Bezpečnost: reaktory VVER-1200 myslí na vše

• Foto

Z pohledu bezpečnosti jsou bloky VVER-1200 generace III+ vyprojektovány tak, aby odolaly i nejhoršímu možnému scénáři, ač je jeho pravděpodobnost extrémně nízká. Nejde jen o to, že by měly pár bezpečnostních systémů navíc, důležité je to, že tyto systémy slouží jak k prevenci vážných havárií (pokud selžou klasické bezpečnostní systémy) a za druhé ke zmírnění následků těchto havárií, pokud k nim dojde.

Bloky tzv. II. generace používají celou řadu aktivních systémů, které vyžadují ke svému provozu napájení střídavým proudem (ze sítě nebo ze záložního generátoru). Jde například o čerpadla, která zajišťují cirkulaci chladicí vody, nebo její doplňování v případě úniku z primárního okruhu. Tyto systémy jsou několikanásobně zálohované a diverzifikované tak, aby si elektrárna uchovala schopnost chlazení reaktoru i v případě, kdy některé z nich selžou. Doplňují je některé pasivní systémy, které ke své funkci nepotřebují dodávku elektřiny ani zásah obsluhy. Stávající elektrárny jsou navíc v průběhu svého života modernizovány a během toho získávají i další bezpečnostní systémy. Díky tomu se o stávajících elektrárnách hovoří tak, že jsou na pomezí II. a III. generace.

Nové systémy

V případě, že dojde například k silnému zemětřesení, řídicí systém vydá povel k odstavení reaktoru, a pokud výkon nepoklesne pod stanovenou hranici v dané době, dojde ke spuštění systému SBVB (z ruštiny systém rychlého zavedení boru). Ten pod vysokým tlakem vstříkne do primárního okruhu koncentrovanou kyselinu boritou, která pohlcuje neutrony a reaktor tím bude odstaven. Jde tedy o nezávislý systém, který navíc funguje na jiném principu, než klasický systém využívající regulační a havarijní klastry. Tento systém není úplnou novinkou, protože byl ověřen v jaderné elektrárně Kudankulam s reaktory VVER-1000, kterou staví ruská korporace pro atomovou energii Rosatom v Indii.

Po odstavení reaktoru je nutné aktivní zónu chladit, protože její tepelný výkon sice výrazně klesne, ale zůstává stále dostatečně vysoký na to, aby se roztavilo jaderné palivo, pokud nebude chlazeno. Kdyby v důsledku mimořádné události došlo k vyřazení všech způsobů napájení bloku (síť, sousední blok, přilehlá vodní elektrárna, záložní dieselgenerátory v elektrárně…), mají reaktory VVER-1200 systém SPOT. Ten odvádí teplo z aktivní zóny přes parogenerátory do rozměrných vodních nádrží umístěných v horní části reaktorové budovy. Dochází k tomu jen díky pasivním principům, tj. horká voda stoupá vzhůru a ventily se samy otevřou při překročení stanoveného tlaku. Opět jde o systém, který zálohuje aktivní systémy a funguje na jiném principu. I tento systém byl ověřen v Kudankulamu, ale šlo o verzi s tepelnými výměníky voda-vzduch. České republice nabízí Rosatom o něco odolnější projekt s vodními nádržemi, který používají bloky jaderné elektrárny Leningradská II v Rusku.

I kdyby všechno selhalo, a to včetně uvedených pasivních systémů, je elektrárna schopna zabránit úniku radioaktivity do životního prostředí. Úniku plynů zamezuje dvojitý kontejnment, který vydrží i pád letadla. Mezi jeho stěnami je udržován podtlak odsáváním vzduchu přes filtry, takže i pokud by vznikla netěsnost, bude kontaminace z unikajícího vzduchu odfiltrována.

Hypoteticky může dojít k úplnému roztavení paliva v aktivní zóně a protavení této velmi horké taveniny stěnou reaktoru. Aby se tento materiál neprotavil do podloží elektrárny, je pod reaktorem namontován lapač taveniny, speciální nádoba s obětním materiálem, který zabraňuje samovolnému rozběhnutí řetězové štěpné reakce v tavenině. Nádoba pak zajišťuje dlouhodobé chlazení roztavené aktivní zóny. Tento systém byl poprvé použit u reaktorů VVER-1000 v čínské jaderné elektrárně Tchien-wan (angl. Tianwan), které v Číně staví Rosatom.

