Pasivní, nebo aktivní zabezpečení reaktorů?

15.3.2013

PROVOZNÍ SPOLEHLOVOST  Mezinárodní výběrové řízení na dostavbu JE Temelín spěje ke svému vyvrcholení.

Po vyřazení nabídky společnosti AREVA zůstávají ve hře pouze 2 žhaví kandidáti: česko-ruské mezinárodní konsorcium MIR.1200 a americký Westinghouse. Parametry jednotlivých nabídek i komparace obou systemů jsme na stránkách SPE představili detailně v č. 2 /2011. S přibližujícím se termínem vyhlášení vítěze tendru se mj. rozohňuje debata okolo provozní bezpečnosti obou reaktorových ostrovů. Není bez zajímavosti se s některými názory seznámit:

Pan Jukka Laaksonen, viceprezident společnosti Rusatom Overseas, jenž řadu let působil jako generální ředitel finského národního Centra pro radiační a jadernou bezpečnost (STUK), soudí, že není moudré spoléhat se výhradně na pasivní bezpečnostní systémy.

„Reaktor typu AP1000 vyvinutý Westinghouse je bezpochyby zajímavé zařízení, které má mnoho inovativních technologických prvků. Jistě, i z ekonomického hlediska může být dobrým zdrojem energie. To vše se ale musí teprve prokázat a dlouhodobě dokazovat v praxi. Rozhodně nenalézám důvod k prohlášení, že AP1000 je nejbezpečnější jaderný reaktor na světě. Žádná srovnávací studie, která by tento závěr posvětila, neexistuje.“

Technologie VVER v sobě agreguje jak prvky aktivní, tak pasívní bezpečnosti.
Technologie VVER v sobě agreguje jak prvky aktivní, tak pasívní bezpečnosti.

Akcent na moderní bezpečnostní systémy

„Havárie v japonské Fukušimě nás bohužel poučila, že za určitých okolností nemusí pasivní bezpečnostní systémy fungovat naprosto spolehlivě. Poučením je i nehoda na americké elektrárně Three Mile Island, kde operátoři plně nepochopili průběh komplikované nehody a v důsledku toho zastavili správně fungující systém. Pasivní bezpečnostní systémy jsou jednoduché. Je však velice obtížné mít pod kontrolou proces, který tyto systémy využívá.

Staré přísloví říká, že moudrý člověk nedává všechna vejce do jednoho koše. Když tuto moudrost přeneseme na jadernou energetiku, měli bychom dospět k závěru, že není moudré spoléhat se výhradně na pasivní bezpečnostní systémy. Hlavním poučením z fukušimské nehody je poznání, že všechny základní bezpečnostní prvky by měly být jištěny řadou různých opatření, která garantují jejich optimální funkčnost. To vyžaduje zajištění jak aktivních, tak pasivních bezpečnostních systémů, které mohou dosáhnout stejných účinků.“

J. Laaksonen přiznává, že pasivní systémy mohou zajistit plnou bezpečnost v případě některých neočekávaných a velice vzácných nehod: „Aktivní systémy jsou však velice spolehlivé v praktickém provozu jaderných zařízení téměř po dobu 50 let. S výjimkou Fukušimy, kde byly bezpečnostní systémy zničeny vnějšími silami, aktivní systémy byly vždy dostačující k zajištění bezpečnosti jaderných zařízení, a to dokonce s velkou rezervou.“

Koncepce AP1000 klade zvýšený důraz na prvky tzv. pasivní bezpečnosti.
Koncepce AP1000 klade zvýšený důraz na prvky tzv. pasivní bezpečnosti.

