Český projekt s ruským designem

Pro druhou etapu výstavby JE Temelín nabízí Konsorcium MIR.1200 design (projektové řešení), dokumentaci, inženýring, výrobu zařízení, dodávku, montáž, zkoušky a uvedení do provozu dvou kompletních bloků jaderné elektrárny (3. a 4.blok) formou dodávky EPC (inženýring, kompletace, výstavba) „na klíč“ včetně dodávky palivových souborů.

Oba bloky budou shodného designu - s koncepcí tlakovodního lehkovodního reaktoru (PWR), každý z nich bude mít čistý elektrický výkon vyšší než 1 000 MWe. Uvedení do provozu třetího a čtvrtého bloku v Temelíně se předpokládá nejpozději do roku 2025.

MIR.1200 představuje evoluční projekt, vycházející z osvědčených řešení se zvýšenou bezpečností. Je unikátní kombinací nejmodernějších aktivních a pasivních kontrolních systémů, což z něj činí jeden z nejlepších reprezentantů generace III+.

Při zpracovávání projektu MIR.1200 byla respektována mezinárodní doporučení pro další rozvoj jaderné energetiky:

• využití technologie, materiálů a zařízení, jejichž efektivnost byla ověřena v praxi,
•  nová spolehlivá řešení pro zvýšení ekonomické efektivity provozovaného bloku.

Nabízený projekt odpovídá doporučením EUR i normám a doporučením Mezinárodní agentury pro atomovou energii (IAEA). Při vývoji byl kladen důraz na ekologické aspekty.

Mezinárodní konsorcium vedené ŠKODA JS:

Konsorcium společností ŠKODA JS a.s., ZAO „Atomstrojexport“ a OAO OKB „Gidropress“ pod vedením ŠKODA JS a.s. bylo vytvořeno v říjnu 2009 s cílem spojit síly a znalosti pro přípravu nabídek a realizaci jaderných bloků, které představují evoluční pokračování osvědčených projektů, známých nejen v české a slovenské jaderné energetice.

Získaná zkušenost může být využita pro budoucí nabídky na výstavbu jaderných bloků VVER ve třetích zemích, a to nejen v Evropě.  Konsorcium se opírá o více než padesátiletou zkušenost z česko-ruské spolupráce. Cílem zpracování projektu je rozvoj výroby elektrické a tepelné energie v České republice a rovněž výrobních a personálních zdrojů českého jaderného průmyslu.

Celkové schéma jaderné elektrárny:

Tepelné schéma je dvouokruhové.

Primární okruh se skládá z tlakovodního reaktoru pracujícího s tepelným spektrem neutronů, ze čtyř hlavních cirkulačních smyček, kompenzátoru objemu a pomocného zařízení. Každá ze čtyř cirkulačních smyček se skládá z parogenerátoru, hlavního cirkulačního čerpadla a hlavního cirkulačního potrubí DN 850.

Palivem je nízkoobohacený oxid uraničitý. Chladivo primárního okruhu, které se ohřívá při průchodu aktivní zónou reaktoru, postupuje do parogenerátorů, kde své teplo předává teplosměnnou plochou trubkového svazku vodě sekundárního okruhu.

Sekundární okruh se skládá ze sekundární části parogenerátorů, vyrábějící páru, hlavního parního potrubí, turbosoustrojí, pomocného zařízení a obslužných systémů, odplyňováku, zařízení chemické úpravy vody a systému ohřevu a přívodu napájecí vody do parogenerátorů.

Turbosoustrojí se skládá z parní turbíny a generátoru, které jsou umístěny na společné základové desce. Turbína je vybavena systémem kondenzace, regeneračním zařízením pro ohřev napájecí vody, separátory-přihříváky páry. Má neregulované odběry páry k ohřívákům systému regenerace a pro vlastní potřebu elektrárny.

