Kanadský jaderný program - CANDU reaktory 1. část

23. 10. 2016 9:40:21
Těžkovodní reaktory jsou, vedle klasických tlakovodních a rychlých, dalším důležitým zástupcem jaderné energetiky. Hlavní zemí, vyvíjející těžkovodní reaktory je Kanada, která provozuje reaktory CANDU.

CANDU je kanadský jaderný reaktor, využívající ke štěpné řetězové reakci neobohacený přírodní uran. Moderování neutronů je prováděno pomocí těžké vody a z toho plyne i název. CANDU = Canada deuterium uranium. Hlavní výhoda tkví v provozu na bázi přírodního uranu. Obohacování uranu je velmi nákladnou záležitostí, a proto si ji mohou dovolit jen některé země. Obohacování uranu se provádí na obřích centrifugách na principu difuze. V poslední době se v USA vyvíjí nová metoda obohacování, která je založena na principu laseru.

Historie

Vývoj těžkovodních reaktorů byl odstartován již v roce 1945, kdy byl v Kanadě vystavěn první experimentální jaderný reaktor ZEEP. Reaktor ZEEP byl reaktor nulového výkonu, původně byl koncipován k produkci zbraňového plutonia. Další výzkumy byly prováděny na reaktoru NRX. Výzkumný reaktor NRX měl tepelný výkon 47 MW, následoval reaktor NRU o výkonu 95 MW. V roce 1962 byla postavena první demonstrační elektrárna s horizontální reaktorovou nádobou a výkonem 20 MW elektrických. Prvním předchůdcem dnešních reaktorů CANDU byla jaderná elektrárna Douglas Point s elektrickým výkonem 206 MW.

Výstavba reaktorů CANDU započala v roce 1965 projektováním jaderné elektrárny Pickering A. Pickering A byla projektována se čtyřmi reaktory CANDU o jednotkovém výkonu přes 500 MW elektrických. Poslední blok této elektrárny byl dokončen roku 1971.

Technické parametry a hlavní přednosti

Oproti klasickým tlakovodním reaktorům jsou reaktory CANDU koncipovány jako horizontální válce. Geometrie takovýchto reaktorů se ukázala vhodnější pro těžkovodní reaktory, ve kterých probíhá moderace na těžké vodě (D2O). Štěpení probíhá na přírodním uranu. Uranové peletky jsou v reaktoru horizontálně a řídící a regulační tyče vertikálně. Další zvláštností těžkovodních reaktorů je výměna paliva, která probíhá za provozu. Díky výměně paliva za provozu dosahují reaktory CANDU vysokého koeficientu využití, až 93 %, čímž se stávají hospodářsky a ekonomicky velmi atraktivní.

Mezi hlavní nevýhodu reaktorů CANDU patří velká spotřeba těžké vody, která je náročná na výrobu. Jaderná elektrárna o výkonu přibližně 1000 MW potřebuje asi 800 tun těžké vody. Další nevýhodou by mohl být kladný tepelný koeficient reaktivity, který musí být kompenzován jinými absorpčními materiály. Celkový koeficient reaktivity nesmí být v žádném případě kladný, znamenalo by to, že kdyby se elektrárna dostala z kritického stavu (stav, kdy se výkon reaktoru nemění) bez použití regulačních prvků, výkon jaderné elektrárny by pouze rostl.

CANDU reaktory

CANDU reaktory jsou standardizovány v několika výkonových modelech. Nejméně výkonný reaktor má elektrický výkon 300 MW a je určen především pro rozvojové země. Další variantou je reaktor CANDU-600, který má výkon 600–700 MW elektrických. Zatím nejvýkonnější verze je CANDU-950 s elektrickým výkonem 900-1050 MW. Největší rozdíly mezi CANDU-600 a CANDU-950 jsou v bezpečnostních systémech. Při havárii LOCA se automaticky oddělí chladicí smyčky a reaktor je chlazen nouzovým chladicím systémem. Nouzový chladicí systém se stává z vysokotlakých vstřikovacích systémů, nízkotlaké chlazení vodou z bazénů nad reaktorem, chlazení vodou z jímek ochranné obálky.

CANDU 6 reaktor

CANDU 6 je těžkovodní jaderný reaktor generace II, který byl vyvíjen před rokem 1980 a je v provozu i nyní v některých zemích jako je Kanada, Argentina, Jižní Korea, Čína, Rumunsko. Elektrický výkon reaktoru CANDU-6 se pohybuje kolem 720 MW. Hlavní předností tohoto reaktoru je možnost provozovat jej s různým palivem a to s přírodním uranem, obohaceným uranovým palivem, přepracovaným použitým palivem z tlakovodních reaktorů, palivem MOX a thoriem. Palivo reaktoru CANDU 6 je složeno z 37 částí uložených v kruhu, každá tato část obsahuje palivové peletky, které jsou pokryty slitinou Zircaloy 4. Výhodou reaktoru CANDU 6 je možnost výměny paliva za provozu reaktoru. Tato možnost velmi zvýší využitelnost elektrárny.

