Letošní milníky ruské jaderné energetiky  
V letošním roce by měla ruská jaderná energetika dosáhnout několika klíčových úspěchů. Ty by mohly být rozhodující pro další rozvoj tohoto oboru nejen v Rusku, ale i na celém světě.

Výstavba nových bloků Novovoroněžské jaderné elektrárny (zdroj Rosatom).
Výstavba nových bloků Novovoroněžské jaderné elektrárny (zdroj Rosatom).

Prvním úspěchem je spuštění řetězové reakce u prvního bloku druhé fáze výstavby Novovoroněžské jaderné elektrárny. Blok Novovoroněž II-1 (někdy označovaný jako Novovoroněž 6) je dokončen a nyní probíhá jeho testování v provozu, zatím při minimálním výkonu. Jedná se o první spuštěný reaktor typu VVER1200/V392M a tedy také první reaktor III+ generace. Druhým by mělo být zahájení komerčního provozu rychlého sodíkového reaktoru BN-800.

 

 

 

Reaktory generace III a III+

Nejdříve je třeba trochu upřesnění. Reaktory III. generace vznikly evolucí a vylepšováním modelů generace II. Hlavní posun by měly znamenat z hlediska bezpečnosti a efektivity jejich výstavby i provozu. Pro bezpečnost je prioritní přechod k pasivním bezpečnostním prvkům, které nepotřebují elektrickou energii a zásah člověka. Reaktor by měl při havarijní situaci co nejdéle vydržet bez dodávek proudu a zásahu personálu.

Instalace reaktorové nádoby v Novovoroněžské jaderné elektrárně (zdroj Rosatom).
Instalace reaktorové nádoby v Novovoroněžské jaderné elektrárně (zdroj Rosatom).

Z hlediska ekonomiky provozu je důležitý důraz na modularitu a standardizaci při výstavbě a také co největším vyhoření paliva a využití paliva recyklovaného. Starší podrobnější populární popis těchto reaktorů je v tomto článku z roku 2008. Zde je také vidět, že zavádění těchto reaktorů má několikaleté zpoždění. K reaktorům III. generace se řadí japonské varné reaktory ABWR. Dva tyto bloky jsou v elektrárně Kašiwazaki-Kariwa (Kashizawaki-Kariwa), jedná se o šestý a sedmý blok této elektrárny. Nedávno byl spuštěn první korejský tlakovodní reaktor APR1400 jako blok Sin Kori 3 (Shin Kori 3), který je také řazen k III. generaci. Jako svými parametry velmi blízké generaci III. se označují ruské modely VVER1000/V-412 (AES-92), které se dokončily v indické elektrárně Kudankulam a jsou vylepšením modelů, které známe z Temelína.

 

Reaktory označované jako III+ generace jsou ještě dokonalejší hlavně v oblasti pasivní bezpečnosti. K nim patří budované reaktory EPR firmy AREVA, AP1000 firmy Westinghouse a už zmiňovaný typ VVER1200 firmy Rosatom.

 

 

Výstavba nových bloků Leningradské jaderné elektrárny (zdroj Rosatom).
Výstavba nových bloků Leningradské jaderné elektrárny (zdroj Rosatom).

První spuštěný blok III+ generace

 

A právě první blok VVER1200 byl nedávno spuštěn v elektrárně Novovoroněž. Tato elektrárna patří k těm nejstarším. První blok tam začal pracovat v roce 1964 a šlo o první reaktor typu VVER. První dva bloky VVER210 a VVER365 začaly pracovat v letech 1964 a 1969 a fungovaly do roku 1984 a 1990. Další dva bloky už byly typu VVER440, který známe z Jaslovských Bohunic a Dukovan. Ty zahájily provoz v letech 1971 a 1972 a jsou stále v činnosti. V roce 1980 pak by zprovozněn pátý blok, který byl jedním z prvních typu VVER1000. Ten má po modernizaci, která zvýšila hlavně jeho bezpečnost, předpoklad fungovat déle než do roku 2035.

 

Od roku 2007 se zde budují dva nové reaktory III+ generace VVER1200/392-M (AES2006). Dne 20. května začala u prvního z těchto bloků probíhat štěpná řetězová reakce. Nejdříve běží na nejnižší možný výkon, který reprezentuje zhruba 1 % výkonu nominálního. Začaly probíhat první provozní zkoušky, které mají ověřit, zda je vše v pořádku a podle předpokladů. Hlavně, jestli parametry aktivní zóny odpovídají požadovaným a fungují spolehlivě všechny bezpečnostní systémy. Postupně se výkon zvyšuje. V brzké době se očekává spuštění turbíny a první dodávky elektřiny do sítě. Je tak velmi pravděpodobné, že se reaktor dostane do komerčního provozu již letos. Další blok stejného typu v této elektrárně by měl být spuštěn v roce příštím.

Výstavba jaderných bloků elektrárny Ostrovec v Bělorusku (zdroj BELTA).
Výstavba jaderných bloků elektrárny Ostrovec v Bělorusku (zdroj BELTA).

