, jako paliva pro rychlé reaktory, které by kromě výroby elektřiny transmutovaly thorium 232 na štěpitelný uran 233, který by později mohl sloužit jako palivo pro reaktory. Navíc separace uranu 233 z použitého paliva je velmi náročná, takže dochází k redukci rizika zneužití elektrárny nebo paliva pro výrobu jaderné bomby.

PFBR je první částí druhého stupně vývoje jaderných elektráren v Indii. Prvním stupněm bylo vybudování tlakovodních, těžkovodních a varných reaktorů. Ve třetím stupni chce Indie dosáhnout výroby energie pomocí těžkovodních reaktorů poháněných thoriem.

Zdroje: www.world-nuclear.org
             https://aris.iaea.org
             http://www.neimagazine.com
             www.atominfo.cz
             www.osel.cz