Tlakovodní energetický reaktor

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 16. prosince 2021; kontroly vyžadují 12 úprav .

VVER ( water - to - water power reaktor ) je tlakový jaderný reaktor typu voda-voda , představitel jednoho z nejúspěšnějších odvětví vývoje jaderných elektráren, které se ve světě rozšířily .

Běžný název pro reaktory tohoto typu v jiných zemích je PWR , jsou základem světové mírové jaderné energetiky . První stanice s takovým reaktorem byla spuštěna ve Spojených státech v roce 1957 ( Shippingport Nuclear Power Plant ).

VVER byl vyvinut v SSSR současně s reaktorem RBMK a za svůj vznik vděčí jedné z tehdy uvažovaných reaktorových elektráren pro jaderné ponorky . Myšlenku reaktoru navrhl v Kurchatovově institutu S. M. Feinberg . Práce na projektu začaly v roce 1954, v roce 1955 zahájila jeho vývoj Gidropress Design Bureau . Vědecké vedení prováděli I. V. Kurčatov a A. P. Aleksandrov [1] .

První sovětský VVER (VVER-210) byl uveden do provozu v roce 1964 na prvním energetickém bloku Novovoroněžské JE . První zahraniční stanicí s reaktorem VVER-70 byla jaderná elektrárna Rheinsberg ( NDR ) uvedená do provozu v roce 1966.

Tvůrci reaktorů VVER:

Charakteristika VVER

Charakteristický VVER-210 [4] VVER-365 VVER-440 VVER-1000 VVER-1200
(V-392M) [5] [6] [7]
VVER-TOI [8] [9] [10] VVER-600 [11] [12]
Tepelný výkon reaktoru, MW 760 1325 1375 3000 3212 3300 1600
K.p.d. , (netto) % 25.5 25.7 29.7 31.7 35,7 [nb 1] 37.9 35
Tlak páry, kgf/cm²
před turbínou 29,0 29,0 44,0 60,0 70,0
v prvním okruhu 100 105 125 160,0 165,1 165,2 162
Teplota vody, °C:  
u vchodu do reaktoru 250 250 269 289 298,2 [13] 297,2 299
na výstupu z reaktoru 269 275 300 319 328,6 328,8 325
Průměr jádra , m 2,88 2,88 2,88 3.12
Výška jádra, m 2,50 2,50 2,50 3,50 3,73 [14]
Průměr TVEL , mm 10.2 9.1 9.1 9.1 9.1 9.1
Počet TVEL v kazetě ( TVS ) 90 126 126 312 312 313
Počet kazet ( TVS ) [4] [15] 349

(312+ARK (SUZ) 37)

349

(276 + 73 ARK)

349 (276+ARC 73),
(312+ARC 37)  Kola
151 (109+SUZ 42),

163

163 163 121
Nakládání uranu, t 38 40 42 66 76-85,5 87,3
Průměrné obohacení uranu , % 2,0 3.0 3.5 4.26 4.69
Průměrná spotřeba paliva , MW den/kg 13,0 27,0 28.6 48,4 55,5

Klasifikace

Modely VVER [16]
Generace název Modelka Země pohonná jednotka
VVER V-210 (V-1) [15] Rusko Novovoroněž-1 (uzavřeno)
B-70 (B-2) Německo Rheinsberg (KKR) (uzavřeno)
V-365 (V-3M) Rusko Novovoroněž-2 (uzavřeno)
II VVER-440 B-179 Rusko Novovoronezh-3 (uzavřeno)
Novovoronezh-4 (modernizované)
B-230 Rusko Cola 1-2 (1 blok modernizován, 2 rekonstrukce)
Německo Greifswald 1-4 (zavřeno)
Bulharsko Kozloduj 1-4 (zavřeno)
Slovensko Bohunice 1-2 (zavřeno)
B-213 Rusko Cola 3-4
Německo Greifswald-5 (zavřeno)
Ukrajina Přesně 1-2
Maďarsko Paks 1-4
čeština Dukovany 1-4
Finsko Loviisa 1-2
Slovensko Bohunice 3-4
Mochovce 1-2
B-213+ Slovensko Mochovce 3-4 (ve výstavbě)
B-270 Arménie Arménský-1 (uzavřený)
Arménský-2
III VVER-1000 B-187 Rusko Novovoroněž-5
B-302 Ukrajina Južno-Ukrajinsk-1
B-338 Ukrajina Južno-Ukrajinsk-2
Rusko Kalinin 1-2
B-320 Rusko Balakovo 1-4
Kalinin 3-4
Rostov 1-4
Ukrajina Rivne 3-4
Záporoží 1-6
Chmelnitsky 1-2
Južno-Ukrainsk-3
Bulharsko Kozloduj 5-6
čeština Temelín 1-2
B-428 Čína Tianwan 1-2
V-428M Čína Tianwan 3-4
B-412 Indie Kudankulam 1-2
Kudankulam 3-6 (ve výstavbě)
B-446 Írán Bushehr-1
III+ VVER-1000 B-528 Írán Bushehr-2 (ve výstavbě)
VVER-1200 B-392M Rusko Novovoroněž 6-7
B-491 Rusko Baltiysk 1-2 (stavba je zamrzlá)
Leningrad 2 1-2
Bělorusko Bělorusko1