Dvě další zařízení typu VVER1200, tentokrát varianty VVER1200/491 (AES2006), se dokončují v Leningradské jaderné elektrárně. Tam je potřeba postupně nahradit čtyři bloky typu RBMK, které byly v Černobylu. Ty zatím fungují velice spolehlivě, takže se dá předpokládat, že vydrží celých předpokládaných 45 let. První blok RBMK tak bude odstaven nejspíše v roce 2019. Vzhledem k potřebám energie v regionu a možnostem velikosti vyváděného výkonu z elektrárny tak bude stačit, když se do operačního provozu dostanou nové bloky až za pár let. Předpokládá se však jejich postupné dokončení v příštím a přespříštím roce. Připomeňme, že v Leningradské jaderné elektrárně by se měly postavit ještě dva další bloky VVER1200, zahájení jejich výstavby se předpokládá v letech 2018 a 2019. Další čtveřici bloků RBMK v Kurské jaderné elektrárně by měl nahradit vylepšený model VVER-TOI. Zde zatím probíhá příprava ke stavbě.

 

 

Možnost ukázat první fungující reaktory III+ generace je velmi důležitá i pro jejich prodej do zahraničí. V současnosti se staví dva tyto bloky v Bělorusku, které zatím musí značnou část své elektřiny dovážet. Až Běloruskou jadernou elektrárnu Ostrovec dokončí, bude mít elektřinu dokonce na vývoz. Stavba prvního reaktoru byla zahájena v roce 2013 a dokončen by měl být v roce 2019, u druhého se jedná o roky 2014 a 2020.

Reaktorová nádoba druhého bloku elektrárny Ostrovec při výrobě (zdroj Rosatom).
Reaktorová nádoba druhého bloku elektrárny Ostrovec při výrobě (zdroj Rosatom).

Bělorusko by do roku 2020 chtělo zavést volný trh s elektřinou a dokončit propojení se společným trhem s Eurasijskou ekonomickou unií. Elektřinu by chtěli začít vyvážet také do Evropské unie. K tomu by mu měla pomocí nejen jaderná elektrárna, ale také nové decentralizované zdroje. Zatím stavba pokračuje plynule a podle plánu. Že se však mohou objevit problémy, ukazuje i nedávný případ. Při osazování reaktorové nádoby došlo k jejímu uklouznutí a prudšímu dosednutí. V současné době se provádí pečlivá kontrola. Nejdůležitější je bezpečnost, takže existují dvě možnosti. Buď bude nezpochybnitelně prokázáno, že vše je v pořádku nebo dojde k výměně příslušného zařízení.

 

 

Reaktory VVER generace III+ by měly být v turecké elektrárně Akkuya, tam se zatím realizují přípravné práce a konstrukce prvního ze čtyř bloků by měla být zahájena v tomto roce. Různé zemní a další práce se uskutečňují i ve finské Hanhikivi, kde má být jeden blok tohoto typu. Stejně tak se připravuje stavba dvou bloků v maďarské elektrárně Paks, v bangladéšské elektrárně Rooppur, vietnamské Ninh Thuan a měly by také doplnit jako 3. a 4. blok dvojici už zmíněných reaktorů v indické elektrárně Kudankulam. Podobné bloky jako jsou ty první v Kudankulamu se připravují jako další bloky iránské elektrárny Bušehr. Rusko už tak má rozpracovánu řadu zahraničních projektů, v řadě z nich vystupuje i jako investor. Při současných ekonomických problémech této země to může znamenat problém, jak se například ukazuje v Turecku.

Pohled na čtvrtý blok Bělojarské jaderné elektrárny, kterým je rychlý sodíkový reaktor BN-800 (zdroj Rosatom).
Pohled na čtvrtý blok Bělojarské jaderné elektrárny, kterým je rychlý sodíkový reaktor BN-800 (zdroj Rosatom).

Na druhé straně má v jaderné energetice Rusko obor, ve kterém je na světové technologické špičce a který mu umožní nahradit vývoz surovin vývozem komplexních vysoce náročných technologií. Navíc má Rusko technologie pro všechny oblasti a celý cyklus výroby elektřiny z jádra. Od vývoje a stavby moderních elektráren, přes výrobu paliva, rekonstrukce a opravy stávajících bloků, recyklaci paliva i likvidaci vysloužilých bloků. V současné době například proniká Rosatom se svým palivem na americký trh.

 

 

Rychlý sodíkový reaktor BN800 je na plném výkonu

To, že je Rusko opravdu na špici, dokazuje i další letošní klíčová událost, kterou je uvedení rychlého sodíkového reaktoru BN-800 na plný výkon. Reaktor se nachází v Bělojarské jaderné elektrárně jako její čtvrtý blok. V této elektrárně už funguje jeden sodíkový reaktor typu BN-600 s výkonem 660 MWe. Ten je jediným rychlým reaktorem, který už více než 35 let slouží jako klasický komerční energetický reaktor.

