Novovoroněž II: Jak by mohly vypadat nové bloky v ČR

S mezinárodní skupinou novinářů jsem se dostal na staveniště nové části Novovoroněžské jaderné elektrárny. Jde o podobný projekt, který byl nabízen ve zrušeném tendru na rozšíření Temelína. Pojďme si jej trochu přiblížit.

Předně je nutno vysvětlit, co se skrývá za slovem 'podobný' v předchozím odstavci. Žádné dvě elektrárny na světě nejsou zcela totožné a vždy se projevují alespoň drobné změny závisející na volbě lokality a dodavatelů. Navíc se projekt s časem drobně vyvíjí, takže elektrárna postavená nyní se bude lišit od elektrárny podle stejného projektu postavené za deset let. Avšak i tak nám toho Novovoroněžská JE-II může říct mnohé o projektu konsorcia MIR.1200, který byl nabízen v tendru.

Rozšíření tohoto typu ve světě

Novovoroněžská JE-II je stavěna podle projektu AES-2006 a má dva bloky s reaktory typu VVER-1200 V-392M. S tímto typem se budeme stále více setkávat v blízkosti České republiky. Výstavba nyní probíhá po dvou blocích v lokalitách Novovoroněž II a Leningrad II v Ruské federaci, ale je plánována i pro mnohé evropské lokality. Dva bloky rostou v běloruské jaderné elektrárně Ostrovec a jejich spuštění je plánováno na roky 2018 a 2020. Výstavba dalších dvou v maďarské JE Pakš má začít v roce 2018 a geograficky půjde o nejbližší bloky k hranicím České republiky. Příkladem západní země je Finsko, kde bude probíhat stavba jaderné elektrárny Hanhikivi s jedním blokem typu AES-2006.

Bloky s reaktory VVER-1200 jsou plánovány také v Turecku (celkem čtyři, spouštění po roce 2019), kde již začala stavba pomocných provozů. První smlouvy začínají být podepisovány o stavbě těchto bloků v Egyptě. Po sérii bloků s reaktory VVER-1000 má přejít na dvanáctistovky také Čína a Indie. Reaktor VVER-1200 se jeví favoritem i pro další země, kterými by bylo možno doplnit tento výčet, avšak rozhodnutí má padnout až za několik let, takže je zde neuvádím. I přesto je ale patrné, že půjde o poměrně dost rozšířený typ reaktoru.

Projekt reaktoru VVER-1200 vychází z VVER-1000 dvou verzí. Novovoroněžská JE-2 je dalším stupněm vývoje elektrárny Kudankulam s dvěma reaktory VVER-1000, které zde postavil Atomstrojexport. Podle stejného projektu bude stavěna i turecká elektrárna Akkuyu. Kdežto Leningradská JE-II a finská Hanhikivi budou realizovány podle projektu petrohradské pobočky společnosti Atomenergoprojekt, ktorá vyprojektovala také čínskou JE Tchien-wan (pchin-jin: Tianwan). Mezi oběma typy je možno zaznamenat drobné rozdíly, některé z nich jsou patrné i z fotografií.

Význam Novovoroněžské jaderné elektrárny

První ruské jaderné elektrárny průmyslového výkonu vznikly u Jekatěrinburgu (Bělojarská) a u Voroněže (Novovoroněžská). Obě lokality by se daly nazvat zkušebními polygony, neboť zde byly stavěny první bloky nových typů. V Bělojarské JE byl v roce 1964 spuštěn reaktor AMB-100, který byl předchůdcem grafitem moderovaných a vodou chlazených reaktorů  RBMK-1000. V roce 1981 zde byl dokončen 600MWe rychlý reaktor BN-600 chlazený sodíkem. V současnosti zde probíhá spouštění větší 800MWe verze, kterou vyvinula projekční kancelář OKBM Afrikantov.

Novovoroněžská jaderná elektrárna má pro Českou republiku větší význam, protože zde byly testovány první reaktory typu VVER vyvíjené společností OKB Gidropress. V roce 1964 byl spuštěn VVER-210 a o šest let později následoval VVER-365. Oba jsou dnes již odstaveny a probíhá jejich likvidace. Jejich provoz přinesl ruským odborníkům cenné poznatky v oblasti radiační degradace materiálu tlakové nádoby, které jsou důležité pro dlouhodobý provoz jaderných bloků. Další dvojicí reaktorů v Novovoroněžské JE byla prototypová verze VVER-440, kterou společnost Rosenergoatom provozuje dodnes.

Tato elektrárna jakožto polygon má význam i v oblasti dlouhodobého provozu jaderných bloků. První dva prototypové reaktory typu VVER byly odstaveny na konci 90. let minulého století a analýza zařízení a použitých materiálů přinesla nové znalosti a zkušenosti o čerpání životnosti. Ukázalo se, že byla čerpána výrazně pomaleji, než bylo původně očekáváno, takže dva novovoroněžské bloky typu VVER-440 mohou být provozovány o 15 let déle s perspektivou dalších 10 let. Provoz pátého blok této elektrárny, s reaktorem VVER-1000, byl prodloužen rovnou o 25 let.