Bělorusko 2 (ve výstavbě)

Čína Tianwan 7-8 (ve výstavbě)

Xudapu 3-4 (ve výstavbě)

B-509 krocan Akkuyu 1-4 (ve výstavbě)
Egypt El Dabaa 1 (ve výstavbě)
B-523 Bangladéš Rooppur 1-2 (ve výstavbě)
VVER-1300 V-510K Rusko Kursk 2 1-2 (ve výstavbě)

VVER-210

VVER-210 (V-1), vytvořený v Kurchatovově institutu , se stal prvním energetickým tlakovým reaktorem typu tlakové nádoby. Fyzikální spouštění „s otevřeným víkem“ bylo provedeno v prosinci 1963, 8. září 1964 byl reaktor uveden do kritického stavu, 30. září byl připojen k energetické síti jako první energetický blok Novovoroněže . JE pojmenovaná po V.I. 50. výročí SSSR (NVAES). K 27. prosinci dosáhl reaktor své projektované kapacity a byl v té době nejvýkonnějším energetickým blokem na světě . Byla na něm zpracována tradiční technická řešení:

Za vývoj bloku byla udělena státní cena SSSR za rok 1967 [17]

V roce 1984 byl první blok vyřazen z provozu.

VVER-70

V souladu s výnosem Rady ministrů SSSR ze dne 17. července 1956 vypracoval Ústav pro atomovou energii v říjnu 1956 zadání projektu VVER s elektrickým výkonem 70 MW pro JE Rheinsberg v r. NDR. V lednu 1957 začal OKB Gidropress vývoj technického návrhu VVER-70 (V-2). Koncem roku 1958 byl dokončen technický návrh reaktoru V-2. Vývoj projektu V-2 probíhal s časovým odstupem necelých dvou let u projektu V-1, takže mnoho technických řešení bylo podobných, ale byly zde i zásadní rozdíly - kryt reaktoru byl místo elipsy poloeliptický. ploché, jednořadé uspořádání trubek Du 500.

Po úspěšném dokončení horkého záběhu, fyzických a energetických spouštění byla JE Rheinsberg připojena k elektrické síti 6. května 1966 a uvedena do provozu 11. října 1966.

JE Rheinsberg byla v provozu do roku 1988 a po skončení projektované životnosti byla vyřazena z provozu. Životnost se mohla prodloužit, ale po znovusjednocení Německa byla jaderná elektrárna uzavřena kvůli rozdílům v bezpečnostních standardech [18] [19] .

VVER-365

Reaktorová elektrárna VVER-365 (V-ZM) byla určena pro druhý blok jako pokročilejší verze energetického bloku po VVER-1 a VVER-2. Zahájení prací bylo stanoveno nařízením vlády ze dne 30.8.1962. Mezi stanovenými úkoly byly krátké termíny pro provádění výzkumných prací na základě nashromážděných zkušeností.

Mezi hlavní řešení VVER-365:

Kromě toho byly zvětšeny povrchy palivových článků v aktivní zóně zmenšením průměrů a jejich nahrazením jiným typem kazet (v tomto případě každá kazeta obsahovala 120 palivových proutků místo 90). To zase vyžadovalo řadu konstrukčních řešení, jak v geometrii a výrobě kazet a palivových tyčí, tak v samotné nádobě reaktoru [20] .