Kombinace bezpečnostních systémů

Kritici ruského projektu nezřídka poukazují na havárii v Černobylu. „Ruští projektanti, poučeni z nehody v Černobylu, sází na simultánní využití aktivních i pasivních bezpečnostních systemů,“ zdůraznil J.Laaksonen. „Pasivní systémy nových reaktorů typu VVER jsou plně testované a dokonce již byly instalovány na fungujících blocích. Jejich spolehlivost se jeví na stejné úrovni jako u systémů použitých v AP1000. VVER reaktor má i některé důležité bezpečnostní mechanismy, které se nenachází v jiných typech reaktorů. Kupř. silné regulační tyče, které zajišťují bezpečné zastavení reaktoru při všech teplotách a umožňují jeho rychlé ochlazení do stabilního studeného stavu, aniž by byly aktivovány další systémy pro potlačení reaktivity.

Jiným unikátním aspektem VVER je tzv. lapač zóny. Umožňuje vyloučit velké úniky radioaktivity, a to dokonce i v případě roztavení reaktoru. V případě reaktoru AP1000 je potřeba minimálně jednodenní odstup od nehody, než se může přistoupit k úspěšnému ochlazení roztaveného jádra v tlakové nádobě. Lapač zóny, který je součástí nové technologie VVER, rovněž účinně redukuje výskyt vodíku během závažné nehody. To je důležité pro eliminaci rizika výbuchu, který zničil reaktorové budovy ve Fukušimě.“

Průběžné zdokonalování bezpečnosti

Přestože se technologie VVER může chlubit silnými pasivními bezpečnostními prvky, technologie nových VVER se nevzdávají robustních aktivních bezpečnostních systémů. Podle J. Laaksonena byly inovovány po vyhodnocení situace a přijímání bezpečnostních opatření souvisejících s fukušimskými událostmi: „Princip průběžného zdokonalování bezpečnosti je v souladu s bezpečnostními cíli, které společně nastavili evropské dozorné orgány. Na rozdíl od přístupu společnosti Westinghouse, která nabízí identický reaktor všem zákazníkům, skupina ROSATOM zastává princip, podle něhož jsou novým zákazníkům nabízeny průběžně inovované verze. To je jasně patrné i v nabídce pro JE Temelín. Celá řada detailů projektu byla upravena na základě specifických požadavků českého zákazníka.“

Složité schvalovací procedury

J. Laaksonen nesouhlasí s tvrzením společnosti Westinghouse, že AP1000 byl schválen dozornými úřady v USA, Číně a Evropě: „V Evropě má nejblíže ke schválení předběžný souhlas s projektem (interim design acceptance confirmation) vydaný dozorným orgánem Velké Británie. Nicméně i britský dozorný orgán čeká na zodpovězení celé řady otevřených otázek, než vydá konečný souhlas. Ten se v nejbližší budoucnosti očekávat nedá. Westinghouse dosud nenašel zákazníka, který by měl ve Velké Británii zájem postavit zmíněný reaktor. Proto tam byl schvalovací proces přerušen.

Je tedy podivné, že vysoký představitel společnosti Westinghouse tvrdí, že nabídka reaktoru pro ČR je identická s modelem stavěným v Číně, či v USA a ujišťuje, že proces licencování bude bezproblémový, byť takový projekt nebyl přijatelný pro britský regulační úřad. ROSATOM takové záruky neposkytuje. Ctí ale nezávislost národních regulátorů a je připraven ke konstruktivnímu dialogu v případě, že jsou v průběhu procesu vzneseny jakékoliv bezpečnostní připomínky.“

Finský expert posloužil také připomínkou z období výstavby elektrárny Olkiluoto 3: „Předběžné bezpečnostní posouzení AP 1000 bylo provedeno i v počátcích procesu, který vedl ke stavbě elektrárny Olkiluoto 3. Po vydání hodnotící zprávy však Westinghouse bez bližšího vysvětlení finské energetické společnosti oznámil, že nemá zájem nabízet uvedený reaktor na skandinávských trzích.“

Kooperace s místními subjekty

Westinghouse netají, že podepsal strategické dohody s řadou českých společností, aby poskytl příslušný podíl stavebních zakázek českému průmyslu. Podle J. Laaksonena je běžnou praxí využívat místní společnosti pro stavební práce a pro další služby, které nevyžadují zkušenosti v oblasti jádra. Z dlouhodobého hlediska je důležité, kolik zakázek bude přiděleno společnostem, které mohou vyrábět náročná technologická zařízení a mají skutečnou šanci stát se globálními hráči na trhu jaderných technologií.

