Klávesové zkratky na tomto webu - základní
Přeskočit hlavičku portálu

Malé modulární reaktory, část I

28. 11. 2017 21:46:43
Modulární reaktory jsou novým trendem na poli jaderné energetiky. Přesto, že se tento fenomén teprve rozrůstá, může v budoucnu přinést zajímavé informace a provozní zkušenosti. V následujících článcích shrnu základy SMR reaktorů.

Malé reaktory bývají často zkráceně nazývány SMR, tato zkratka má hned dvě definice. Podle IAEA zkratka znamená „Small and Medium Reactors“ čili reaktory malého a středního výkonu, tj. s výkonem do 700 MW elektrických. Druhou definici poskytuje americké ministerstvo energetiky (US DOE), podle které SMR znamená „malé modulární reaktory“, které jsou vyráběny v továrně a na místo určení jsou dopraveny jako jeden díl.

Vývojem malých modulárních reaktorů se zabývá velké množství států jako je USA (mPower, NuScale, W-SMR, SMR-160, EM2, GT-MHR a další), Kanada (StarCore Nuclear), Francie (Flexblue), Itálie (IRIS), Indie (PFBR-500, PHWR-220, AHWR300-LEU), Čína (HTR-PM, ACP-100), Japonsko (DMS, IMR, GT-HTR300), Korea (SMART), Argentina (CAREM-25), Jižní Afrika (PBMR-400, HTMR-100) a Rusko (VK-300, ELENA, KLT-40S, SVBR-100, BREST300-OD, VBER-300, VVER-300, a další). Umístění reaktoru velmi záleží na jednotlivém typu, může být nadzemní, podzemní, nebo jako plovoucí elektrárna.

Hlavními důvody výstavby modulárních reaktorů jsou jejich snadné zapojení, jednoduchost výstavby a provozu a zejména pořizovací náklady. SMR jsou možností pro investory, kteří nechtějí na několik desetiletí ztratit informace o svých investicích, nehledě na to, že investice do velkých elektráren jsou v dnešní době považovány za velmi riskantní. Pokud bychom však chtěli srovnávat cenu modulárních reaktorů, pak jistě bude poměr cena/výkon u malých reaktorů vyšší, než u velkých stanic, ale výhoda pořizovacích nákladů tento deficit pravděpodobně částečně vykompenzuje.

Další významnou kladnou vlastností malých reaktorů je možnost provozovat je

podle požadavků elektrické sítě v tzv. režimu load-follow. Většina stávajících jaderných reaktorů velkého výkonu není uzpůsobena k tomuto provozu z několika příčin: hlavní cirkulační čerpadla nejsou schopna měnit otáčky v závislosti na požadovaném výkonu a v případě provozu na nenominálním výkonu dochází k nerovnoměrnému využívání paliva. Výjimkou jsou francouzské elektrárny, jelikož zastupují velké procento dodávaného výkonu.

Palivo je v malých reaktorech plánováno na několik let, není výjimkou, že palivová kampaň může trvat i několik desetiletí. Tato vlastnost má své pozitivum ve vyšším procentuálním využití elektrárny, na druhou stranu jsou během plánovaných odstávek na jaderných elektrárnách prováděny revize a opravy komponent, které by se u SMR reaktorů prováděly méně často, či za provozu.

Koncepty vhodné ke stavbě

Některé projekty vychází z konceptů lehkovodních reaktorů, avšak pro zmenšení půdorysné plochy jsou koncepty řešeny integrálně (aktivní zóna, parogenerátor a kompenzátor objemu jsou v jednom celku, většinou umístěny nad sebou). Mezi takové projekty patří například koncept W-SMR od Westinghouse, mPower od Babcock Wilcox, či projekt NuScale).

mPower

mPower, integrální tlakovodní koncept od amerického výrobce Babcock & Wilcox. Prozatím se jedná o návrh SMR systému, ale žádný není ve výstavbě. Plánovaný tlak v systému bude pouze 14,1 MPa při teplotě 320 °C. Malý reaktor o výkonu 500 MW tepelných a 150 MW elektrických bude poháněn uranovým palivem s obohacením 5 %. Palivový cyklus je plánovaný 4letý. Uvnitř celé nádoby se nachází aktivní zóna, nad ní jsou umístěny parogenerátory s přímými trubkami a nad ním kompenzátor objemu. Celkově bude mít nádoba, uvnitř které bude reaktor, parogenerátory a cirkulační čerpadla, průměr 3,6 m a výšku 22 m.

Projekt byl vyvíjen v alianci Babcock & Wilcox a Bechtel od roku 2009. V roce 2012 byla podána žádost o výstavbu a v roce 2013 byla podána žádost o certifikaci, ve stejném roce také společnost Babcock & Wilcox chtěla prodat většinový podíl na systému mPower, ale nenašli kupce. V roce 2014 společnost změnila investiční plán a snížila rozpočet na 15 milionů dolarů ročně. V roce 2017 se Bechtel stáhla z aliance s odvoláním se na neschopnost nalézt kupce a rozvojový projekt byl ukončen.