Zkušenosti s jeho provozem se využily i při konstrukci většího reaktoru BN-800. Příprava projektu i staveniště začala již v roce 1984, ale z finančních důvodů byl projekt pozastaven. Situace se změnila v roce 2005, kdy se projekt znovu rozběhl a v roce následujícím roce začala betonáž jeho základové desky. V roce 2010 byl dodány všechny hlavní komponenty reaktoru. Plnění reaktorové nádoby sodíkem se dokončilo v roce 2013. Začátkem roku 2014 se zavezlo palivo a koncem června se poprvé rozběhla řízená řetězová štěpná reakce.

Strojovna rychlého reaktoru (zdroj Rosatom).
Strojovna rychlého reaktoru (zdroj Rosatom).

Výhodou reaktorů, které využívají rychlé nemoderované neutrony, je možnost produkce plutonia 239 z uranu 238 a tím produkce paliva z tohoto izotopu, který tvoří přes 99 % přírodního uranu. Další výhodou je pak právě efektivní spalování plutonia 238. Předpokládá se, že reaktor BN-800 bude využíván pro spalování paliva s vysokým obsahem plutonia 239 a tím i zbraňového plutonia. Částečné spalování plutonia se sice předpokládalo i u reaktoru BN-600, ale nakonec byl vyzkoušen pro testy palivových souborů s vysokým obsahem plutonia 239 až v roce 2015.

 

 

U reaktoru BN-800, jehož podrobnější popis je v článku na Technetu, se předpokládá využívání aktivní zónu složené z MOX paliva s obsahem plutonia 239. Vývoj potřebných palivových souborů se však zdržel. Reaktor tak zahajoval se směsnou zónou složenou z palivových souborů založených na MOX i těch využívajících klasické uranové palivo. Taková zóna se chová trochu jinak a bylo potřeba kvůli tomu realizovat některé úpravy. Při prvním fyzikálním spouštění se tak projevily některé nedostatky. Ty bylo potřeba postupně vyřešit a hlavně vyladit vlastnosti palivových souborů. Po přestavění aktivní zóny tak druhé fyzikální spouštění začalo v červnu 2015. Začátkem srpna bylo fyzikální spouštění dokončeno a chování reaktoru splňovalo všechny požadované vlastnosti. V listopadu pak dosáhl potřebného výkonu okolo 35 % a mohl se začít připravovat k výrobě elektřiny. Dne 25. listopadu 2015 byla vyrobena první pára a poprvé se roztočila turbína a 10. prosince 2015 byl reaktor připojen k síti a začal dodávat elektřinu. V polovině dubna 2016 se dokončily testy při 85 % nominálního výkonu (zhruba 730 MWe) a reaktor přešel na maximální výkon. Dne 10. června 2016 pak dovršil výrobu první terawatthodiny elektrické energie. V srpnu by mělo dojít ke komplexním testům a blok by se tak měl připravit ke komerčnímu provozu, který by měl zahájit v druhé polovině září.

Obrázek reaktoru BN-800 (zdroj Rosatom).
Obrázek reaktoru BN-800 (zdroj Rosatom).

Projekt rychlého reaktoru BN-800 má dva hlavní úkoly. Prvním je výzkum efektivní produkce a spalování plutonia 239, který by měl vést k uzavření palivového cyklu. To by umožnilo využití veškerého uranu a dramatické snížení objemu jaderného odpadu. Druhým úkolem je prokázat ekonomickou efektivitu tohoto bloku. Tedy potvrdit, že je konkurenceschopný s klasickými reaktory. Podle předpokladů by se měl zaplatit za jedenáct let. Zkušenosti s ním by se měly uplatnit při práci na projektu většího modelu BN-1200. Zde by již mělo jít o komerční blok, který by se vyráběl hromadně a byl by nabízen i do zahraničí. V tomto roce by měla být dokončena velká část projektu, jehož hlavním cílem je pomocí zkušeností z provozu reaktoru BN-800 zlepšit bezpečnostní a ekonomické parametry rychlého sodíkového reaktoru. Je snaha, aby se první blok BN-1200 postavil opět v Bělojarské jaderné elektrárně. Zatím zůstává otázka financování projektuotevřena. Rozhodnutí, zda a kdy se začne projekt BN-1200 realizovat, závisí silně na zkušenostech z provozu BN-800.

 

 

Závěr

Spuštěním prvního bloku III+ generace a úspěšným zprovozněním rychlého sodíkového reaktoru BN-800 potvrdilo Rusko, že je v čele technologického vývoje v oblasti jaderné energetiky. Rosatom patří k firmám, které staví v zahraničí nejvíce reaktorů. Pro Rusko je to jedna z relativně mála oblastí, kde za ním začíná Evropská unie i Amerika technologicky značně zaostávat. I to je důvod, proč je u odborníků třeba z Francie takový zájem právě o Bělojarskou jadernou elektrárnu. Produkce technologií by tak měla omezit závislost Ruska na vývozu surovin. Pokud se opravdu ukáže, že oxid uhličitý má na vývoj klimatu dramatické dopady a je třeba jeho produkci skutečně co nejrychleji omezit, bude muset alespoň podle mého názoru Evropa a Spojené státy rychle nejen nahradit své dosluhující reaktory, ale masivně produkci elektřiny z jádra zvýšit. Vzhledem ke krizi, která je vlivem ideologických zásahů v této oblasti ve zmíněných regionech, bude to pak pro ruské jaderné dodavatele obrovská šance. Ovšem odbyt hlavně v rozvíjejících se oblastech mají zajištěný už nyní.

