Evropský reaktor připravený na míru pro JE Dukovany
Jedním ze tří zájemců o dostavbu jaderné elektrárny Dukovany je francouzská společnost EDF, jediný evropský dodavatel, který se do tendru na výstavbu nového jaderného bloku v Dukovanech přihlásil.
Komerční jaderný program EDF sahá do roku 1963 a dnes je s 56 reaktory firmou, která provozuje největší počet jaderných reaktorů na světě. Na konci listopadu 2022 předala nabídku na výstavbu 5. reaktoru v jaderné elektrárně Dukovany a my se můžeme blíže podívat na základní technické parametry nabízeného reaktoru EDF.
EPR – EPR2 – EPR1200
Na základě zkušeností při stavbě a přípravě bloků EPR (Evropský tlakovodní reaktor – European Pressurized Water Reactor) – jako jsou OL3, FA3, Taishan 1,2 a HPC 1,2 – vyvíjí francouzská státní společnost EDF optimalizovanou variantu EPR2, která je jednodušší a umožňuje zkrátit dobu výstavby a snížit náklady na stavbu. Stejně jako EPR, tak i EPR2 má čtyři smyčky v primární části. Mezi nejdůležitější zjednodušení patří nahrazení dvojitého kontejnmentu jednoduchým s ocelovým pláštěm a snížení počtu bezpečnostních systémů ze čtyř na tři.
Pro Dukovany je podle požadavků ČEZ připraven blok EPR1200, výkonově menší verze bloku EPR/EPR2. Pro bloky EPR1200 byl použit stejný projekt, stejný přístup k bezpečnosti a stejné materiály, které již získaly licenci a certifikáty z projektů v čínské elektrárně Taishan 1, 2 a britské elektrárně Hinkley Point C, aby bylo možné v co nejvyšší míře využít všechny osvědčené prvky a zařízení bloků EPR.
Součástí strategie EDF je, aby po celé Evropě vyrostla řada těchto reaktorů, což přinese důležitou synergii, ze které budou těžit všechny země, které technologii EPR využívají, např. v provozních otázkách, díky sdílení osvědčených postupů, geografické blízkosti a evropskému prostředí, jež dobře známe a ve kterém působíme. Aktuálně zvažuje reaktory EPR vedle Česka také Polsko, Slovinsko či Nizozemí, staví se ve Velké Británii, dokončují ve Francii a Finsku.
Projekty francouzských jaderných bloků EPR (1650) vycházejí ze starších provozovaných typů (900, 1300, 1450), které mají certifikované režimy „Load Following“ (režim rozšířeného řízení výkonu), tzv. „Extended Load-Following“, a pochopitelně režim řízení frekvence „Frequency control“. Všechny tyto režimy výrazně zvyšují provozní flexibilitu jaderných bloků, včetně dodávek služeb výkonové rovnováhy a kompenzace proměnlivých výkonů obnovitelných zdrojů energie (OZE).
Vzhledem k energetickému zdrojovému mixu Francie a požadavkům provozovatele její přenosové soustavy je možné konstatovat, že flexibilita francouzských jaderných bloků je nejvyšší ze všech bloků na světě.
Pomalejší turbína – vyšší výkon
V České republice se zatím v jaderných elektrárnách využívaly výhradně rychloběžné turbíny se zhruba 3000 ot./min. Moderní elektrárny s výkonem 1200 MWe a vyšším však využívají pomaloběžné turbíny s polovičním počtem otáček (1500 ot./min). S takovou počítá EDF i pro nový reaktor v Dukovanech.
Přínosy pomaloběžných turbín totiž zásadně vítězí nad některými jejich nevýhodami. Jde především o velké rozměry a hmotnost či třeba horší dynamické vlastnosti. Hlavně však mají pomaloběžné turbíny přirozeně vyšší vnitřní účinnost díky použití delších, protáhlejších lopatek s vyšší aerodynamickou účinností a celkově nižší ztráty způsobené sekundární stěnou. Rozdíl v hrubém výkonu na svorkách generátoru mezi těmito dvěma typy turbín je obecně považován za +3 až +4 % ve prospěch poloviční rychlosti – u výkonové třídy 1200 MW to představuje o 36 až 48 MWe více.
Důležitým aspektem je i to, že turbíny Arabelle, které EDF pro Dukovany plánuje, jsou konstruovány a realizovány s odběrem páry pro dálkové vytápění. Nyní probíhají intenzivní jednání mezi Ministerstvem průmyslu a obchodu ČR, ČEZ a Teplárnami Brno o realizaci dálkového horkovodu z Dukovan, který by měl být využíván po mnoho desítek let, tedy dlouho po roce 2036/2038, kdy bude nový blok EDU 5 uveden do provozu.
Vyšší stabilita dodávek
Výhodou pomaloběžných turbín je také velká hodnota rotační setrvačnosti hřídele generátoru parní turbíny, která je prospěšná pro stabilitu sítě. Během elektrických poruch v síti, jako je třeba náhlý pokles síťového napětí, má rychlost rotace turbínového generátoru tendenci se zvyšovat, protože ze sítě již není žádný odporový moment. Když otáčky hřídele dosáhnou určité prahové hodnoty (typicky 110 % jeho nominálních otáček), je třeba generátor odpojit od sítě. Turbíny s poloviční rychlostí mají 6 až 8krát větší rotační setrvačnost než řešení s plnou rychlostí, proto se jejich rychlost při narušení sítě zvýší pouze pomalu, a mohou tedy zůstat připojeny k síti déle.
To je důležité nejen pro provozovatele elektrárny, ale zejména pro provozovatele přenosové sítě, protože díky tomu může mnohem rychleji a přesněji regulovat množství elektřiny v síti. V Evropě musí být dodržována pravidla provozování propojené Evropské soustavy ENTSO-E (European Network of Transmission System Operators for Electricity), která sdružuje evropské provozovatele přenosových soustav elektřiny.
Simulátory a trénink řízení provozu
Bloky EPR využívají plnorozsahové simulátory vyvinuté francouzskou společností Corys. Její simulační technologie umožňují inženýrům, programátorům i technikům identifikovat problémy a validovat nápravná řešení od nejranější fáze vývojového cyklu. Poskytnutím virtuálního pohledu na dynamické chování komplexních systémů jaderných elektráren v jejich plném provozním rozsahu a měnících se podmínkách lze zabránit nákladným a časově náročným revizím během projektu, výstavby a uvedení do provozu.
V simulátoru lze také jednoduše testovat provozní scénáře s vysokou věrností, včetně modelování ztráty napětí až do úplného výpadku typu blackout. Za posledních 25 let společnost Corys vyvinula a dodala zákazníkům 190 tréninkových simulátorů plného rozsahu.
Ing. Petr Neuman, Ph.D.
NEUREG sdružení, senior konsultant v energetice
člen Spolku Jaderní Veteráni (F.NV)
Foto: EDF
145