Legenda:

SAFETY BUILDING                                  BUDOVA BEZPEČNOSTNÍCH SYSTÉMŮ       

Active system of LP boron injection             Aktivní systém NT vstřikování bóru                        

CONTAINMENT                                             KONTEJNMENT                                                    

Passive system of HP boron injection              Pasivní systém VT vstřikování bóru                         

Reactor                                                        Reaktor                                                                     

Steam generator                                           Parogenerátor                                                           

Pressurizer                                                   Kompenzátor objemu                                               

Primary circuit                                              Primární okruh                                                          

Passive system of heat removal                     Pasivní systém odvodu tepla                                    

Secondary circuit                                          Sekundární okruh                                                     

Unit transformer                                           Tranformátor bloku                                                  

Low pressure cylinders                                  Nízkotlaká část turbíny                                            

High pressure cylinder                                   Vysokotlaká část turbíny                                         

Generator                                                     Generátor                                                                 

Condensator                                                 Kondenzátor                                                            

Degasser                                                      Odplyňovák                                                             

HPH                                                              VTO                                                                         

LPH 4                                                            NTO 4                                                                      

LPH 3                                                            NTO 3                                                                      

LPH 2                                                            NTO 2                                                                      

LPH 1                                                            NTO 1                                                                      

Cooling towers                                              Chladicí věže

MIR.1200 – konstrukce, odpovídající současným požadavkům:

Projekt MIR.1200 patří ke generaci III+, která je charakterizována těmito ukazateli:

• standardní projekt, připravený k licencování,
• zkrácené termíny a snížená cena výstavby,
• spolehlivá konstrukce, odolná proti možným chybám operátora,
• vysoký koeficient technického využití a stanovená životnost bloku - 60 let,
• vysoký stupeň vyhoření paliva a malé množství radioaktivních odpadů,
• existence pasivních systémů, zabraňujících tavení aktivní zóny v případě nadprojektových havárií,
• minimalizace vlivu na okolní prostředí v případě vzniku projektových a nadprojektových havárií.

Bezpečnost a spolehlivost – základní přednosti MIR.1200:

MIR.1200 je projekt, který splňuje všechny současné mezinárodní požadavky na bezpečnost jaderných elektráren. Koncepce bezpečnosti projektu MIR.1200 je založena na principu ochrany do hloubky, přijatém v celém světě. Dvojitý kontejnment chrání reaktorový blok od vnějších vlivů jako jsou tlaková vlna, pád letadla, povodeň apod.

MIR.1200 má schopnost inherentní autoochrany, která je vlastní technologii VVER a která je posílena kombinací paralelního využití aktivních i pasivních bezpečnostních systémů. V projektu MIR.1200 je realizován pasivní systém odvodu tepla, který zajišťuje dlouhodobý odvod tepla z primárního okruhu v případě vzniku nadprojektové havárie (např. úplný výpadek proudu v jaderné elektrárně, úplná ztráta napájecí vody apod.). V projektu MIR.1200 je využito i zařízení pro lokalizaci taveniny aktivní zóny – lapač koria. Toto zařízení plní funkci udržení a chlazení taveniny mimo nádobu reaktoru, čímž snižuje zátěž kontejnmentu, zajišťuje pohlcování

tepla a snižuje uvolňování plynů. První takové zařízení pro lokalizaci taveniny bylo použito v roce 2001 na čínské jaderné elektrárně Tchien-wan, postavené společností ZAO „Atomstrojexport“.

Bezpečnostní systémy:

Pro předcházení nebo omezení poškození reaktorového bloku a pro lokalizaci radioaktivních produktů štěpení při havárii jaderné elektrárny jsou navrženy následující bezpečnostní systémy:

• ochranné systémy:
  • systém havarijního chlazení aktivní zóny (pasivní část),
  • systém vysokotlakého havarijního vstřikování,
  • systém nízkotlakého havarijního vstřikování,
  • systém havarijní napájecí vody,
  • systém odvodu zbytkového tepla,
  • systém havarijní bórové regulace,

obr.: 3D zobrazení systému vysokotlakého havarijního vstřikování

• lokalizační systémy: dvojitý kontejnment, sprchový systém, systém regulace obsahu vodíku ve vnitřním kontejnmentu, systém čištění havarijního odvodu paroplynové směsi z kontejnmentu,

Sprchový systém ve vrchlíku kontejnmentu

• zabezpečovací systémy:
  • systém spolehlivého zásobování elektrickou energií,
  • systém vloženého okruhu chlazení,
  • systém zajištěné technické vody pro důležité spotřebiče,

• řídicí systémy
  • technologické bezpečnostní řídící systémy
  • systém havarijní ochrany reaktoru.