Blok byl postaven a spuštěn v roce 1969 [21] . Reaktor VVER-365 je mezistupeň mezi první a druhou generací [4] .

U VVER-210 a VVER-365 byla testována možnost zvýšení tepelného výkonu reaktoru při konstantním objemu řízení reaktoru absorbováním přísad do chladiva apod. V roce 1990 byl VVER-365 vyřazen z provozu [22] .

VVER-440

Developer OKB "Gidropress" (Podolsk, Moskevská oblast). Původně byl plánován na výkon 500 MW (elektrický), ale pro nedostatek vhodných turbín byl přestavěn na 440 MW (2 turbíny K-220-44 KhTGZ po 220 MW).

VVER-440 ovlivňuje:

Od roku 2009 byly obnoveny práce na dostavbě a spouštění 3. a 4. bloku slovenské JE Mochovce.

VVER-1000

Aktivní zóna VVER-1000 se skládá ze 163 palivových souborů , z nichž každý má 312 palivových proutků. 18 vodicích trubic je rovnoměrně rozmístěno po celé kazetě. V závislosti na poloze kazety v jádru může pohon pohybovat ve vodicích trubkách svazkem 18 absorpčních tyčí (PS) regulátoru řídicího a ochranného systému (OR CPS), jádro PS je vyrobeno z disperzního materiálu ( karbid boru v matrici z hliníkové slitiny, lze použít i jiné absorpční materiály: dysprosium titanát, hafnium). Do vodících trubek (pokud nejsou pod CPS OR) lze umístit i hořlavé absorbérové ​​tyče (BRA), materiál jádra BRA je bór v zirkonové matrici, v současné době je zhotoven kompletní přechod z vyjímatelného SRA do absorbéru (oxidu gadolinia) integrovaného do paliva. Jádra PS a SVP (Burable absorber tyč) o průměru 7 mm jsou uzavřena v nerezových pláštích o velikosti 8,2 × 0,6 mm. Kromě systémů PS a SVP využívá VVER-1000 také systém řízení bóru.

Výkon bloku s VVER-1000 je zvýšen oproti výkonu bloku s VVER-440 z důvodu změny řady charakteristik. Objem jádra byl navýšen 1,65krát, měrný výkon jádra 1,3krát a účinnost jednotky.

Průměrné vyhoření paliva při třech dílčích výměnách paliva na kampaň bylo zpočátku 40 MW den/kg, v současnosti dosahuje cca 50 MW den/kg.

Hmotnost nádoby reaktoru je asi 330 tun [23] .

VVER-1000 a zařízení primárního okruhu s radioaktivním chladivem jsou umístěny v ochranném plášti z předpjatého železobetonu , tzv . kontejnmentu nebo kontejnmentu. Zajišťuje bezpečnost bloku v případě havárií s prasknutím potrubí primárního okruhu.

Existuje několik projektů reaktorových elektráren založených na reaktoru VVER-1000:

Na základě VVER-1000 byl vyvinut reaktor vyššího výkonu: 1150 MW.

VVER-1200

V současné době společnost JSC Concern " Rosenergoatom " vyvinula typický reaktor pro 1150 MW elektrické energie. Práce v rámci projektu na vytvoření nového reaktoru se nazývaly projekt AES-2006 . První blok elektrárny s reaktorem VVER-1200 měl být spuštěn v roce 2013 v rámci projektu výstavby Novovoroněžské JE-2 , v důsledku toho se však termíny posunuly o 3 roky. Dne 27. února 2017 byl uveden do komerčního provozu šestý energetický blok v Novovoroněžské JE a dne 31. října 2019 byl uveden do komerčního provozu sedmý energetický blok (oba v rámci projektu AES-2006 s VVER -1200 reaktorová elektrárna a elektrický výkon 1200 megawattů). První energetický blok Leningradské JE-2 byl uveden do provozu 29. října 2018, druhý energetický blok byl připojen k jednotnému energetickému systému Ruska 23. října 2020 [24] . Reaktory VVER-1200 se navíc používají při výstavbě první běloruské jaderné elektrárny poblíž města Ostrovec v oblasti Grodno. Dne 13. října 2016 odeslal ruský podnik Power Machines do běloruské JE 1200 MW stator turbogenerátoru.