„My tuto příležitost českým společnostem nabízíme. Projekt Konsorcia MIR.1200 počítá se 75procentní lokalizací zakázky a otevírá možnosti dalšího uplatnění pro české výrobce v rámci našich celosvětových aktivit. Do roku 2030 ROSATOM plánuje nákup zařízení a služeb pro své projekty realizované po celém světě v hodnotě více než 300 mld. USD. K úspěšné realizaci těchto projektů budeme potřebovat spolehlivé partnery, kteří mají dlouhodobé zkušenosti a požadované znalosti. Právě české firmy pro nás takovými partnery jsou.“

Budiž slyšena i druhá strana

Americkou nabídku na sklonku loňského roku přijely podpořit do Prahy tři velmi silné delegace: první vedla úřadující ministryně zahraničních věcí USA pí. Hillary Clinton, předvánoční misi viceprezident Westinghouse pro obchodní rozvoj Sandy Ruprecht a po novém roce přijel se svými kolegy president Westinghouse Danny Roderick.

V debatách techniků a i při setkáních s novináři na jednom z předních míst vždy stála tzv.pasivní bezpečnost AP1000. Američané podtrhli, že jejich reaktor by v případě havárie využil kombinaci přírodních a fyzikálních sil: gravitace, proudění, kondenzace a přirozené cirkulace. Aby předešli přehřátí aktivní zóny a kontejnmentu, u AP1000 nespoléhají výlučně na aktivní komponenty typu bezpečnostní čerpadla, motory, ventilační systémy, pumpy, nebo diselagregáty.

Po dlouhé době se začíná s výstavbou moderních jaderných elektráren rovněž v USA. Na snímku příprava jaderného ostrova v lokalitě Vogtle.
Po dlouhé době se začíná s výstavbou moderních jaderných elektráren rovněž v USA. Na snímku příprava jaderného ostrova v lokalitě Vogtle.

Pro případ výpadku nápájecí stanice, pasivní bezpečnostní systém AP1000 odstaví automaticky a operátorům poskytne důležitých 72 hodin na promyšlení a organizaci záchranných opatření. Samozřejmě: pasivní systém bude méně náročný jak na výstavbu a provozní zajištění, tak na pořizovací a operační náklady.

Američtí experti opakovaně poukázali, že projekt AP1000 vznikl na „čistém listu papíru“, a nikoliv doplněním redundantních systemů do staršího projektu ve snaze zvýšit jeho bezpečnost. Pochlubili se, že Jaderný dozor USA (NRC) konstatoval, že jejich pasivní bezpečnostní systémy AP1000 byly nejpodrobněji analyzované systémy pro jaderné elektrárny v historii. Příslušné testy probíhaly více než 10 let. Potvrdili, že AP1000 je licencován v Číně a disponuje osvědčením o shodě s požadavky evropských energetických společností EUR. V matematickém přepočtu odhadli jeho bezpečnost jako 200krát vyšší, než stanoví už beztak přísné požadavky NRC.

Méně techniky, méně materiálu, více bezpečnosti

Když se debata stočila na řešení jednotlivých konstrukčních segmentů a technologických uzlů, američtí experti vyzdvihli rovněž koncept modulového (stavebnicového) způsobu výstavby AP1000. Jednotlivé segmenty obsahují o cca 50 % méně armatur, o 80 % méně potrubí a o 85 % méně kabeláže. Ryze pragmaticky: méně zařízení znamená menší investiční náklady i méně výdajů za následnou údržbu.

Modulový koncept umožňuje také zvýšit kvalitu jednotlivých prvků už přímo v továrním prostředí a nikoliv o ní rozhodovat až při montáži, na staveništi. Modulární toky segmentů umožnily Westinghouse eliminovat problémy jiných výrobců a dodavatelů s harmonogramem výstavby.