Bezpečnostní koncepce jaderné elektrárny je založena na pasivních i aktivních bezpečnostních systémech, které mají k dispozici normální napájení i nouzové (havarijní) napájení z dieselgenerátorů. Pasivní systémy, které fungují bez zásahu personálu jaderné elektrárny a nepotřebují elektrické napájení, slouží k odvrácení těžkých havárií nebo utlumení jejich následků.

Bezpečnostní systémy se skládají ze čtyř zcela nezávislých kanálů. Kapacita, rychlost činnosti a další charakteristiky každého kanálu jsou vybrány na základě podmínek pro zajištění jaderné a radiační ochrany při jakýchkoli projektem předpokládaných výchozích událostech.

Díky umístění kanálů bezpečnostních systémů v oddělených prostorách je dosaženo vysokého stupně fyzické separace kanálů.

Bezpečnostní kanály jsou jeden od druhého odděleny ohnivzdornými bariérami po celé délce, včetně komunikace mezi budovami. Přímé spojení mezi různými bezpečnostními kanály je nepřípustné.

Je zajištěna fyzická ochrana bezpečnostních kanálů před nedovoleným přístupem personálu.

Technologie VVER je vysoce konkurenceschopná a uznávána ve světové jaderné energetice:

Projekt MIR.1200 disponuje referencemi technologií a základních technických řešení. Projekt MIR.1200 s reaktorovým blokem VVER-1200 je evolučním rozvinutím projektu jaderné elektrárny s reaktorem VVER-1000. Základní technické charakteristiky, spolehlivost a bezpečnost práce systémů i jednotlivého zařízení reaktorového bloku VVER-1000, zahrnuté do projektu, jsou potvrzeny zkušenostmi z provozu jaderných elektráren s reaktory VVER.

Jaderné elektrárny, vybudované na základě technologií lehkovodních reaktorů vyvinutých v konstrukčním ústavu Gidropress, mají jedny z nejlepších ukazatelů spolehlivosti a rentability v Evropě i ve světě.

Od šedesátých let minulého století bylo ve světě postaveno 67 jaderných bloků s reaktory typu VVER. V současné době pracují reaktory tohoto typu v 18 jaderných elektrárnách v Rusku, na Ukrajině, v Arménii, Finsku, Bulharsku, Maďarsku, České republice, na Slovensku a v Číně. Je to celkem 23 bloků VVER-440 s celkovým výkonem 10 120 MW a 29 bloků VVER-1000 s celkovým výkonem 29 000 MW. Od roku 1991 bylo uvedeno do provozu 16 bloků s reaktory typu VVER.

Technologie VVER vykazuje již více než 1500 reaktorových let provozu bez havárie.

V současné době jsou s reaktorem typu VVER realizovány projekty výstavby 28 bloků jaderných elektráren - 9 bloků je ve výstavbě v Rusku, 19 bloků je ve stádiu výstavby nebo přípravy k realizaci v jiných zemích.

Výstavba reaktorů typu VVER nebyla v uplynulých dvaceti letech na rozdíl od technologií jiného typu přerušena. Uvedení jednotlivých bloků do provozu na sebe plynule navazovalo.

Základní technické charakteristiky bloku:

Název charakteristiky                                                                  Hodnota

Jmenovitý tepelný výkon reaktoru, MW                                          3 200

Jmenovitý elektrický výkon, MW                                                    1 170

Hloubka vyhoření paliva, maximální, MWd/kgU                               do 68

Průtok chladiva reaktorem, m³/h                                                   86 000 ± 2 900

Teplota chladiva na vstupu do reaktoru, °C                                     298,2⁺²_-4

Teplota chladiva na výstupu z reaktoru, °C                                      328,9 ± 5

Jmenovitý tlak stacionárního režimu na výstupu z aktivní

zóny (absolutní), MPa                                                                   16,2 ± 0,3

Jmenovitý tlak páry na vstupu do turbíny, MPa                               6,8

Koeficient technického využití, minimální, %                                  90

Blok jaderné elektrárny MIR.1200 je určen pro výrobu elektrické energie v základním i manévrovém režimu.

3D zobrazení jaderného a turbinového ostrova

Konstrukční řešení základního zařízení okruhu reaktoru:

Reaktor

Reaktor VVER-1200 je tlakovodní energetický reaktor s tlakovou nádobou, pracující s tepelnými neutrony. Slouží k výrobě tepelné energie uvolněné štěpením atomových jader v palivu. Zařízení okruhu reaktoru je určeno k výrobě suché nasycené páry pro turbosoustrojí, kde se tepelná energie páry přemění na elektrickou energii.