Autor: Vladimír Wagner
Datum: 03.08.2016
Tisk článku

Energetika - návody k výpočtům - Macák Jan
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 315 Kč
cena: 315 Kč
Energetika - návody k výpočtům
Macák Jan
Související články:

Likvidace velkých energetických firem     Autor: Vladimír Wagner (26.10.2014)
Japonsko opět využívá jaderné elektrárny     Autor: Vladimír Wagner (11.08.2015)
Jaderná energetika na prahu roku 2016     Autor: Vladimír Wagner (27.12.2015)
Pár úvah o elektroenergetice po pařížské klimatické konferenci     Autor: Vladimír Wagner (24.02.2016)



Diskuze:

názor

Jan M.,2016-08-24 08:50:57

Západ v jaderném sektoru trochu zaspal. Západní jaderné společnosti po období, kdy se toho moc nepostavilo, už nemají dostatečné zkušenosti na vedení takto technologicky komplexních a rozsáhlých projektů a je to vidět. Rusku tak nedokážou v jádru moc konkurovat ani na úrovni technologie ani na úrovni ceny. České společnosti si to naštěstí uvědomují a tak udržují s Rosatomem širokou spolupráci. Západ si furt naivně myslí, že energetiku bude moci založit na labilních obnovitelných zdrojích a že velké a stabilně vyrábějící elektrárny nepotřebuje. Obávám se, že v tomhle se šeredně mílí...

Odpovědět

Vřelé díky panu Wagnerovi

Josef Blecha,2016-08-06 01:23:54

za vynikající souhrny, a třikrát sláva Rusům, že se nenechali zblbnout jako Evropani a rozvíjejí slibnou techniku rychlých reaktorů. Už delší dobu mám stejný pocit jako v osmdesátých letech v komunismu, že my zahníváme a stagnujeme, zatímco ostatní svět se vyvíjí.

Odpovědět

Blok Novovoroněž 6 je připojen do sítě

Vladimír Wagner,2016-08-05 19:05:14

Rosatom dnes ohlásil, že včera odpoledne byl blok Novovoroněž 6 připojen do sítě. Zatím dodává výkon 240 MWe. Je to důkazem, že komplex důležitých testů byl úspěšně završen. Nyní se začaly celého zařízení bloku, tedy i turbíny. Výkon se bude postupně zvyšovat a blok se připravuje na zahájení komerčního provozu.

Odpovědět

Návratnost investice

Alexandr Kostka,2016-08-05 07:34:41

BN 800 má mít návratnost 11 let? To je neskutečně nízké číslo oproti "klasické" jaderné elektrárně, která jí má někde okolo 30-35 roků provozu.

Odpovědět


Re: Návratnost investice

Vladimír Wagner,2016-08-05 15:58:12

Děkuji panu Kostkovi za tuto poznámku, která mi umožní trochu upřesnit situaci kolem poměrně komplexní a náročné záležitosti. Ona není návratnost jako návratnost. Jedna věc je určení návratnosti komerčního projektu, kde jsou započteny všechny náklady včetně úroků z úvěrů, přiměřeného zisku a řady dalších položek, jako třeba náklady na likvidaci zařízení a vyhořelého paliva i všech daní a poplatků, a zároveň se operuje spíše s nepříznivější situací, aby příslušná návratnost byla zaručena a projekt neskončil ekonomickým propadákem. To je to, k čemu se blíží to, co má na mysli pan Kostka. Běloruský reaktor BN-800 není komerční projekt, jde o projekt demonstrační, který má připravit půdu pro komerční projekty rychlého sodíkového reaktoru. Takže v tom čísle, které jsem uvedl, se v podstatě jedná spíše jen o nahrazení nákladů na stavbu zařízení a to je ještě trochu i otevřená otázka, co vše do toho bylo započteno. Navíc jde o číslo, které uvádí představitelé Bělojarského kraje, takže bude spíše optimistické :-) a počítat s maximálnějším využitím reaktoru, což asi nebude realita. Dominantní úkol reaktoru je otestovat a vyzkoumat optimální práci tohoto reaktoru v různých režimech a zajistit, aby komerční reaktor BN-1200 měl srovnatelné ekonomické parametry (tedy i návratnost) s klasickými moderními bloky. A byl s nimi ekonomicky konkurenceschopný. Poslední větou říkám i toto: sodíkový reaktor je náročnější a dražší zařízení, a BN-800 není vyladěný tak, aby měl ekonomické parametry lepší než současné klasické bloky, takže ani jeho návratnost není kratší, než jejich. Zkusím časem najít nějaké podrobnější rozbory. Ještě jednou díky panu Kostkovi za případnou poznámku.

Odpovědět

Výborný článek

David Pešek,2016-08-04 22:32:50

čte se o dost lépe než články o sousedech co odstavují reaktory a staví uhláky, pozitivním obsahem vrátí zpět náladu i po sledování večerních zpráv, děkuji

Odpovědět

Reaktory 3+

Vlastislav Výprachtický,2016-08-03 18:18:33

Snižování jaderného odpadu a zpracování zbraňového plutonia je celosvětově potřebné. Investiční záměry pro dostavby a případné rozšiřování výroby energie z jádra by tomu s 3+ generací mohly přispět.

Odpovědět


Re: Reaktory 3+

Martin Prokš,2016-08-03 21:56:59

Byť nejsem fyzik ale technik, vím že problematika zbraňového plutonia a rychlých reaktorů je velmi, no problematická. Tento reaktor si Pu239 dokáže vyrobit a pak spálit. Podstatné je, jak se již výchozí konstrukcí, vsázkou a dalším řízením a provozem dosáhne poměr produkce/spotřeba. Hlavně proto bylo kdysi rozhodnuto, že celosvětově bude na několik desetiletí civilně-energeticky preferována cesta tepelných reaktorů. Hlavně lehkou vodou moderovaných a chlazených. Stejně jako že rychlé reaktory budou pod embargem. Tyto reaktory smí i jen projektovat jen několik zemí na světě. Ekonomicky to může dávat smysl tisíckrát, ale politicko-bezpečnostní hledisko je přednější.

A ta ekonomika je také velký problém. Jiná je situace v RF, zcela jiná v EU a zcela jiná v USA a zcela jiná jinde na světě. Už jen legislativní požadavky na vývoj, certifikaci, výrobu komponent, výstavbu a provoz jsou tak odlišné, včetně technicko-ekonomicko-lidsko-časových důsledků, že každý tento region je do značné míry nesrovnatelný svět sám pro sebe. To co může ekonomicky dávat smysl v jednom regionu nemusí fungovat jinde.

Žádné výzkumné pracoviště neinvestuje několik stovek člověkolet na výzkum a vývoj teorie reaktoru, který bude pod embargem. Reaktoru který neprodají ani grantově, ani jako fyzikální koncept komerčnímu projektantovi. Komerční projektant nezahájí projek na několik stovek až tisíc člověkolet na projektu o kterém ví, že na něj nikdy nedostane licenci. A žádný výrobce komponent a inženýrská/stavitelská firma nezahájí detailní výrobní a stavební práce o mnoha desítek až stovek tisíc člověkolet, když dopředu ví, že nikdy na to nenajde zákazníka který nedostane nikdy licensi na provoz reaktoru tohoto typu. To lze realizovat jen na státní úrovni politickým rozhodnutím. RF pro to má své důvody, Francie měla své důvody pro projekt Phenix/Superphenix, stejně jako Japonci, USA, UK, Indie...

Osobně vědeckému a technickému vývoji hodně fandím, ale politicky jsem skeptický. Ještě to nejspíš několik desítek, možná až set, let potrvá, než se toto stane akceptovatelné. Odhaduji že dříve se prosadí komerční termonukleární energetický zdroj. Právě proto, že bude mnohem složitější a náročnější, ale hlavně o několik řádů hůře použitelný k vojenským cílů. Tedy alespoň hlavní dvě větce co jsou civilně preferované a vyvíjené - Tokamak a Stellator.

Odpovědět


Re: Re: Reaktory 3+

Vladimír Wagner,2016-08-03 23:20:30

Dovolil bych si přece jen pár komentářů:
1) Pro výrobu zbraňového plutonia není zase tak úplně podstatné, zda máte rychlý nebo klasický reaktor (třeba předchůdce reaktoru RBMK produkoval zbraňové plutonium v Rusku nebo staré MAGNOXY dělaly totéž ve Velké Británii). Tam je podstatné, jak ustavíte zónu a jestli je palivový soubor v zóně krátce a nenagenerují se tam jiné izotopy plutonia.
2) Palivové soubory komerčních jaderných reaktorů (i rychlých) pobývají v zóně dlouho a jejich plutonium není vhodné pro výrobu zbraňového plutonia.
3) Na vyhořelé palivo (ať už z rychlých nebo klasických reaktorů) je pochopitelně třeba uplatňovat příslušná bezpečnostní opatření a zabránit tomu, aby se libovolné plutonium nedostalo do nevhodných rukou.
4) Rychlé reaktory pro energetiku vyvíjely nebo dokonce měly Rusko (má BN-600 a BN800), Francie (Phenix a SuperPhenix, už odstaveny), Japonsko (JOYO, Monju), Indie (FBTR, Kalpakkam), Čína (CEFR), USA(EBR-1, EBR-II, FERMI I už odstaveny), UK (Dounreay FR, Protoype FR, už odstaveny), Německo (KNK 2 už odstaveny), To že vývoj v dominantní části případu nevedl ke komerčně provozované elektrárně, je dáno větší složitosti a náročnosti rychlého reaktoru.
5) Teprve právě Ruské BN dospěly do stádia, že fungovaly jako klasická komerční elektrárna. Na takovou pozici aspiruje blok v Kalpakkamu v Indii. Zkušenosti z jejich činnosti v komerčním režimu by měly vést ke komerčně stavěným blokům v Rusku a Indii. Stejně tak na nich pracuje Čína a nyní už spíše jen uvažuje Francie.
6) Pokud srovnáme situaci. U rychlých reaktorů máme modely, které fungují jako elektrárny v komerčním režimu a jejich provoz opravňuje předpoklad, že jejich evoluční vylepšení povedou k reaktoru s efektivitou a ekonomikou srovnatelnou s klasickým reaktorem. Připomínám ještě, že většina reaktorů IV generace jsou rychlé, které povedou k uzavření palivového cyklu. U fúze ještě není ani demonstrátor udržitelné fúzní reakce (tím má být ITER). Opravdovou Elektrárnou bude teprve DEMO. A teprve pak je možné přemýšlet a zjišťovat, zda lze postavit fuzní elektrárnu ekonomicky konkurenceschopnou s jinými zdroji elektřiny (to těžko bude před polovinou tohoto století.