Neprostupné bariéry a strategie

Člověka při pohledu na jadernou elektrárnu (a zdroje s AP1000 nejsou výjimkou) nejdříve upoutá tzv. kontejnment. I tuto obří ocelovou, vzduchotěsnou nádobu o tloušťce stěny 4,4 cm s železobetonovou kompozitní ochrannou obestavbou (2,74 m) už lze vytvořit modulárním způsobem. Hotový objekt odolá mj. i nárazu velkého dopravního letadla.

Úniku radiace brání systém 3 bariér: vedle vzpomenutého kontejmentu především spolehlivé pokrytí paliva a zabezpečené chlazení reaktoru (cirkulační smyčka). Systém zadržení taveniny aktivní zony v nádobě reaktoru (IVR) zajišťuje ochranu II. bariéry, namísto jejího obětování. Namísto toho je ve scénáři těžké havárie AP1000 zalit vodou, aby se předešlo protavení. To mj. vylučuje zopakování havárií podobných událostem ve Fukušimě. Pasivní bezpečnostní systémy a chlazení vyhořelého paliva nezávisí na elektrickém napájení. Projekt zahrnuje rovněž systémy likvidace vodíku, jež zle poškodily fukušimský areál.

M. Kirst s hrdostí uvedl, že v Číně se blíží dokončení prvního ze čtveřice reaktorů AP1000 a v samotných USA byla zahájena výstavba dalšího kvarteta. Těchto 8 reaktorů s plánovanými termíny dokončení ještě před startem dostavby JE Temelín by podle něj bylo významné doporučení i pro jihočeskou elektrárnu.

NÁZOR EXPERTA:

B. Karvinský, (EzK)

„Dostavba JE Temelín v hodnotě cca 300 mld. Kč bude bezpochyb technicky i investičně nejnáročnějším úkolem české energetiky na přelomu II. a III. dekády. Nemáme však na výběr. ČR bude potřebovat stále více levné, bezpečné a ekologicky akceptovatelné energie. Jaderný proud by tyto požadavky měl a mohl splnit.

Musíme ho však vyrobit stejně bezpečně, jak to činíme na 6 dosavadních reaktorech v Temelíně a v Dukovanech. Žádná konstrukční, ani provozní rizika nelze dopustit. O to těžší práci nyní budou mít týmy expertů, kteří posuzují obě nabídky.

Obecná odpověď na úvodní otázku z Vaší stati PASIVNÍ, NEBO AKTIVNÍ ZABEZPEČENÍ REAKTORŮ? by měla nejspíše znít: „Jakékoliv, ale konstrukčně moderní a za reálného provozu bezpodmínečně spolehlivé řešení.“

Autor: spe

Svět plný energie > Zajímavosti > Pasivní, nebo aktivní zabezpečení reaktorů?

Aktuality
7.11.2019 Lomonosov na místě

AKTUALITY - První ruská plovoucí jaderná elektrárna Akademik Lomonosov dorazila na svou trvalou základnu blízko izolovaného ruského města Pevek na Čukotce, a stala se tak nejseverněji položenou jadernou elektrárnou. Rosatom má za cíl uvést elektrárnu do provozu do konce letošního roku. Společnost chce své malé plovoucí elektrárny s reaktory odvozenými od pohonných jednotek jaderných ledoborců nabízet do odlehlých oblastí, zatím ale žádné zahraniční zákazníky nemá. Mohou fungovat bez přestávky a potřeby doplnit palivo tři až pět let, elektrický výkon reaktorů je 70 MW.  celý článek

15.10.2019 Stát elektromobilů ve tmě

AKTUALITY - Zhruba milion domácností, firem, veřejných institucí a dalších odběratelů v americkém státě Kalifornie se v týdnu od 7. října ocitlo bez dodávky elektřiny. Tamní energetická společnost Pacific Gas and Electric Company (PG&E) je v několika postupných vlnách odstavovala kvůli snížení rizika vzniku lesních požárů.  celý článek