Popsané bezpečnostní systémy dávají personálu elektrárny čas na reakci na vzniklou mimořádnou událost. Obsluha bloku VVER-1200 má až 6 hodin na to, aby zareagovala, aniž by mimořádná událost přešla do těžké havárie. Díky tomu mají dostatek času zjistit, co přesně nastalo, a připravit adekvátní scénář toho, jak na to bude blok reagovat. Navíc pasivní systémy udrží blok v bezpečném stavu po 72 hodin, aniž by byl potřeba nějaký zásah zvnějšku. Pokud bude doplňována voda do nádrží pasivních systémů, lze tuto dobu prodloužit neomezeně. Na případnou opravu aktivních systémů tak má personál dostatek času.

Bezpečnost v detailech

Kromě změn v oblasti bezpečnosti došlo i ke zvýšení spolehlivosti a prodloužení životnosti bloků VVER-1200. Od nových bloků se očekává vyšší koeficient využití a mají garantovanou dobu provozu v délce 60 let s možností prodloužení o dalších 20 let. Tyto požadavky se společně se zvýšenými bezpečnostními požadavky odrážejí i v jednotlivých komponentách bloku. Jako vhodný příklad si můžeme vzít kabelové trasy, jejichž části dodávala do elektráren Novovoroněžská II i Leningradská II česká společnost Kabelovna Kabex. Ta patří do dlouhé řady firem z Česka, které dodaly svou produkci pro reaktory VVER-1200 jak v Rusku, tak v dalších zemích.

„Kabelovna Kabex dodala do elektrárny Novovoroněžská II hermetické kabelové průchodky a do Leningradské II LOCA kabely. Co se týče průchodek, šlo o nový produkt vyvinutý speciálně na míru elektrárny. V případě kabelů nespočíval rozdíl ve srovnání s jinými jadernými elektrárnami v procesu výroby, ale v dokládání toho, že kabely mají požadované parametry a životnost. Například provozovatelů českých a slovenských jaderných elektráren od nás požadují kabely a komponenty se čtyřicetiletou životností, ale pro reaktory VVER-1200 jsme museli garantovat, že vydrží 60 let provozu,“ uvádí statutární ředitel Anton Slobodin.

Zmíněná produkce má vliv na bezpečnost samotné jaderné elektrárny a to z několika důvodů. Hermetické kabelové průchodky jsou umístěny ve stěně kontejnmentu a zajišťují vyvedení kabelů ven z primární zóny tak, aby bylo hermetické vůči teplotě, tlaku a radiaci. Pokud by se v potrubí primárního okruhu, objevila netěsnost, hermetická kabelová průchodka zajistí, aby mezi stěnou a kabelem neunikala kontaminovaná pára mimo prostory kontejnmentu.

LOCA kabely jsou potom speciální verzí kabelů, které musí přenášet elektřinu ke spotřebičům, například hlavním cirkulačním čerpadlům, i během hypotetické havárie. „Nejnáročnější pro kabely je velký únik chladicí vody z primárního okruhu. Kabely jsou potom namáhány teplotně, protože voda v primárním okruhu má zhruba 300 °C, a chemicky, protože jsou v ní nejrůznější příměsi a kvůli tomu je poměrně dost agresivní. Kabely musí i v takto mimořádném prostředí zůstat provozuschopné, a to i pokud k této události dojde po 60 letech provozu a jsou tedy na konci své životnosti,“ vysvětluje pan Slobodin.

Aby bylo možné doložit, že to komponenty vydrží, musí projít náročnou kvalifikací. U průchodek se testují elektrické parametry, radiační, požární a seizmická odolnost a také teplotní stárnutí. Aby byly testy přesné, průchodka prochází během testování cyklováním teplot, které simuluje rozdíl během provozu a během odstávky, a zkoumá se i to, jaký vliv na její životnost budou mít transportní teploty (ty mohou dosahovat -55 až +80 °C). Kabely se navíc omývají chemickými roztoky, které simulují agresivní vodu z primárního okruhu a dekontaminační roztoky. Odvrácenou stránkou takto důsledného přístupu je jeho trvání, protože certifikovat nový produkt trvá roky. Na druhou stranu je jisté, že komponenty mají stanovené požadavky a že neselžou ani v případě mimořádné události.

„Splněním požadavků a dodávkou do elektráren VVER-1200 získala Kabelovna Kabex dobrou pozici pro potencionální dodávky na další připravované nové bloky reaktory daného typu a to jak u nás, tak i ve světě,“ dodává obchodní ředitel společnosti Bohumil Svoboda.

Autor

• (red)