Reaktor je tvořen vertikální tlakovou nádobou, ve které jsou umístěny vnitřní části reaktoru (šachta reaktoru, plášť aktivní zóny, blok ochranných trub), aktivní zóna, regulační orgány a čidla vnitroreaktorového měření.

Tlaková nádoba reaktoru je utěsněna víkem, které je konstrukční součástí horního bloku.  Na nátrubcích víka jsou umístěna pouzdra pohonů systému řízení a ochrany. Reaktor je umístěn v betonové šachtě, která má biologickou a tepelnou ochranu a systém chlazení.

Pro zvýšení projektové životnosti nádoby reaktoru byla použita nová řešení:

• omezení obsahu niklu ve svarech,
• omezení škodlivých příměsí v základním kovu a ve svarech,
• snížení kritické teploty křehkosti materiálu prstenců zóny nátrubků na mínus 35 °С,
• použití osvojené technologie výroby,
• snížení fluence neutronů na nádobu reaktoru díky zvětšení jejího průměru.

Palivové soubory

Aktivní zóna reaktoru je tvořena 163 palivovými soubory.

Výkon reaktoru je regulován pomocí 121 regulačních tyčí systému kontroly a řízení – změnou polohy klastrů tvořených proutky s absorpčními prvky, a rovněž změnou koncentrace kyseliny borité ve vodě primárního okruhu. Pro soubor aktivní zóny MIR.1200 se používají regulační orgány s kombinovaným absorbérem a prodlouženou životností.

V projektu MIR.1200 jsou použity šestihranné palivové soubory s těmito charakteristikami:

• 13 distančních mřížek (včetně antivibrační), umístěných s krokem 340 mm,
• výška sloupce paliva 3,73 m,
• hmotnost paliva UO₂ do 534 kg,
• obohacení U²³⁵ – do 4,95%,
• rychlosnímatelné upevnění hlavice pomocí kleštin, umožňující rychlou demontáž a montáž palivového souboru při výměně netěsného proutku,
• kleštinové uchycení palivového proutku,
• filtr kovového odpadu (opce),
• zvýšená provozníspolehlivost.

Složení a konstrukce základních komponent, zařízení a systémů reaktorového zařízení odpovídají současným požadavkům a umožňuji zvýšení provozních charakteristik  jaderné elektrárny se zajištěním vysoké míry bezpečnosti.

Parogenerátor

V okruhu reaktorů VVER byly vždy používány parogenerátory horizontálního typu.

V projektu MIR.1200 je použit parogenerátor s vylepšenými charakteristikami z hlediska spolehlivosti, bezpečnosti a obsluhy při provozu:

• velká zásoba vody v sekundárním okruhu,
• redukované koridorové uspořádání trubek v teplosměnném svazku,
• zvýšená intenzita a průtočné množství nepřetržitého a periodického proplachování;
• oplachovací zařízení pro odstranění kalu ze spodních výměníkových trubek a tělesa parogenerátoru v době plánovaných odstávek,
• zvýšená rychlost cirkulace v trubkovém svazku,
• snížená možnost ucpávání mezitrubkového prostoru uvolněným kalem,
• zjednodušený přístup pro inspekci mezitrubkového prostoru,
• zvětšený prostor pod trubkovým svazkem pro usnadnění odkalování,
• snížené namáhání kolektoru chladiva,
• teplosměnné trubky s minimálním obsahem kobaltu, což umožňuje snížit dávkové zatížení obsluhujícího personálu během plánovaných odstávek.

Kompenzátor objemu

V reaktorových blocích VVER byly vždy používány kompenzátory objemu o velké kapacitě, což zajišťuje vysokou bezpečnost reaktorového bloku díky velké zásobě chladiva v primárním okruhu.

V projektu MIR.1200 je nabízen modernizovaný systém pro udržení tlaku v primárním okruhu zavedením dodatečné trasy regulovaného vstřikování ke zkvalitnění regulace tlaku v přechodových režimech.