Existuje několik projektů reaktorových elektráren založených na reaktoru VVER-1200:

Vlastnosti VVER-1200

JE na bázi VVER-1200 se vyznačují zvýšenou úrovní bezpečnosti, což umožňuje jejich zařazení do generace „3+“. Toho bylo dosaženo zavedením nových „pasivních bezpečnostních systémů“, které jsou schopny fungovat bez zásahu operátora, i když je stanice zcela bez napětí. Na energetickém bloku č. 1 NVNPP-2 jsou tyto systémy využívány jako pasivní systém odvodu tepla z reaktoru, pasivní katalytický systém odvodu vodíku a lapač taveniny aktivní zóny. Dalším rysem projektu byl dvojitý kontejnment, kdy vnitřní plášť zabraňuje úniku radioaktivních látek v případě havárií a vnější plášť odolává přírodním i umělým nárazům, jako jsou například tornáda nebo pády letadel [26 ] .

VVER-1300

Další úprava reaktoru VVER je spojena s projektem VVER-TOI . kde „TOI“ je zkratka, která znamená tři hlavní principy, které jsou zakotveny v návrhu jaderné elektrárny: typizace přijatých rozhodnutí, optimalizace technických a ekonomických ukazatelů projektu AES-2006 a informatizace.

V projektu VVER-TOI jsou postupně a krok za krokem modernizovány jednotlivé prvky jak vlastního reaktorového bloku, tak stacionárního zařízení, zvyšují se technologické a provozní parametry, rozvíjí se průmyslová základna, zdokonalují se způsoby výstavby a finanční podpora. Plně se uplatnily moderní inovace související se směrováním tlakovodního reaktoru.

Hlavní směry optimalizace designu a technických řešení ve srovnání s projektem AES-2006:

V dubnu 2018 byla zahájena výstavba bloku č. 1 JE-2 Kursk , v dubnu 2019 byla zahájena výstavba bloku č. 2.

Existuje několik projektů reaktorových elektráren založených na reaktoru VVER-1300:

Výhody

Nevýhody

VVER-640 (projekt)

Základní projekt jaderné elektrárny nové generace zvýšené bezpečnosti s reaktorem VVER-640 vyvinuly Petrohradské AEP a OKB Gidropress v rámci podprogramu Environmentally Clean Energy, který je součástí Fuel and Energy Federal Cílový program a schválený ministrem Ruské federace pro atomovou energii protokolem ze dne 11.10.1995.

Projekt zajistil soulad s mezinárodními standardy a požadavky moderních bezpečnostních pravidel a předpisů platných v Ruské federaci, dosažení optimální úrovně bezpečnosti ve srovnání s nejlepšími konstrukcemi ve třídě tlakovodních reaktorů, splnění moderních požadavků na ekologie a ochrana životního prostředí na staveništi jaderné elektrárny .

Zásadně nová technická řešení, která poskytují kvalitativní zlepšení ukazatelů jaderné a radiační bezpečnosti energetického bloku, jsou následující:

Výstavba energetických bloků s reaktorem VVER-640 v podmínkách zvýšené seismické aktivity je možná díky použití seismických izolátorů instalovaných pod základovou deskou budovy reaktoru.

Projekt VVER-640 využívá zařízení unifikovaná s projektem VVER-1000, včetně tlakové nádoby reaktoru, parogenerátoru, pohonů CPS, kompenzátoru tlaku. Hlavní výrobci severozápadního regionu Ruské federace potvrdili možnost zadávání zakázek na výrobu zařízení v souladu se specifikacemi, s výjimkou malého seznamu zařízení, které bude vyžadovat vývoj nových modifikací standardu komponenty.

Snížení blokové kapacity energetického bloku oproti reaktoru VVER-1000 umožňuje zákazníkovi rozšířit okruh vyhledávání potenciálních lokalit jaderných elektráren z hlediska napojení na stávající inženýrské sítě a infrastrukturu regionu, kde je jaderná elektrárna se má stavět.

Výstavba VVER-600 je plánována v JE Kola-2 do roku 2035 . [33] [34] Plánovaný výkon je 600 MW, projektová životnost hlavního zařízení minimálně 60 let, maximální zapůjčení zařízení z projektů VVER-1200 a VVER-TOI. [35] [36]

VVER-1500 (projekt)

Slibný projekt reaktoru třetí generace, který je evolučním vývojem projektů VVER-1000 se zvýšenou úrovní bezpečnosti a účinnosti, zahájený v 80. letech minulého století, byl dočasně zmrazen z důvodu nízké poptávky a potřeby vývoje nových turbín, parogenerátorů a generátor s vysokým výkonem, práce byly obnoveny v roce 2001 [37] .

Tankování

U kanálových reaktorů typu RBMK se palivo doplňuje na provozním reaktoru (což je dáno technologií a konstrukcí a samo o sobě neovlivňuje pravděpodobnost havárie ve srovnání s VVER). Na všech provozovaných, rozestavěných a projektovaných jaderných elektrárnách s reaktory s tlakovou nádobou typu VVER se výměna paliva provádí při odstaveném reaktoru a tlak v nádobě reaktoru je snížen na atmosférický tlak. Palivo z reaktoru se odebírá pouze shora. Existují dva způsoby doplňování paliva: „suché“ (kdy se palivové soubory vyjmuté z reaktoru přesunou do zadržovací zóny v utěsněném přepravním kontejneru) a „mokré“ (kdy se palivové soubory vyjmuté z reaktoru přesunou do zadržovací zóny přes naplněné kanály). s vodou).