Odpovědět


Re: Re: Re: Reaktory 3+

R J,2016-08-04 05:28:42

Dovolim si par komentarov ku komentarom:
1. geometria AZ a pristup k oblastiam s vysokym neutronovym tokom su hlavne priority pri vyrobe vojenskeho plutonia. pri vodou chladenych/moderovanych reaktoroch je vyroba plutonia prakticky nemozna, lebo nie je miesto v AZ s dostatocne vysokym tokom neutronov a tiez voda je zly moderator.
2. suhlasim, celkovo separacia materialu z vyhoreneho jadroveho paliva na pouzitie v explozivnych systemoch je takmer nemozna.
3. nie je co dodat.
4. vyvoj rychlych reaktorov sa neposunul dopredu hlavne preto, lebo sa na to islo prilis rychlo a potom kazdy komercny pokus o rychly reaktor bol odsudeny na zanik (vid superphoenix, aj napriek skusenostiam to bolo cele zle, aj politicky). to, ze v rusku pokracuju je dane najma ruskou povahou, ked v inych krajinach videli problemy tak na to hodili bobek, ale rusi isli dopredu, zpatky ni krok.
5. pochybujem, ze vo francuzsku sa este niekedy budu obzerat po rychlych reaktoroch, maju celkom preskumane vyuzitie MOX paliva v klasickych reaktoroch, a ked bude vhodna doba (na trhu s uranom a obohacovanim), tak francuzi budu prepracovavat. Ostatne krajiny uvidime, rusko musi okrem exportu technologie exportovat aj skusenosti.
6. na udrzatelnu ekonomiku rychlych reaktorov je potrebna vyssia cena uranu a nizsia cena prepracovania (ktora sa sotva znizi, kedze ide o mimoriane spinavy proces ktory je este aj politicky dost obmedzovany), inak si ziadny investor nevyberie rychly reaktor namiesto obycajneho. O fuzii len tolko, ze demonstratorom ma byt DEMO zatial co ITER je v podstate len otazka ci je vobec fuzia so sucasnymi technologiami a materialmi mozna a udrzatelna. Ja osobne o tom dost pochybujem, ale rad sa necham presvedcit o opaku.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Reaktory 3+

Vladimír Wagner,2016-08-04 08:17:20

Díky za komentáře, vyjádřím se trochu jen k některým:
1) Plný souhlas, lehkou vodou chlazené a moderované reaktory se nehodí na produkci zbraňového plutonia. RBMK je je sice chlazený lehkou vodou, ale moderovaný grafitem, Magnox je moderovaný grafitem a chlazený plynem. Pro výrobu zbraňového plutonia se dají v principu také využít reaktory moderované těžkou vodou. Důvod mého prvního komentáře byl, že jsem chtěl zmínit, že komerčně se využívá řada modelů klasických reaktorů, které lze !!! v principu !!! využít pro výrobu v podobném smyslu slova jako rychlé reaktory a nebrání to jejich komerčnímu využívání. Což byl bod v příspěvku Martina Prokše
4) To, že cesta k rychlým reaktorům pro elektrárny bude delší a bude třeba delší vývoj, bylo zřejmé již na počátku. Jak Phenix tak Superphenix byly experimentální a demonstrační jednotky (což ostatně zatím všechny). Nejpodstatnější pro zastavení vývoje nejen ve Francii bylo utlumení jaderné energetiky z velké části dané politickým a ideologickým tlakem.
5) Bude to záviset hlavně na tom, zda v Francii budou pokračovat v intenzivním rozvoji jádra a také, jak se bude vyvíjet situace ve světě (i s poznáním vývoje klimatu a vlivů na něj).
6) Vše závisí na intenzitě využití jádra, pokud bude vysoká, bude potřeba zajistit využívání i uranu 238 a snížení množství a nebezpečnosti odpadu. Pokud bude nízká, souhlasím, že rychlé reaktory zůstanou ojedinělé. To je důvod proč na nich pracují hlavně Rusko, Indie a Čína, které intenzivní využívání uranu a thoria předpokládají. U fúze jsme se trochu nepochopili. Moje tvrzení bylo, že ITER je demonstrátor toho, že je možná udržitelná fúze. DEMO pak demonstrátor, toho, že lze postavit fungující elektrárnu.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Reaktory 3+

