Reaktor AP1000™ od Westinghouse zaručuje bezpečnost a přináší úspory

Základní filozofie vývoje reaktoru AP1000 vychází ze standardizovaného návrhu, který zahrnuje modulární výstavbu a používá již osvědčené prvky a systémy. Stejná filozofie se používá i v jiných odvětvích, například při stavbě lodí. Je třeba zdůraznit, že cílem je elektrárna, kterou je bezpečné a ekonomicky výhodné nejen postavit, ale i provozovat a udržovat po celou dobu její životnosti. AP1000 je tlakovodní reaktor s elektrickým výkonem přesahujícím 1 100 MWe. Jeho standardizovaný, zjednodušený a „pasivní design“ (bude vysvětleno dále – pozn. redakce) snižuje rizika spojená se získáním licence, výstavbou, provozem a údržbou. Současně se jedná o jedinou jadernou elektrárnu generace III+, jejíž návrh byl certifikován Americkou jadernou regulační komisí (USNRC). Jde o známku kvality, kterou v dohledné době žádná konkurenční elektrárna nemůže získat. Návrh reaktoru AP1000 byl certifikován i v Evropě, neboť splňuje přísné požadavky dokumentu EUR (European Utility Requirements). Je třeba připomenout, že žádný jiný návrh reaktoru ještě před svou výstavbou neobdržel jak americký, tak i evropský certifikát. Vzhledem k tomu, že proces schvalování jaderných technologií v ČR se velmi blíží normám a metodice amerického regulátora, a na základě toho, že firma Westinghouse úspěšně získala licenci na své systémy ve stávajících temelínských reaktorech, lze s ještě větší jistotou očekávat, že i v ČR bude v budoucnu udělena licence k výstavbě a provozu reaktoru AP1000.

Ilustrační foto – AP1000 je tlakovodní reaktor s elektrickým výkonem přesahujícím 1 100 MWe.

Reference
V roce 2007 společnost Westinghouse podepsala smlouvy na dodávku čtyř reaktorů AP1000 do Číny. V Sanmenu a Haiyangu již začaly stavební práce. Oba projekty se úspěšně drží časových i finančních plánů. Na začátku roku 2008 firma Westinghouse podepsala v USA smlouvy na inženýrské služby, dodávku a výstavbu šesti reaktorů AP1000 elektrárenským společnostem na jihovýchodním pobřeží Spojených států. Technologii AP1000 vedle toho dává přednost hned osm dalších navrhovaných elektráren v USA. Řada zemí z celého světa, Evropou počínaje a Dálným východem konče, hledá nové a úsporné zdroje elektrické energie. Technologie AP1000 i nadále potvrzuje schopnost pasivních bezpečnostních systémů stát se dobrým základem hospodárných řešení. Zřejmě nejcennějším poznatkem z tohoto období je skutečnost, že absolutní upřednostňování bezpečnosti může vést k přímým ekonomickým výhodám.

