EPR – Evropský tlakovodní reaktor

Další ze série lehkovodních reaktorů francouzský EPR, Evropský tlakovodní reaktor od firmy Areva. V minulých letech jste o něm mohli slyšet v souvislosti s plánovanou výstavbou jaderných elektráren v České republice. 

EPR je tlakovodní reaktor III+ generace, proto je významný pro všechny země evropské unie, která v dnešní době požaduje pro nově stavěné reaktory generaci minimálně III+. Reaktor pochází od francouzské firmy Areva, dříve jmenovaná Framatome, která v minulosti nasbírala bohaté zkušenosti s výstavbou jaderných reaktorů.

Společnost Framatome byla založena roku 1958 francouzskými firmami společně s americkým Westinghouse Electric Company. Hlavní ideou tehdejších zakladatelů bylo budování tlakovodních reaktorů v Evropě. Na počátku 80. let přešel Framatome plně pod francouzskou kontrolu a začal se vyvíjet reaktor EPR. Později se Framatome přejmenoval na Areva.

V dnešní době prochází Areva krizí s výstavbou reaktoru EPR, zatím není uveden do provozu žádný jaderný reaktor, přestože jsou v dnešní době 4 jednotky ve výstavbě. Jedná se o Olkiluoto ve Finsku, Flamanville ve Francii a 2 jednotky Taishan v Číně. V minulosti se Areva ucházela o tendr na stavbu dalších jaderných bloků v České republice, ale kvůli nedodržení podmínek byla vyřazena.

EPR – základní údaje

Maximální elektrický výkon tohoto reaktoru je 1475 MW, při tepelném výkonu 4590 MW. Jedná se o čtyřsmyčkovou koncepci.

Aktivní zóna se skládá z 241 palivových kazet, které jsou navrženy tak, aby maximalizovaly dobu kampaně. EPR je primárně navržen pro provoz s UO2, ale je schopen provozu s 50 % MOX paliva. Každá kazeta se skládá z 265 palivových proutků a 24 vodících trubek, uložených ve čtvercové mříži. Každý palivový proutek je dlouhý 4,2 m. Palivo ve formě UO2 je obohaceno na 5 % a pokryto ve slitině zirkonia. Některé palivové proutky obsahují vyhořívající absorbátor ve formě Gd2O3. Palivo dosahuje vyhořívání od 55 do 65 MWd/kg.

Řízení reaktivity probíhá pomocí 24 tyčí ze slitiny zlata, india a cadmia s malým obsahem karbidu bóru. Chladící médium obsahuje bór, jako absorbátor neutronů. Koncentrace bóru je proměnlivá po celou dobu kampaně, aby se zabránilo xenonové otravě. Během provozu reaktoru vzniká v aktivní zóně xenon, který má vysoký účinný průřez pro absorpci neutronů. Otrava xenonem znamená tak vysokou koncentraci xenonu, že nelze dále udržet reaktor v kritickém stavu a je nutné jej odstavit na takovou dobu, dokud se xenon nerozpadne.

Reaktor je 10,6 m vysoký a v průměru má 5,3 m, je konstruován s předpokládanou životností 60 let. Stěna reaktoru je od 20 do 30 cm tlustá a celý reaktor váží 420 t. Výstupní teplota chladicího média je 329 °C a vstupní teplota je 295 °C. Tlak v primárním okruhu je 15,5 MPa, tlak v sekundárním okruhu je 7,7 MPa. Součástí primárního okruhu je ještě kompenzátor objemu, který udržuje konstantní tlak v primárním potrubí. Jedná se o vertikální nádobu, která buď ohřívá, nebo ochlazuje chladící médium.

Objem každého parogenerátoru je 75 m3. Jsou umístěny vertikálně. Cirkulační čerpadla jsou také umístěna vertikálně, průtok každého čerpadla je 28320 m3/h, při výkonu 8 – 10,85 MW.Elektrárna je navržena s 37% tepelnou účinností.