Závěr

Těžkovodní reaktory se v minulosti osvědčili především v Kanadě, která svými reaktory vyrábí téměř 16,6 % své spotřeby energie. Stala se hlavním vývozcem technologie těžkovodních reaktorů a své reaktory prodává nejvíce do zemí, které si nejsou schopny sami obohacovat palivo. Další článek přinese nové informace, zejména také o československém těžkovodním reaktoru KS-150.

Zdroje: http://www.candu.com/

https://cna.ca

www.atominfo.cz

http://educa.tydensjadrem.cz/

Autor: Pavel Suk | neděle 23.10.2016 9:40 | karma článku: 19.06 | přečteno: 604x

Další články blogera

Pavel Suk

Solné reaktory – řešení energetického problému lidstva?

V minulém článku byly shrnuty základní informace o reaktorech s roztavenými solemi, v následujících odstavcích si můžete přečíst současný vývoj těchto reaktorů, hlavně reaktoru Integral MSR.

7.3.2018 v 16:30 | Karma článku: 16.62 | Přečteno: 878 | Diskuse

Pavel Suk

Solné reaktory - minulost, nebo budoucnost?

Jsou všechny koncepty jaderných reaktorů podobné tlakovodním reaktorům? Může být jaderné palivo v tekuté formě? Historii i princip fungování solných reaktorů si můžete přečíst v následujícím článku.

6.3.2018 v 18:50 | Karma článku: 21.42 | Přečteno: 1059 | Diskuse

Pavel Suk

NUSIM2017: Zachování know-how jako klíčová dovednost pro existenci jadrných elektráren?

Nábor nových pracovníků Slovenských elektráren a skupiny ČEZ není jednoduchá práce. Řešení a názory jak personalistů, tak vědeckých odborníků si můžete přečíst v následujícím článku, na závěr pohled analytika z Jobs.cz

5.12.2017 v 20:51 | Karma článku: 10.13 | Přečteno: 268 | Diskuse

Pavel Suk

NUSIM2017: Role design authority a zvládání těžkých havárií na jaderných elektrárnách

V druhé části konference NUSIM byly řešeny problémy design authority s hlavním tématem udržení plánů jaderných elektráren ve shodě s projektem, a také bezpečnostní systémy pro reaktory generace II ke zvládání těžkých havárií.

5.12.2017 v 18:19 | Karma článku: 9.80 | Přečteno: 154 | Diskuse

Další články z rubriky Věda

Dana Tenzler

O muži, který zachránil celý svět

Ne, dnešní blog nebude o ekologii. Nebude o samozvaných hrdinech, kteří se perou o místo před kamerou. Bude o člověku, který opravdu zachránil svět. Zcela potichu a bez účasti médií. (délka blogu 5 min)

22.8.2019 v 8:00 | Karma článku: 43.90 | Přečteno: 5083 | Diskuse

Petr Hlinomaz

Ochrany životního prostředí se ujal extrémismus

Antropogenní vliv skleníkových plynů úzce souvisí s ochranou životního prostředí, přesto někteří tento jasný fakt stále nedokáží pochopit, dokonce to považují za faul, neboť zejména oxid uhličitý přeci naopak životu prospívá.

21.8.2019 v 8:42 | Karma článku: 10.72 | Přečteno: 510 | Diskuse

Jan Mestan

V plochou Zemi podle časopisu Forbes věří zhruba třetina mileniálů

Mileniálové ve Spojených státech, zdá se, často nevnímají Zemi kulatě. Ale jako placku. Zbytek světa na tom nebude lépe.

20.8.2019 v 10:46 | Karma článku: 16.24 | Přečteno: 646 | Diskuse

Jan Fikáček

Naučte svého psa kvantovou mechaniku

Současná fyzika je zvláštní v tom, že někdy hledá podivné souvislosti tam, kde jsou souvislosti v principu prosté. Na jednu stranu je to logické, neboť fyzika 20. století je ve srovnání s newtonovskou fyzikou hodně zvláštní.

19.8.2019 v 9:03 | Karma článku: 40.45 | Přečteno: 2188 | Diskuse

Dana Tenzler

Mýty kolem jaderné energetiky - nevyřešené uskladnění odpadů

Odpůrci jaderné energetiky rádi poukazují na údajně nevyřešený problém skladování vysoce radioaktivních odpadů, které vznikají při výrobě energie v jaderných reaktorech. Opravdu nám dlouhodobě hrozí zamoření? (délka blogu 10 min)

19.8.2019 v 8:00 | Karma článku: 32.32 | Přečteno: 1225 | Diskuse
Počet článků 59 Celková karma 0.00 Průměrná čtenost 573

Jmenuji se Pavel Suk, je mi 24 let, studuji ČVUT, fakultu jadernou a fyzikálně inženýrskou, studijní obor Jaderné inženýrství.

Najdete na iDNES.cz