AES-2006

Šestý a sedmý blok v novovoroněžské lokalitě s reaktory VVER-1200 bývají označovány jako Novovoroněž II a podstatně se liší od svých sousedů. Jde o reaktory generace III+, což znamená velký pokrok v bezpečnosti oproti sousedním reaktorům, které patří do generace II. Starší bloky samozřejmě prošly řadou modernizací, takže jde o moderní a bezpečné bloky, jinak by nemohly být dodnes v provozu, ale bezpečnost nových bloků byla ještě více zvýšena.

Nové bloky se tak od svých předchůdců liší především posílením role pasivních bezpečnostních systémů (tj. nepotřebujících ke spuštění elektrický proud ani zásah operátora bloku), i když se stále drží tradice vyvážené kombinace aktivních i pasivních bezpečnostních systémů.

Můžeme se tak u nich setkat s pasivním systémem odvodu tepla z aktivní zóny do atmosféry. Ten bývá označován zkratkou SPOT (z ruštiny: sistěma pasivnovo otvoda těpla) a je založen na přirozené cirkulaci vzduchu, kdy chladný vzduch vstupuje zespodu do tepelných výměníků a po ohřátí opouští jejich horní část. Tento systém je patrný na první pohled podle rozměrných tepelných výměníků umístěných na střeše reaktorové budovy.

Další inovativní pasivní bezpečnostní systém již není tak výrazný při vnějším pohledu. Jde o pasivní systém rychlého vstříknutí kyseliny borité do primárního okruhu, která má za cíl zastavit řetězovou štěpnou reakci a zabránit jejímu opětovnému spuštění. Bor je dobrý pohlcovač neutronů, takže většina neutronů je absorbována kyselinou boritou než rozštěpí jádro uranu.

První jadernou elektrárnou, na níž byly tyto systémy použity, je indická Kudankulam s dvěma bloky typu VVER-1000. Společně s dalšími moderními systémy stály za tím, že první blok této elektrárny byl vyhlášen americkými odbornými energetickými časopisy za druhý projekt roku 2014 v oblasti jaderné energetiky. Vítězem této soutěže byla íránská JE Búšehr, která spojuje západní a východní technologie - do elektrárny rozestavěné německou společností Kraftwerk Union byly Atomstrojexportem vestavěny moderní verze reaktoru VVER-1000.

Dalším významným bezpečnostním systémem je lapač taveniny. Najdeme jej na čínské JE Tchien-wan, indické Kudankulam a všech budovaných elektrárnách s reaktory VVER-1200. Je to speciálně konstruovaná nádoba, která bývá umisťována pod tlakovou nádobu. Použit bude jen v nejzazším případě, kdy vše ostatní selže. První exemplář byl vyprojektován petrohradskou odnoží společnosti Atomenergoprojekt a instalován na čínské JE Tchien-wan.

V případě velice unikátní souhry vnějších událostí může teoreticky dojít k vyřazení veškerých bezpečnostních systémů a tepelnému poškození paliva. Tato pravděpodobnost je velice nízká a bývá podle ní hodnocena bezpečnost jaderných elektráren. Řetězovou reakci je možno zastavit během několika sekund, avšak palivo má stále natolik velký tepelný výkon, že při nedostatečném chlazení může dojít k jeho tavení. Kdyby zůstalo nechlazeno delší dobu, vzniklá tavenina se může protavit tlakovou nádobou a po protavení kontejnmentem proniknout ke spodním vodám a kontaminovat životní prostředí. Tomu se dá bránit vyplněním šachty tlakové nádoby vodou, která chladí stěnu tlakové nádoby. Pokud je rezervoár dostatečně velký, je možno zabránit protavení roztaveného paliva stěnou nádoby.

Nutno podotknout, že i v případě havárie japonské jaderné elektrárny Fukušima Dajiči došlo pravděpodobně jen k částečnému roztavení jaderného paliva, které neopustilo tlakovou nádobu. I z tohoto případu je zřejmé, že pravděpodobnost toho, že nastane souhra událostí vedoucí k přímému ohrožení životního prostředí taveninou, je skutečně velmi velmi nízká. Proto se k lapači taveniny staví dodavatelé jaderných elektráren různě. Zatímco francouzská Areva jej postupně zavádí na nových blocích a v případě rychlého reaktoru ASTRID je pevnou součástí projekt u, americký We stinghouse se zaměřuje na systémy předcházející vážným haváriím. Ruský Rosatom podobně jako francouzská Areva dělá vše pro to, aby k roztavení paliva nedošlo, ale je připraven i na případ, kdy k tomu dojde.