Poznámky

  1. Některé zdroje Archivní kopie z 27. ledna 2019 na Wayback Machine uvádí číslo 34.8.
  1. I. A. Andryushin, A. K. Chernyshev, Yu. A. Yudin. Zkrocení jádra. Stránky historie jaderných zbraní a jaderné infrastruktury SSSR . - Sarov, 2003. - S. 354. - 481 s. — ISBN 5 7493 0621 6 .
  2. Reaktorové instalace typu VVER . OKB "GIDROPRESS" . Získáno 11. listopadu 2018. Archivováno z originálu 18. srpna 2011.
  3. R. Novoreftov. Ruský návrh "Atomového okna" do Evropy . Analytics – aktuální problém . Energyland.info (12. října 2010). Získáno 1. listopadu 2010. Archivováno z originálu 18. srpna 2011.
  4. 1 2 3 V.V. Semjonov. Základní fyzikální a technické charakteristiky reaktorových elektráren VVER . MAAE (1979). Získáno 19. července 2018. Archivováno z originálu 19. července 2018.
  5. Novovoroněžská JE-2 . www.rosenergoatom.ru _ Získáno 18. července 2018. Archivováno z originálu 19. června 2018.
  6. Reaktorové elektrárny VVER str. 49 . http://www.gidropress.podolsk.ru . Získáno 18. července 2018. Archivováno z originálu dne 24. října 2018.
  7. Andrushechko S.A. a další JE s reaktorem typu VVER-1000 (2010). Staženo 26. ledna 2019. Archivováno z originálu 27. ledna 2019.
  8. Berkovich V.Ya., Semčenkov Yu.M. Perspektivní projekty instalací reaktorů VVER . www.rosenergoatom.ru (2012). Získáno 18. července 2018. Archivováno z originálu 18. července 2018.
  9. Dolgov A.V. Vývoj a zdokonalování jaderného paliva pro aktivní zóny elektráren . www.rosenergoatom.ru (2014). Získáno 19. července 2018. Archivováno z originálu 19. července 2018.
  10. Yakubenko I. A. Hlavní perspektivní konfigurace aktivních zón nových generací reaktorů VVER- 52. Vydavatelství Národní výzkumné jaderné univerzity „MEPhI“ (2013). Získáno 11. listopadu 2018. Archivováno z originálu 19. dubna 2019.
  11. REAKTOROVÁ ELEKTRÁRNA STŘEDNÍHO VÝKONU VVER-600 . OKB "GIDROPRESS" . Získáno 7. února 2022. Archivováno z originálu 7. února 2022.
  12. Reaktorové instalace proti střednímu výkonu . Získáno 7. února 2022. Archivováno z originálu dne 20. ledna 2022.
  13. V. P. Povařov. Perspektivní projekty reaktorových elektráren VVER Str. 7 . www.rosenergoatom.ru (2016). Získáno 24. září 2018. Archivováno z originálu 23. listopadu 2018.
  14. Berkovič Vadim Jakovlevič, Semčenkov Jurij Michajlovič. Vývoj technologie VVER je pro Rosatom prioritou  // rosenergoatom.ru. - 2016. - 25.-27. května. - S. 5 . Archivováno z originálu 23. listopadu 2018.
  15. 1 2 Sergey PANOV. U počátků voda-voda . atomicexpert.com . Získáno 19. července 2018. Archivováno z originálu 5. července 2018.
  16. Dnešní VVER . ROSATOM. Staženo 31. 5. 2018. Archivováno z originálu 21. 7. 2016.
  17. První v SSSR výkonový tlakovodní reaktor typu nádoby VVER-210 (nepřístupný odkaz) . Získáno 4. října 2016. Archivováno z originálu 15. srpna 2016. 
  18. Denisov V.P. Vývoj vodou chlazených energetických reaktorů pro jaderné elektrárny str. 246 . Získáno 19. července 2018. Archivováno z originálu 19. července 2018.
  19. VVER-70 (V-2) pro JE Rheinsberg . Získáno 19. července 2018. Archivováno z originálu 19. července 2018.
  20. Reaktorovna VVER-365 (V-ZM) . Získáno 4. října 2016. Archivováno z originálu 5. října 2016.
  21. Obecná charakteristika NVNPP . Získáno 4. října 2016. Archivováno z originálu 5. října 2016.
  22. Web Novovoroněžské JE Archivní kopie z 5. října 2016 na Wayback Machine
  23. Jaderná stavba „Reaktor Rostovské jaderné elektrárny je na svém místě Archivovaná kopie z 13. září 2009 na Wayback Machine
  24. Rosatom. Leningradská JE: energetický blok č. 6 dodal první kilowatthodiny do jednotného energetického systému země . www.rosatom.ru _ Získáno 23. října 2020. Archivováno z originálu dne 26. října 2020.
  25. Nikitenko M.P., Shchekin I.G. Postup při vydávání standardních dokumentů technického řešení reaktorové elektrárny VVER-1200 . http://www.gidropress.podolsk.ru . Získáno 14. ledna 2021. Archivováno z originálu dne 13. března 2022.
  26. Archivovaná kopie (odkaz není dostupný) . Získáno 25. března 2017. Archivováno z originálu dne 25. března 2017. 
  27. V. Ya. Berkovich. Návrh nádoby reaktoru pro jaderné elektrárny s VVER-TOI (nepřístupný odkaz - historie ) (12.-14.12.2012). 
  28. Výroční zpráva 2017 . rosenergoatom.ru (24.04.2018). Získáno 12. 8. 2018. Archivováno z originálu 12. 8. 2018.
  29. Akatov Andrej Andrejevič, Korjakovskij Jurij Sergejevič, Kucharkin Nikolaj Evgenievič. ROSATOM: historie a moderna . strana-rosatom.ru . Získáno 14. července 2018. Archivováno z originálu 15. července 2018.
  30. VVER-1000: fyzikální základy provozu, jaderné palivo, bezpečnost, 2006 , str. 244-247.
  31. Jaderná elektrárna s reaktorem typu VVER-1000. Od fyzických základů provozu k vývoji projektu, 2010 , str. 269-272.
  32. Provozní režimy tlakovodních energetických reaktorů, 1988 , str. 80-116.
  33. Rosatom se rozhodl postavit dva nové bloky v JE Kola . Získáno 7. února 2022. Archivováno z originálu 7. února 2022.
  34. „Po schválení Všeobecného schématu umístění elektrických energetických zařízení do roku 2035“ . Získáno 7. února 2022. Archivováno z originálu dne 12. července 2017.
  35. Instalace reaktoru středního výkonu VVER-600 . OKB "GIDROPRESS" . Získáno 7. února 2022. Archivováno z originálu 7. února 2022.
  36. Středně výkonné reaktorové elektrárny VVER . Získáno 7. února 2022. Archivováno z originálu dne 20. ledna 2022.
  37. Cesta Rosatomem: od těžby uranu po spuštění energetické jednotky (3. ledna 2019). Staženo 6. února 2019. Archivováno z originálu 7. února 2019.

Literatura

Odkazy