16.7.2019 Emisních povolenek znovu ubude

AKTUALITY - Přebytek emisních povolenek na trhu je podle dat Evropské komise pro 2019 stejný jako v loňském roce. celý článek

13.5.2019 Uranová kostka z válečného Německa

AKTUALITY - Fyziky z univerzity v Marylandu překvapila nečekaná anonymní zásilka, ze které se vyklubala palivová kostka z nacistického jaderného reaktoru. celý článek

15.4.2019 OZE dodaly v Německu 65% elektřiny

AKTUALITY - První týden v březnu Německo zažilo energetickou premiéru: obnovitelné zdroje energie (OZE) vyrobily rekordních 65 % veškeré elektřiny. celý článek

  

Chcete dostávat své osobní vydání tištěného magazínu Svět plný energie?

Ano, chci

Podporujeme:

SVĚT PLNÝ ENERGIE

Webový magazín a tištěný
čtvrtletník přináší témata,
zajímavosti, rozhovory
a důležité informace nejen
ze světa plného energie.

Pro Lumius, spol. s r.o.
vydává Business Media CZ a BARIDA Agency

Redakce:
Josef Janků, Jan Gregor a další ...

Grafické zpracování:
Michael Ehrlich

Texty:
neoznačené materiály jsou redakční

Foto:
archiv firem a autorů, redakce,
Thinkstock

Kontakt:

Aktuality
7.11.2019 Lomonosov na místě

AKTUALITY - První ruská plovoucí jaderná elektrárna Akademik Lomonosov dorazila na svou trvalou základnu blízko izolovaného ruského města Pevek na Čukotce, a stala se tak nejseverněji položenou jadernou elektrárnou. Rosatom má za cíl uvést elektrárnu do provozu do konce letošního roku. Společnost chce své malé plovoucí elektrárny s reaktory odvozenými od pohonných jednotek jaderných ledoborců nabízet do odlehlých oblastí, zatím ale žádné zahraniční zákazníky nemá. Mohou fungovat bez přestávky a potřeby doplnit palivo tři až pět let, elektrický výkon reaktorů je 70 MW.  celý článek

15.10.2019 Stát elektromobilů ve tmě

AKTUALITY - Zhruba milion domácností, firem, veřejných institucí a dalších odběratelů v americkém státě Kalifornie se v týdnu od 7. října ocitlo bez dodávky elektřiny. Tamní energetická společnost Pacific Gas and Electric Company (PG&E) je v několika postupných vlnách odstavovala kvůli snížení rizika vzniku lesních požárů.  celý článek

16.7.2019 Emisních povolenek znovu ubude

AKTUALITY - Přebytek emisních povolenek na trhu je podle dat Evropské komise pro 2019 stejný jako v loňském roce. celý článek

13.5.2019 Uranová kostka z válečného Německa

AKTUALITY - Fyziky z univerzity v Marylandu překvapila nečekaná anonymní zásilka, ze které se vyklubala palivová kostka z nacistického jaderného reaktoru. celý článek

15.4.2019 OZE dodaly v Německu 65% elektřiny

AKTUALITY - První týden v březnu Německo zažilo energetickou premiéru: obnovitelné zdroje energie (OZE) vyrobily rekordních 65 % veškeré elektřiny. celý článek

  

Chcete dostávat své osobní vydání tištěného magazínu Svět plný energie?

Ano, chci

Podporujeme:

SVĚT PLNÝ ENERGIE

Webový magazín a tištěný
čtvrtletník přináší témata,
zajímavosti, rozhovory
a důležité informace nejen
ze světa plného energie.

Pro Lumius, spol. s r.o.
vydává Business Media CZ a BARIDA Agency

Redakce:
Josef Janků, Jan Gregor a další ...

Grafické zpracování:
Michael Ehrlich

Texty:
neoznačené materiály jsou redakční

Foto:
archiv firem a autorů, redakce,
Thinkstock

Kontakt: