APR 1400 - pokročilý tlakovodní jaderný reaktor

Jaderný reaktor pokročilé verze, založený na mnohaletých zkušenostech s jaderným reaktorem OPR-1000, který byl prvním standardizovaným jaderným reaktorem v Koreji. Nyní jsou v Koreji ve výstavbě celkem 4 reaktory APR-1400

Základní informace

APR-1400 je pokročilý lehkovodní jaderný reaktor generace III+  o tepelném výkonu 3983 MW a elektrickém výkonu 1455 MW. Podobně jako jiné reaktory generace III+ má i APR-1400 předpokládanou životnost reaktorové nádoby 60 let, možnost používání MOX paliva, vysoké vyhořívání paliva a to až 60 GWd/t paliva. Hustota výkonu reaktoru je 100,9 W/cm3. Skládá se z 241 palivových kazet, 93 regulačních kazet. Materiál, užitý pro regulaci reaktivity v reaktoru je karbid boru. Palivové tyče obsahují vyhořívající absorbátory, látky, které pomáhají zvýšit vyhořívání paliva, zabraňují mechanickému poškození palivových souborů a snižují tlaky vznikající ze štěpení. 

K reaktoru jsou instalovány 2 smyčky s hlavními cirkulačními čerpadly a parogenerátory. Jedná se o reaktory s vertikálními parogenerátory. Každý parogenerátor obsahuje 13102 trubiček, kterými proudí voda z primárního okruhu. Hlavní cirkulační čerpadla jsou také vertikálně umístěná, každé má výkon přes 9324 KW. Pouze jediné čerpadlo dokáže zajistit minimální potřebný průtok vody, který činí 12,6 kg/s. 

Kompenzátor objemu je připojen k jedné smyčce, jeho objem činí 68,9 m3. Kompenzátor objemu je zařízení, které kompenzuje změny objemu v závislosti na teplotě. Kompenzace objemu se provádí pomocí ohřívání, či ochlazování kapaliny uvnitř tlakovodní nádrže. 

Palivo PLUS7

Palivo PLUS7 bylo vyvíjeno od roku 1999 do roku 2002 společností Westinghouse. Testování tohoto typu paliva bylo provedeno pomocí reaktorů OPR-1000, které jsou provozovány v Jižní Koreji. Testování bylo prováděno za použití 4 palivových kazet v průběhu let 2002 až 2007. Palivo PLUS7 přineslo jisté inovace v palivovém průmyslu. Palivovým článkům se zvýšilo vyhoření až na 60 GWd/t paliva, tato hodnota závisí na pokrytí palivových proutků. S použitím jiného pokrytí, než ZIRLO nelze dosáhnout tak vysokého vyhořívání paliva. Pro porovnání v jaderné elektrárně Dukovany palivo dodané společností TVEL dosahuje přibližně podobného vyhořívání. Od roku 2002, kdy byla na jednom dukovanském reaktoru zavedena 5 letá kampaň, se na tomto reaktoru dosahuje vyhořívání až 70 GWd/t paliva. 
Palivo PLUS7 má až o 45 % lepší vzpěrovou pevnost. S tímto problémem se v minulosti setkali inženýři z jaderné elektrárny Temelín, kdy se při použití paliva od firmy Westinghouse některé palivové články prohýbaly víc, než bylo přípustné. Dnes české elektrárny odebírají palivo od ruské společnosti TVEL a problémy s palivem zmizely. 

Bezpečnostní prvky APR-1400

Bezpečnostní prvky jaderné elektrárny s reaktorem APR-1400 jsou koncipovány jako hybridní systémy tvořené jak pasivními bezpečnostními prvky, aktivními, tak inherentní bezpečností. Hlavní bezpečnostní prvek je vstřikování chladné vody do reaktoru. Tento vstřikovací systém se skládá ze 4 oddílů, každý plní stejnou funkci. Každá taková smyčka disponuje vlastním čerpadlem a vlastní nádrží s vodou. Tyto vstřikovací systémy jsou schopny zásobit reaktor kapalinou při únicích páry, například při prasknutí hlavního primárního potrubí. 

Kontejnment

Kontejnment je vyroben z předepjatého betonu, má válcový tvar s vnitřním průměrem 45,7 m. Je navržen tak, aby vydržel všechny vnitřní vlivy elektrárny při nestandartních situacích a některé vnější vlivy, jako například pád dopravního letadla.
Budova kontejnmentu se dělí do 4 podlaží:

• Základna, vyztužena betonovými pláty
• Operační podlaží, ve kterém je přístup k víku reaktoru
• Dvě vyšší podlaží

Zvláštností elektrárny s reaktory APR-1400 jsou nízkootáčkové turbíny, které se otáčí pouze 1800 otáčkami za sekundu. Speciální zapojení cívek však přesto přenáší elektřinu o frekvenci 60 Hz (stejná frekvence, jakou užívá americká rozvodná sít). Pro představu, česká rozvodná síť využívá 50 Hz, turbíny v našich elektrárnách se otáčí 3000 otáčkami za sekundu. 

Výstavba

Celkem 4 jednotky s reaktorem APR-1400 jsou stavěny v Koreji jako bloky Shin Kori 3-6. Na bloku Shin Kori 3 bylo v prosinci roku 2015 dosaženo první kritičnosti a ke komerčnímu využívání by mělo dojít v polovině roku 2016. Shin Kori 4 by měla být připojena nejdříve v roce 2017. Časové termíny Shin Kori 5 a 6 zatím nejsou známé. KEPCO/KHNP společnost, která společně s Westinghouse staví jaderné elektrárny v Koreji, se snaží o propagaci APR v evropských zemích. 

Další jednotky ve výstavbě jsou ve Spojených arabských emirátech. Společnost KEPCO musela upravit turbíny a generátory pro přenosovou sít ve Spojených arabských emirátech, která využívá 50 Hz. Tendr na výstavbu byl vyhlášen v roce 2009, výstavba začala v roce 2012 odlitím betonu prvního bloku. Výstavby dalších bloků byly započaty v následujících letech. KEPCO doufá v provozuschopnost všech 4 bloků do roku 2020. 

Závěr

APR-1400 je tlakovodní reaktor generace III+, který je nyní ve výstavbě v Koreji a ve Spojených arabských emirátech. APR-1400 je pokročilý jaderný reaktor, který splňuje požadavky reaktorů kladené evropskými zeměmi, čímž se stává zajímavým pro výstavby jak u nás, tak u našich zahraničních sousedů. 

Zdroje: aris.iaea.org

           world-nuclear-news.org

           nrc.gov 

           home.kepco.co.kr