Dne 21. listopadu byla v Plzni
novinářům poprvé předvedena
maketa kazety palivového souboru
TVSA-T pro JE Temelín. Do České
republiky byla dodána k provedení
hydraulických zkoušek.
Provedou je experti ŠKODA JS.
Ruské zdokonalené jaderné palivo
TVSA-T má od roku 2010 nahradit
v Temelíně dodávky od americké
firmy Westinghouse.
TVSA-T je modifikací zdokonaleného
ruského paliva TVSA pro
reaktory VVER-1000. Vyznačuje
se zvýšenou provozní spolehlivostí
a odolností vůči deformacím, a to
díky řadě nových konstrukčních
vylepšení (včetně tzv. výztužných
úhelníků, mísicí mřížky a integrovaného
záchytného filtru v koncové
části souboru). V souborech se používá
uran-gadoliniové palivo, které
zajišťuje možnost regulace výkonu
jaderné elektrárny, tedy provoz se
změnou výkonu reaktoru.
Palivo TVSA má za sebou od roku
1998 úspěšný provoz na Kalininské
JE v Rusku. V současnosti je více než
60 % reaktorů VVER-1000 (celkem
16 energetických bloků v Rusku, na
Ukrajině a v Bulharsku) provozováno
s palivem TVSA. Umožňuje zavádět
moderní palivové cykly a zkrátit
dobu potřebnou pro výměnu paliva
v aktivní zóně reaktoru a tím i dobu
potřebnou pro odstavení bloku. Zároveň
dovoluje zmenšit objem použitého
paliva a prostor pro jeho uskladnění.
Palivový soubor tvoří šestihranná
konstrukce o délce 4570 mm. Uvnitř
korpusu jsou upevněny palivové
proutky zaplněné tabletami dioxidu
uranu. Celková hmotnost jednoho
souboru je 750 kg, z toho připadá na
UO2 527 kg. Testovací maketa se liší
od palivového souboru pouze tím,
že tablety uvnitř palivových proutků
nejsou vyrobeny z uranu, nýbrž
z olova.
Dodaná maketa již absolvovala úplný
cyklus náročných mechanických,
tepelných a hydraulických zkoušek
v RF ve Výzkumném strojírenském
konstrukčním ústavu I. I. Afrikantova
(OKBM) v Nižném Novgorodu.
Nyní se jejich výsledky ověří ve
ŠKODA JS a pak budou poskytnuty
Státnímu úřadu pro jadernou bezpečnost
pro licencování nového paliva.
Maketa slouží ke dvěma účelům.
Prvním jsou zkoušky odolnosti konstrukce
– tepelné, mechanické (kupř.
vibrační) a hydraulické. Druhým je
příprava personálu v elektrárně, který
se musí naučit s palivovým souborem
nového typu správně manipulovat
při zavážce a vyvážce paliva. Srovnávací
hydraulické zkoušky makety
jsou zároveň důležitým testem kompatibility
palivových souborů firem
Westinghouse a TVEL. Při zavážení
paliva budou (po přechodnou dobu)
část zavážky tvořit palivové soubory
americké výroby a část ruské palivové
soubory. I v tomto případě však
musí chladivo (voda) rovnoměrně
proudit aktivní zónou reaktoru.
V Plzni se srovnávací hydraulické
zkoušky makety provedou rovněž
proto, že tu je k dispozici speciální
zkušební zařízení - hydraulická smyčka.
V letech 1993-94 zde absolvovaly
hydraulické zkoušky i palivové
soubory pro Temelín od firmy Westinghouse.
Výsledky hydraulických
zkoušek obou palivových souborů
bude proto možné přesně porovnat.
Zkoušky makety proběhnou v Plzni
od prosince do března příštího roku.
Po jejich ukončení se maketa převeze
zpět do Ruska, kde projde důkladnou
kontrolou. Na podzim roku 2008 pak
bude dopravena zpět do ČR na JE
Temelín, kde se s ní budou učit manipulovat
pracovníci. Zároveň proběhnou
zkoušky řídicích tyčí regulace
výkonu reaktoru.
TVEL zvítězil v roce 2006 v mezinárodním
výběrovém řízení na
dodávky paliva pro českou jadernou
elektrárnu v Temelíně. Palivové soubory
TVSA-T budou dodávány od
roku 2009. Se zavážením do reaktoru
se počítá v roce 2010. Výrobcem
jaderného paliva je Mašinostrojitělnyj
zavod (MSZ) v městě Elektrostal
poblíž Moskvy, který patří do korporace
TVEL.
CO JE PALIVOVÝ SOUBOR PRO
JADERNÝ REAKTOR
Palivový soubor je svazek prutů
s jaderným palivem. Jde o mechanickou
konstrukci šestihranného tvaru
o délce zhruba čtyři a půl metru,
která s dostatečnou tuhostí upevňuje
pruty s jaderným palivem tak, aby
odolaly teplotním a hydraulickým
podmínkám jaderné štěpné reakce
uvnitř reaktoru. Palivové soubory
jsou v reaktoru uloženy velmi těsně
s mezerou pouhé 2 mm.
Konstrukce souboru je vyrobena
ze slitiny zirkonia, kovu, který lépe
vyhovuje podmínkám jaderné reakce
než dříve používaná nerezová ocel.
Uvnitř palivového souboru pro reaktor
o výkonu 1000 MW v Temelíně
je paralelně uloženo 312 prutů s palivem
o délce 3,7 metru. Palivový
soubor pro reaktor 440 MW v Dukovanech
má jen 129 prutů o délce 2,5
metru a jeho hmotnost činí přibližně
340 kg.