Bezpečnost
Koncepce AP1000 vychází z tzv. pasivní bezpečnosti. V rámci této koncepce nahrazují „pasivní“ bezpečnostní systémy „aktivní“ systémy všude tam, kde je to možné. Jinými slovy, bezpečnost AP1000 se spoléhá na přírodní síly, jako jsou gravitace, přirozená cirkulace a chlazení odpařováním, a nikoli na vnější – čili čerpadla, motory a ventily. Výjimečnou spolehlivost pasivních bezpečnostních systémů prokázaly i nesčetné zkoušky a testy. Pasivní bezpečnost neznamená, že operátor nemá v případě havárie možnost zasáhnout.
Operátoři jsou školeni a instruováni k zásahu v případě, kdy je v elektrárně k dispozici elektrická energie. Pokud však zdroj energie není k dispozici, nemusí operátor až 72 hodin podniknout žádné patření k tomu, aby elektrárnu bezpečně odstavil. K tomu dochází pomoci přírodních sil, a to pouze v případě, že dojde ke ztrátě všech systémů, včetně ztráty veškeré elektrické energie. První reaktor s prvky pasivní bezpečnosti vyvinutý společností Westinghouse na počátku 90. let (AP600 s čistým výkonem 610 MWe) zkoumala a posuzovala Americká jaderná regulační komise (USNRC) více než sedm let. Díky tomu mohla firma Westinghouse Electric prokázat vyspělost návrhu a oprávněnost licence reaktoru AP600 a jeho pasivních bezpečnostních systémů. Ze strany společnosti Westinghouse představoval vývoj reaktoru AP600 1 300 let pracovního výkonu jednoho člověka v oblasti návrhu a testování, kterému předcházelo 12 000 výkresů a dokumentů k návrhu systému. K tomu je nutno přičíst více než 110 let pracovního výkonu jednoho člověka, které USNRC věnovala licenčnímu procesu a nezávislému testování klíčových systémů reaktoru. Během tohoto období specialisté firmy Westinghouse v rámci 400 jednání s USNRC a Poradním výborem bezpečnosti
reaktorů odpověděli na 7 400 otázek. Při vývoji AP600 a následně i AP1000 vyšlo najevo, že využití pasivní bezpečnosti přináší řadu výhod.
Modifikace, umožňující zabudovat tyto bezpečnostní systémy, přinesly současně zjednodušení celkového návrhu elektrárny. Zjednodušený design byl dokonce schopen dosáhnout stejného výkonu jako tradiční elektrárna se systémem aktivní bezpečnosti, ovšem při úspoře 50 % ventilů, 35 % čerpadel, 80 % potrubí a vzduchotechniky, 70 % kabeláže a 45 % prvků seizmické odolnosti. Toto zjednodušení vede současně k výrazným časovým úsporám při výstavbě, snadnější údržbě a zmenšení počtu pracovníků obsluhy, z čehož pochopitelně ekonomicky těží majitelé elektráren.

Reaktor AP1000 od Westinghouse - vizualizace

Popis technologie
Od roku 1999 začal deregulovaný energetický trh v USA klást ještě větší důraz na snižování nákladů jaderného průmyslu, aby se posílila jeho konkurenceschopnost vůči nízkonákladovým alternativám jaderných elektráren. Studie o úsporách ze zvýšené výroby naznačovaly, že je třeba zvednout výkon reaktorů Westinghouse s pasivní bezpečností, aby základní provedení AP600 bylo konkurenceschopné. Společnost Westinghouse se tedy rozhodla pro vývoj reaktoru AP1000, který je výkonnější variantou svého předchůdce AP600 a staví na stejných principech.
Ve své současné konfiguraci má reaktor AP1000 čistý elektrický výkon 1 110 megawattů. Hustota výkonu v aktivní zóně je obdobná jako u mnoha stávajících reaktorů, např. elektrárny
Virgil C. Summer Station v americké Jižní Karolíně. Její konfigurace aktivní zóny je podobná jako v reaktorech Doel 4 a Tihange 3 v Belgii s 157 palivovými soubory o délce 4,3 metru. Důležité je, že projektanti společnosti Westinghouse zjistili, že aktivní plocha reaktoru AP1000 nemusí být o nic větší, než je plocha AP600. Jediným rozdílem, patrným při pohledu shora, je skutečnost, že dva parogenerátory používané v AP1000 vyžadují téměř dvojnásobnou plochu, než je tomu v případě reaktoru AP600, takže průměr parogenerátoru je větší.
Při posouzení se zjistilo, že AP1000 poskytuje operátorům vynikající bezpečnost a ochranu
investic. USNRC vyžaduje, aby četnost poškození aktivní zóny (CDF) byla menší než 1 × 10^-4 ročně. Elektrárny dnešní generace zpravidla dosahují hodnoty menší než 5 × 10^-5, zatímco propočty u reaktoru AP1000 hovoří o hodnotách menších než 4 × 10^-7, což více než stonásobně přesahuje regulační požadavky. Projekty postupně se vyvíjejících elektráren založené na průběžné modernizaci a rozšiřování stávajících technologií sice mohou dosáhnout větší bezpečnosti, ovšem činí tak za cenu přidávání dalších prvků aktivní bezpečnosti, zatímco AP1000 toho dosahuje jejich snížením. Nejsou potřeba žádná bezpečnostní čerpadla, ventilátory, dieselové zdroje nebo zdroje na střídavý proud. O bezpečnost elektrárny se starají přírodní síly a k pohonu pasivních systémů je zapotřebí pouze malé množství ventilů.
Jak už bylo řečeno, základní filozofie vývoje AP1000 vychází ze standardizovaného designu, který zahrnuje modulární výstavbu a používá již osvědčené prvky a systémy. Díky tomu je i výstavba reaktoru efektivnější. Cílem je postavit v budoucnu reaktor AP1000 za 36 měsíců, k čemuž se přidá šest měsíců na uvedení do provozu. První projekty AP1000 počítaly s výstavbou v řádu 48 až 60 měsíců plus šest měsíců na uvedení do provozu. Kombinace systému pasivní bezpečnosti a standardizovaného designu dala vzniknout reaktoru, který je podstatně menší, jehož provoz je výrazně jednodušší a levnější než postupně modernizované elektrárny o přibližně stejném výkonu. To znamená, že u AP1000 lze dosáhnout jak proklamovaných úspor z rozsahu, tak zvýšené bezpečnosti.