Hlavní cirkulační čerpací agregát

V projektu MIR.1200 jsou nabízena hlavní cirkulační čerpadla typu GCNA-1391, která jsou v provozu v primárním okruhu na 1. a 2. bloku jaderné elektrárny Tchien-wan v Číně.

Čerpadlo GCNA-1391 se mj. vyznačuje těmito konstrukčními rysy:

• použití torzní tyče s lamelovou spojkou místo ozubené spojky,
• použití hlavního radiálně-axiálního ložiska s vodním mazáním,
• odvod tepla v režimu odstávky z dolního radiálního ložiska pomocí přirozené cirkulace,
• použití sférického tvaru tělesa, vyrobeného kombinací svařování a kování v zápustce.

Předností motoru čerpadla je mazání a chlazení vodou, což zabraňuje výskytu potenciálně hořlavých kapalin uvnitř hermetického prostoru.

Význam projektu pro Českou republiku

MIR.1200 je příkladem spolupráce, která vychází z dlouhodobého partnerství českých, ruských, evropských a dalších světových společností. Mimořádnou pozornost v nabídce věnuje Konsorcium MIR.1200 tomu, aby minimálně 70 % dodávek zařízení, prací i služeb pocházelo z České republiky. Tím se českým dodavatelům otevírá široký okruh komerčních příležitostí a rovněž možnost vytvoření nových pracovních míst.

Realizace projektu v České republice:

• přinese velký technologický a ekonomický rozvoj českých výrobců – subdodavatelů,
• zvýší zaměstnanost a významně přispěje k rozvoji kvalifikační úrovně českého technického školství,
• podstatně zvýší šance českých firem účastnit se nových projektů ve třetích zemích, založených na stejné technologii.

V rámci příprav na výběrové řízení uzavřelo Konsorcium MIR.1200 předběžné dohody s více než dvaceti významnými českými a evropskými společnostmi.

Konsorcium si rovněž uvědomuje potřeby české energetiky na poli rozvoje lidského potenciálu. Proto počítá s rozsáhlými projekty sociální odpovědnosti firem (CSR) na úrovni středního a vyššího technického vzdělávání, především v oblasti energetiky.

Rozšíření spolupráce s ruským jaderným odvětvím otevírá českému průmyslu další možnosti účasti v projektech Rosatomu v celém světě.

ŠKODA JS a.s., člen Skupiny OMZ, je respektovaným partnerem světových firem a  společností, působících v jaderné energetice, a zároveň jednou z předních českých inženýringových a výrobních společností s celosvětovou působností, ŠKODA JS a.s. vyrobila 21 kompletních tlakovodních reaktorů o výkonu 440 MWe a tři reaktory o výkonu 1000 MWe. V projektu českých a slovenských jaderných elektráren vystupuje ŠKODA JS v roli finálního dodavatele systému primárního okruhu a transportně-technologické části.

S více než padesáti lety činnosti v jaderném průmyslu je ŠKODA JS a.s. plně způsobilá vyrobit klíčové části jaderného ostrova, zajistit řízení výstavby a integraci kontrolního a řídícího systému.

 

 ZAO „Atomstrojexport“ je přední ruská státní inženýringová společnost kontrolovaná státní korporací Rosatom, která realizuje mezivládní a komerční dohody o výstavbě objektů jaderné energetiky mimo území Ruska. Společnost při své práci těží z půlstoleté zkušenosti ruského jaderného průmyslu a staví jaderné elektrárny nové generace, plně odpovídající mezinárodním požadavkům, požadavkům EUR a doporučením Mezinárodní agentury pro atomovou energii.

 

OAO OKB „Gidropress“ je hlavním konstruktérem a nositelem know-how jaderného ostrova nabízeného projektu. Všechny projekty této společnosti se tradičně vyznačují zvýšenou bezpečností, spolehlivostí, účinností a konkurenceschopností v Ruské federaci i v zahraničí. Připravuje rovněž komplexní projektové práce, výpočty, teoretický a experimentální výzkum pro realizaci jaderných elektráren (jaderných systémů na dodávku páry) a výrobu zařízení pro jaderné elektrárny, založené na technologii tlakovodních reaktorů VVER (PWR).

Kontakt

ŠKODA JS a.s.

Orlík 266

316 06 Plzeň, Česká republika

tel.: +420 378 042 410, fax: +420 377 520 600

info@skoda-js.cz, www.skoda-js.cz