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:
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 |
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.
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] .
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] .
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.
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.
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:
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 ] .
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:
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]
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] .
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).
Jaderné reaktory SSSR a Ruska | |||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Výzkum |
| ||||||||||
Průmyslové a dvojúčelové | Maják A-1 AB(-1,-2,-3) AI OK-180 OK-190 OK-190M "Ruslan" LF-2 ("Ljudmila") SCC I-1 EI-2 ADE (-3,-4,-5) GCC PEKLO ADE (-1,-2) | ||||||||||
Energie |
| ||||||||||
Doprava | ponorky Voda-voda VM-A VM-4 V 5 OK-650 tekutý kov RM-1 BM-40A (OK-550) povrchové lodě OK-150 (OK-900) OK-900A SSV-33 "Ural" KN-Z KLT-40 RITM-200 § RITM-400 § Letectví Tu-95LAL Tu-119 ‡ Prostor Heřmánek Buk Topas Jenisej | ||||||||||
§ — reaktory jsou ve výstavbě, ‡ — existuje pouze jako projekt
|
Jaderné reaktory | |||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Moderátor | |||||||||||||||
lehká voda |
| ||||||||||||||
Těžká vodní chladicí kapalina |
| ||||||||||||||
Grafit pro chladicí kapalinu |
| ||||||||||||||
Chybí (na rychlých neutronech ) |
| ||||||||||||||
jiný |
| ||||||||||||||
jiné chladicí kapaliny | Tekutý kov: Bi , K , NaK , Sn , Hg , Pb Organické: C 12 H 10 , C 18 H 14 , Uhlovodík | ||||||||||||||
|