Pruty jsou hermeticky uzavřené
tenkostěnné trubice ze slitiny zirkonia,
obsahující tablety jaderného
paliva. Tablety jsou v trubicích
uloženy téměř bez vůle a jsou obrobeny
s vysokou tvarovou přesností.
Koncovky trubic jsou po naplnění
heliem zavařeny. Pruty drží v souboru
distanční mřížky, rozmístěné
v pravidelných rozestupech. Otvory
v těchto mřížkách proudí souborem
chladicí voda. Mřížky jsou v palivovém
souboru dvojí: první typ mřížky
upevňuje pruty, druhý typ promíchává
svými výčnělky vodu. Oba typy
mřížek uložené na sobě mají celkovou
výšku 35 mm.
Při štěpné jaderné reakci se v prutech
vyvíjí teplo a také horké plyny.
Pruty a celá konstrukce palivového
souboru jsou mechanicky, tepelně
a hydraulicky namáhány. Teplem se
pak ohřívá voda v primárním okruhu
jaderného reaktoru. Po vyhoření
paliva v palivovém souboru se kazeta
z reaktoru odstraní a nahradí novou,
obvykle při pravidelné obměně části
paliva podle předem stanoveného
harmonogramu odstávek.
ČÍM SE LIŠÍ NOVÉ PALIVOVÉ
SOUBORY PRO TEMELÍN OD
DOSAVADNÍCH?
JE Temelín v současnosti používá
jaderné palivové soubory od americké
firmy Westinghouse. Ta má bohaté
zkušenosti především s palivem pro
západní typy reaktorů, kde mají palivové
soubory čtvercový průřez a liší
se i v některých dalších detailech.
Palivové soubory pro tlakovodní
reaktory ruské konstrukce mají průřez
šestiúhelníkový.
Jaderné palivo v palivových souborech
od americké firmy Westinghouse
při provozu v blocích jaderné
elektrárny Temelín neodolávalo provozním
podmínkám dostatečně a to
způsobovalo jeho nežádoucí deformace
a provozní obtíže. Pokud není
konstrukce souboru dostatečně pevná,
hrozí totiž mechanické deformace
a následné poškození palivových
prutů. Nedostatečně upevněné pruty
v souboru při provozu vibrují v rozsahu,
který může přesahovat projektem
předpokládané hodnoty. Palivové
soubory bylo nutno měnit častěji, než
se předpokládalo, a proto také nebylo
možno plně využít potenciál výroby
reaktoru.
Palivové soubory nového zdokonaleného
paliva TVSA-T od ruské společnosti
TVEL jsou pevnější, jejich
mechanická konstrukce s úhelníky
ze zirkoniové slitiny ve všech rozích
šestihranu je odolnější. Podle výrobce
by neměly nastat po jejich zavezení
do reaktoru žádné potíže. Společnost
TVEL pokračuje v dlouhodobém
programu výzkumu a vývoje nových
zdokonalených druhů jaderného paliva.
Cíl je zřejmý: zvýšit efektivnost
jejich nasazení v jaderných reaktorech
i účinnost přeměny jaderné
energie na teplo a dosáhnout vyššího
výkonu jaderných elektráren.
Hlavním vnějším znakem zdokonalené
konstrukce nového palivového
souboru TVSA jsou výztuhy
po celé délce šestihranného průřezu,
uvnitř konstrukce jsou však také další
zlepšení. Palivový soubor pro Temelín
má například snímatelnou hlavici
umožňující kontrolu těsnosti a případnou
výměnu palivových prutů.
Spodní ukotvovací mřížka sloužící
k upevnění prutů s palivem umožňuje
jejich výměnu a snižuje vibrace
prutů při provozu. Pro palivové soubory
v jiných elektrárnách byla horní
koncovka doplněna trubicemi pro
lepší kontrolu teploty vody na výstupu
z palivového souboru a navíc je
v nich i filtr pro zachycování jemných
částic v chladicí vodě.
KDE A JAK SE V RF JADERNÉ
PALIVO VYRÁBÍ
Prvním krokem k výrobě jaderného
paliva pro lehkovodní reaktory
po získání přírodního uranu je jeho
obohacování vyšším podílem izotopu
235U. Výrobcem tablet jaderného
paliva z prášku dioxidu uranu
je Mašinostrojitelnyj závod (MSZ)
v městě Elektrostal u Moskvy. Tabletami
se pak v automatických linkách
plní pruty jaderného paliva, ze kterých
se sestavují palivové soubory.
Po každé operaci následuje přísná
kontrola, která garantuje vysokou
kvalitu a spolehlivost výrobku.
Mašinostroitelnyj zavod Elektrostal,
(MSZ) patří mezi největší světové
výrobce paliva pro jaderné elektrárny.
Palivové články, vyráběné podnikem,
pracují v každém 8. elektrárenském
bloku provozovaných jaderných elektráren
na světě. Celkem MSZ zásobuje
palivem 57 jaderných reaktorů v 15
zemích Evropy a Asie.
MSZ patří mezi nejstarší podniky atomového
průmyslu Ruska. V roce 1954
na závodě vyrobili palivo pro první
jadernou elektrárnu na světě v Obninsku.
Podnik zvládl technologii a dodal
aktivní zóny pro první ruskou jadernou
ponorku i pro první atomový ledoborec.
Podnik rovněž vyrábí palivové články
pro výzkumné a lodní reaktory, příslušenství
a speciální obaly, jakož i širokou
škálu nejaderných výrobků jako je
metalické kalcium, magnety, nerezové
tenkostěnné trubky.
/kar/