Kerry Hanahan, Customer Project Development Director, Westinghouse

Westinghouse Electric Company elektrárenským společnostem po celém světě širokou škálu produktů a služeb v oblasti jaderné technologie, včetně dodávek paliv, nakládání s vyhořelým palivem, údržby, přístrojového vybavení, kontroly a návrhů jaderných elektráren. I když se dnes Westinghouse Electric Company zaměřuje výhradně na komerční jadernou technologii, navazuje na dlouhou historii firmy založené již v roce 1886 Georgem Westinghousem. Od svého založení se jméno Westinghouse spojovalo s celou řadou úspěšných počinů, převážně z oblasti elektrického a elektronického průmyslu. Stručný výčet hlavních milníků v historii společnosti:
• První komerční elektrárna na střídavý proud (1886)
• První komerční rozhlasové vysílání (1920)
• První dieselový železniční vůz (1929)
• První průmyslový urychlovač částic (1937)
• Elektronický zesilovač zlepšující kvalitu rentgenových snímků (1948)
• První komerční tlakovodní jaderná elektrárna – PWR (1957)
Společnost Westinghouse navíc dodala technologii, která v roce 1969 umožnila světu sledovat první kroky člověka na Měsíci. Westinghouse dnes sídlí nedaleko Pittsburghu, v pensylvánském Cranberry Township. Další informace lze najít na internetových stránkách www.Westinghousenuclear.com nebo na www.ap1000.westinghousenuclear.com.

Reactor AP1000 by Westinghouse is a guarantee of safety and economy
The worldwide trend is aimed at renaissance of nuclear energy and the nuclear reactor type AP1000 by the company Westinghouse is on the top of this new trend. In comparison with the first generation of power stations, AP1000 is a symbol of new approach to design, certification and power plant building. Basic concept of the reactor AP1000 is based on the fact that nuclear industry as well as the company Westinghouse had realized that it was necessary to learn from experience with previous generations of nuclear power plants. Therefore, the attention was mainly focused on the fact that the new nuclear power plant, throughout its lifetime, provide for added value thanks to the reactor with construction as well as operation shall be safe, easy, and economical as much as possible. The article describes technology, safety features and advantages of the reactor AP1000.

Реактор AP1000 фирмы „Westinghouse“ гарантирует безопасность и приносит экономию
Сегодня во всем мире происходит возрождение атомной энергетики, и атомный реактор типа AP1000 фирмы „Westinghouse“ является ведущим в этой новой тенденции. По сравнению с первыми поколениями электростанций AP1000 представляет собой совершенно новый подход к разработкам, сертификации и сооружению электростанций. Концепция реактора AP1000 возникла на основе учтенного и осмысленного опыта, полученного при сооружении предыдущих поколений атомных электростанций. Внимание сосредоточено, прежде всего, на том, чтобы новая атомная электростанция в течение всего срока службы зарабатывала добавленную стоимость благодаря реактору, сооружение и эксплуатация которого будут максимально безопасными, не очень сложными и экономичными. Статья описывает технологию, элементы безопасности и преимущества реактора AP1000.

Autor

• (red)