R J,2016-08-04 09:01:45

Suhlasim so vsetkym, okrem bodu 6 a to znizenim mnozstva a nebezpecnosti. ako som uz pisal, prepracovanie je spinavy proces pri ktorom sa po otvoreni clanku uvolnia RA plyny (ktore je potrebne prekvapivo tiez dlhodobo skladovat), potom sa vytvori velke mnozstvo stredne a nizko-aktivnych odpadov (nastroje, linky, atd.), vytvori sa nove palivo, ktore je ale radioaktivne a musi mat uplne inu manipulaciu a vyzaduje rekonstrukciu celeho transportu a skladu cerstveho paliva. a okrem toho mi ostane koncentrovany vysoko-aktivny odpad (produkty stiepenia), s ktorymi je potrebne narabat este opatrnejsie ako s vyhorenym palivom(za podmienky, ze nie je porusena tesnost clanku..ak je porusena tesnost tak je zle), a na tento odpad potrebujem skor ci neskor sposob ulozenia.
ja osobne si za sucasnej situacie neviem predstavit system prepracovania paliva pre mensie staty a legislativny ramec, ktory by bol potrebny na to, aby napr. nase palivo bolo prepracovane a potom by nam bolo dodane MOX palivo. pri rychlych reaktoroch nastane rovnaka otazka.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Reaktory 3+

Vladimír Wagner,2016-08-04 17:12:54

Máte pravdu, že množství štěpný produktů se přepracováním a využitím rychlých reaktorů nesníží. Ovšem, co se radikálně sníží je objem transuranů, což je ovšem z hlediska radiochemické nebezpečnosti a dlouhodobosti ta nejhorší část. S transurany (a bez přepracování jde pod zem i uran) je objem stejný jako objem vyhořelého paliva. Doba, než klesne aktivita na úroveň pozadí (třeba úroveň uranové rudy) je v případě štěpných produktů 300 let, u transuranů to je v řádu 10000 let. Pokud se tedy odebere při přepracování uran a objem se transuranů přepracováním a spálením sníží nebo dokonce transurany úplně spálí, tak se objem odpadu s radionuklidy jdoucí pod zem na daný objem vyrobené elektřiny radikálně (o několik řádů) sníží. A díky zkrácení doby, než radioaktivita klesne na požadovanou, se významně sníží i nároky na podzemní úložiště. Rychlé reaktory nestačí na spálení všech transuranů (i kvůli tomu lze MOX recyklovat jen v omezeném počtu cyklů), takové téměř úplné spálení by mohly umožnit až urychlovačem řízené transmutory. To by byl jejich největší přínos (více o těchto systémech zde: http://www.osel.cz/3743-co-to-jsou-urychlovacem-rizene-transmutory-a-budeme-je-nekdy-vyuzivat.html ).
Ještě poznámko k tomu zacházení s palivem. S palivovými soubory by to fungovalo jako teď. Obohacování a přepracování paliva by dělalo jen pár institucí v ekonomicky silných státech, které mají silně rozvinutou jadernou energetiku. Ty by palivo (ať čerstvé, tak recyklované - třeba MOX) dodávaly a vyhořelé palivové soubory by zase odebíraly. Zbytkový odpad, který by bylo potřeba uložit pod zem, by se buď vrátil do země původu, která by měla své úložiště, nebo by se mohl dát do nějakého společného či komerčního (o možnosti nabídnout za úplatu v budoucnu kapacity trvalého úložiště uvažuje třeba Austrálie).