Bezpečnost EPR

Reaktor EPR byl navržen tak, aby splňoval podmínky generace III+, hlavní důraz je kladen na pasivní bezpečnost a inherentní bezpečnost. Mezi bezpečnostní prvky patří gravitací hnané havarijní tyče, větší objem parogenerátorů, než je nezbytně nutné pro předání potřebného výkonu, dvojitá obálka kontejnmentu, lapač aktivní zóny.

Kontejnment chrání jaderný reaktor před vnějšími vlivy, jako jsou přírodní katastrofy, ale například i pád letadla na elektrárnu. Vnitřní stěna kontejnmentu je zhotovena z předepjatého betonu s kovovou výstelkou. Vnější stěna je z armovaného betonu.

Průběh projektůOlkiluoto 3 měla být uvedena do provozu v roce 2010 s celkovými náklady 3,2 miliardy EUR, ale nyní je termín prodloužen na rok 2018 a celkové náklady jsou vyčísleny na 8,5 miliardy EUR. Soudní pře společnosti TVO a Arevy ohledně finančních náhrad za ušlý zisk probíhají již několikátým rokem. Solečnost TVO spočítala svůj ušlý zisk za prodloužení doby výstavby na 2,7 miliardy EUR.

Flamanville 3 měla být uvedena do provozu v roce 2012, ale termín je prozatím odložen na rok 2019, přičemž náklady se již vyšplhaly na 10,5 miliardy EUR.

Problémy, při výstavbách EPR se jednaly například nádob reaktoru, zařízení primárního okruhu a podobných. Při kontrolách ocelových součástí byly zjištěny místa s vysokou koncentrací uhlíku, která vede ke zkřehnutí materiálu. Paradoxně jsou největší problémy s výstavbou právě v Evropě. V důsledku se zpožděním výstavby má Areva velké finanční problémy, které chce řešit také francouzská vláda, která se snaží Arevě všemocně pomoct. Spekuluje se, že by se měly vynahradit prostředky na záchranu Arevy ve výši až stovek milionů EUR.

Závěr

EPR je tlakovodní reaktor generace III+, proto je vhodné jej v dnešní době zmiňovat. Nyní jsou ve výstavbě 4 bloky tohoto reaktoru, avšak zatím žádná z nich není provozuschopná. Areva dosahuje opravdu značných zpoždění ve výstavbě těchto bloků, kvůli zpoždění stále vzrůstá cena stavby. Přitom první reaktor měl být uvedený do provozu v roce 2010, jde o elektrárnu Olkiluoto 3. Dnes se předpokládá, že elektrárna bude uvedena do provozu v roce 2018.

Z tohoto důvodu zatím nejsou žádné praktické zkušenosti z komerčního provozu tohoto jaderného reaktoru, což Arevě nedělá nejlepší jméno. Na druhou stranu společnost Areva spolupracuje na výzkumu a vývoji jaderného paliva s ruskou společností TVEL, nedá se tedy říct, že by se Areva neangažovala do jaderného průmyslu.

Areva se s EPR v minulosti ucházela o tendr na dostavbu ETE, ale protože nebyla schopna dodat informace o době výstavby a o konečné ceně, byli vyřazeni z výběrového řízení. Je možné, že v budoucnu se bude opět ucházet o získání tendru na výstavbu nových jaderných bloků v České republice.

Česká republika se také zapojila do projektu EPR prostřednictvím společnosti ŠKODA JS. Škoda vyráběla opěrné kroužky pro reaktory do finské jaderné elektrárny Olkiluoto i do francouzské Civaux. Opěrný kroužek je kolem reaktoru a drží reaktor v betonovém pouzdru. S Arevou uzavřela kontrakt na výrobu vnitřních částí reaktoru v elektrárně Taishan. Se společností Électricité de France podepsala ŠKODA JS kontrakt na dodávku zavážecích strojů pro reaktory EPR ve Flamanville.

Zdroje: http://www.areva.com/

           https://aris.iaea.org

           http://www.epr-reactor.co.uk/

           http://oenergetice.cz/