NuScale

Opět se jedná o koncept integrálního lehkovodního reaktoru s plánovaným tlakem v systému 12,8 MPa a plánovanou životností 60 let. Pokud bychom porovnali výkon NuScale a mPower, NuScale bude dodávat pouze 1/3 výkonu mPower (45 MW elektrických) a palivový cyklus bude pouze 2letý. V průměru má mít nádoba s reaktorem a parogenerátory 4,5 m, na výšku přibližně 23 m. Důvodem proč je tento reaktor v porovnání s mPower tak velký a má tak nízký výkon je, že voda chladící aktivní zónu cirkuluje přirozeně bez použití hlavních cirkulačních čerpadel. Je tedy nemožné, aby se reaktor přestal chladit vlivem ztráty napájení.

31. prosince 2016 společnost NuScale předložila první žádost o certifikaci americkému regulačnímu úřadu (NRC). Celý certifikační proces měl trvat přibližně 42 měsíců. Společnost NuScale předpokládá, že v roce 2019 se objeví první žadatelé o tento typ reaktoru a souběžně s licenčním řízením začne výstavba prototypových jednotek. První elektrárna s tímto reaktorem by pak měla být uvedena do provozu v roce 2026.

V tomto článku byly shrnuty základní výhody malých elektráren. Zejména snížené riziko při financování výstavby elektráren, dále pak kvalitnější stavba reaktorových systémů, které jsou sestavovány ve fabrikách a nakonec mnohem jednodušší obsluha a delší palivový cyklus. Malé modulární reaktory mohou být velmi lukrativní pro některé země díky odlišnému financování od velkých bloků. Zejména jsou vhodné do oblastí, kde by velká elektrárna o elektrickém výkonu přes 1000MW byla zbytečná. V dalším článku budou uvedeny další koncepty malých reaktorů a nakonec také koncept plovoucí elektrárny Akademik Lomonosov.

Zdroje: www.forbes.com

http://www.nuscalepower.com

http://www.westinghousenuclear.com

https://neutronbytes.com

http://atominfo.cz

http://www.okbm.nnov.ru

Hlasujte ve finále Blogera roku

Autor: Pavel Suk | úterý 28.11.2017 21:46 | karma článku: 14.03 | přečteno: 381x


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: 14.40 | Přečteno: 600 | 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: 17.89 | Přečteno: 684 | 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: 8.42 | Přečteno: 213 | 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: 8.49 | Přečteno: 113 | Diskuse

Další články z rubriky Věda

Jan Fikáček

Teorie relativity pro ty, kdo si myslí, že ji nikdy nepochopí

Byly pro vás všechny výklady speciální teorie relativity příliš nepochopitelné a složité? Tak zkuste ještě přístupnější výklad, který vám relativitu přiblíží paralelami s důvěrně známými jevy jako jsou stín nebo déšť.

24.4.2018 v 9:13 | Karma článku: 24.53 | Přečteno: 1407 | Diskuse

Dana Tenzler

Nechte si se mnou nechat zajít chuť na … pizzu

Co mají společného pizza a hamburger? Jsou to jednoduché pokrmy, zhotovené z levných přísad. Někdy až moc levných. Pojďme se podívat, co se dá najít v průmyslové pizze. (délka blogu 10 min.)

23.4.2018 v 8:00 | Karma článku: 35.22 | Přečteno: 3973 | Diskuse

Libor Čermák

Záhady poutního místa Chimayo

Víte, jaké je nejnavštěvovanější poutní místo ve Spojených státech amerických? Je to El Santuario de Chimayo v sev. části Nového Mexika, přezdívané "americké Lourdy". A i k němu se váže několik zajímavých legend či dokonce záhad.

22.4.2018 v 14:13 | Karma článku: 9.25 | Přečteno: 210 |

Jakub Kouřil

Kdo kouří, nepochopil funkci plic

Věta jak z mramoru: Kdo kouří, nepochopil funkci plic. Kdo zná, jak fungují plíce? Vdechneme dým jako opium, a dostáváme se do božské zahrady (klidu). Kouříme, a je nám skvěle. Plíce jsou obrovskou možností.

22.4.2018 v 13:16 | Karma článku: 11.40 | Přečteno: 537 | Diskuse

Libor Čermák

Jaké jsou nejznámější kryptozoologické záhady v USA?

Spojené státy americké jsou se svojí rozlohou téměř 10 milionů kilometrů čtverečních třetím největším státem na světě. A na takovém to území se nalézá i celá řada zpráv o výskytu dosud neprokázaných živočišných druhů.

21.4.2018 v 5:36 | Karma článku: 11.94 | Přečteno: 478 |
Počet článků 59 Celková karma 0.00 Průměrná čtenost 491

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





Najdete na iDNES.cz



mobilní verze
© 1999–2017 MAFRA, a. s., a dodavatelé Profimedia, Reuters, ČTK, AP. Jakékoliv užití obsahu včetně převzetí, šíření či dalšího zpřístupňování článků a fotografií je bez souhlasu MAFRA, a. s., zakázáno. Provozovatelem serveru iDNES.cz je MAFRA, a. s., se sídlem
Karla Engliše 519/11, 150 00 Praha 5, IČ: 45313351, zapsaná v obchodním rejstříku vedeném Městským soudem v Praze, oddíl B, vložka 1328. Vydavatelství MAFRA, a. s., je členem koncernu AGROFERT.