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Reaktory 3+

R J,2016-08-04 23:17:11

Objem transuranov sa skutocne znizi, ale myslim si ze to nie je dolezite.
Neviem, kde ste prisli k takym nizkym cislam pri produktoch stiepenia, vytaznost niektorych dlhozijucich PS je vysoka: https://en.wikipedia.org/wiki/Fission_product_yield
Z hladiska doby polpremeny a radiotoxicity su nebezpecnejsie produkty stiepenia (prenikavejsie ziarenia, dlhsie doby polpremeny), a transurany su nebezpecnejsie z hladiska chemickej toxicity.
Ako som povedal, znizi sa objem vysoko-aktivnych odpadov, ale osobne si myslim, ze so sucasnymi technologiami je lepsi jeden castor ako jeden vitrifikovany sud s produktmi stiepenia, palivom (ktore bude zas aktivovane) a hromadou technologickych zariadeni a prvkov, ktore ako stredne a nizko aktivne odpady treba rozumne ulozit.
Spojenie urychlovaca a stiepneho reaktora mi pripomina fuziu, tiez len sen bez realnych podkladov.
O zachadzani s palivom - vyzadovalo by to narocnu infrastrukturu, s obrovskymi moznostami na zneuzitie (viete si predstavit, ze by sa niekto zmocnil jedneho sudu s vitrifikovanym vysoko-aktivnym odpadom a zneuzil to?).
Ale podme na to logicky. ja ako prevadzkovatel si objednam prepracovanie mojho vyhoreneho paliva, takze poslem plny castor do francuzska. oni mi poslu spat znovu naplneny castor plus vitrifikovane sudy. ja ako prevadzkovatel mam teraz viac odpadu a vyssiu narocnost manipulacie, ako keby som mal bez prepracovania.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Reaktory 3+

Vladimír Wagner,2016-08-05 16:31:04

Tady Vám musím oponovat, jestli jste si všiml, tak ve Vašem odkazu pouze tři z uvedených radionuklidů mají kromě beta radioaktivity i radioaktivitu gama. Navíc kromě jednoho, mají jen relativně velmi nízkou energii rozpadu. I jejich výskyt není právě pro ty i gama radioaktivní s vyšší energií velký. Radiotoxicita transuranů, které mají celý řetězec alfa, beta i gama rozpadů, je daleko vyšší. To, co jsem psal o tom, kdy radiotoxicita klesne bez odebrání transuranů a s jejich odebráním na hodnotu uranové rudy, je krásně vidět například na obrázku č. 5 tohoto odkazu: http://www-bd.fnal.gov/icfabd/Newsletter49.pdf .
Produkce a manipulace s palivem MOX a zbylým odpadem se realizuje i nyní (pro různé země to dělali Angličané i Francouzi). Ovšem je to jen ve velmi omezené míře.
Mezi fúzí a ADT systémem je podstatný rozdíl. Zatím se nepodařilo dosáhnout udržitelné fúze (teprve ITER bude první demonstrátor). Transmutace pomocí spalačních neutronů funguje. Jiná věc je však postavení provozovaného a ekonomického ADS.
Díky za zajímavou diskuzi.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Reaktory 3+

R J,2016-08-14 10:47:57

uz som spat z peknej dovolenky. dakujem za zaujimavy odkaz, len nie som isty, ci je vhodne posudzovat radiotoxicitu vyhoreneho jadroveho paliva z pohladu ingescie, tam je uplne jasne a logicke, ze aktinoidy budu mat vyrazne vyssiu radiotoxicitu.
pouzitie MOX paliva znamena okrem upravy transportu a cerstveho skladu paliva aj vyraznu upravu vypoctu reaktivity systemu so zmiesanou aktivnou zonou, co uz nastastie celkom funguje.

Odpovědět


Re: Reaktory 3+

Martin Prokš,2016-08-11 23:04:53

V každém případě díky za výborný článek (a ne jen tento) a ještě lepší diskusi.

V podstatě to vnímám tak, že se naše úhly pohledu doplňují. Jediné v čem bych mírně polemizoval je body 1 a 6.

Upravitelnost stávajících typů reaktorů II, III a IV generace k vojenským účelům a z toho vyplývajícím důsledkům. Jde o to jak moc náročné je upravit daný projekt respektive typ reaktoru pro zmíněné účely a jaká by byla potenciální výtěžnost. To rychlé reaktory omezuje jen na země, které již nemají motivaci tyto modifikace dělat, nebo jim lze důvěřovat z jiných důvodů. Dokážete si představit, že by v Íránu vedle Búšherského (nebo jak se to píše) VVER-1000 Rusové postavili ryhlíka? Věřím že ani Putin není takový šílenec. O íránském vedení státu jsem naopak přesvědčen, že oni jsou a okamžitě by do toho šli a ty peníze vysolili.

K bodu 6 ohledně potřeby rychlých reaktorů pro zmenšení objemu a poločasu rozpadu odpadů a snaze o uzavření cyklu souhlasím, ale v těchto věcech technika hraje druhé housle. Prioritní je politika, ta zásadně ovlivňuje realizovatelnost a zdroje peněz - sám na to jinde narážíte také. Politika velmi často není příliš racionální, respektive víceméně je lidsko-mocensky racionální, ale ne matematicko-fyzikálně. A Euro-Americká společnost posledních 20 let není jádru příliš nakloněna. Z těchto důvodů se domnívám, že plošně celosvětově bude akceptovanější průmyslově použitelná fůze, i kdyby na ní mělo lidstvo čekat dalších 100 let. Což se snadno může stát, protože u veřejnosti má fůze podobný punc jako štěpení.

Holt psychologické spojení: jaderný reaktor je potenciální jaderná bobma evokuje stejnou vazbu u fůze. Byť je to obojí nesmysl, ale psychologicky to u laické veřejnosti takto asi funguje - nebo alespoň já mám takový dojem že si to lidi většinově myslí.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni