Taishan s reaktory EPR a porucha palivových proutků

Čínská jaderná elektrárna Taishan 1-2  je zatím první elektrárnou na světě, která má v provozu dva zdokonalené reaktory EPR (European Pressurized Water Reactor nebo Evolutionary Power Reactor - tlakovodní jaderný reaktor generace III+ vyvinutý francouzskými firmami Areva a EDF ve spolupráci s německým Siemens AG). Historie této elektrárny začala v listopadu 2007, kdy byla podepsána smlouva mezi francouzskou společností Areva  a čínskou společností China General Nuclear (CGN) v hodnotě 8 miliard EUR (9,7 miliard dolarů). Elektrárna leží 140 km západně od Hong Kongu a je ve vlastnictví podniku se společnou majetkovou účastí – TNPJVC – kde CGN vlastní 51 % akcií, EDF 30 % a elektrárenská společnost Guangdong Energy Group 19 %.  Výstavba prvního reaktoru EPR-1750 byla zahájena v roce 2009 a druhého v roce 2010. První blok JE Taishan-1  byl uveden do komerčního provozu v prosinci 2018 a druhý blok v září 2019. Reaktor EPR vyprojektovala společnost Framatome. První blok vstoupil již do druhého palivového cyklu a v současné době je provozován na plném výkonu. Druhý blok dokončil první podrobnou revizi a byl opětovně připojen k síti 10. 6. 

Od samotného začátku komerčního provozu je jaderná elektrárna provozována v souladu s provozní licencí a technickými postupy. Provozní ukazatele obou bloků jsou v souladu s požadavky jaderné bezpečnosti a technickými specifikacemi elektrárny. 

V jádře platí: Bezpečnost především! 

Dne 13. 6. ohlásila společnost CGN, že první blok  je provozován na plném výkonu a že nedošlo k žádnému úniku radiace do okolí elektrárny.  Prohlášení reagovalo na zprávu médií, že v provincii Guang Dong došlo k úniku radioaktivity. 14. 6. francouzská společnost EDF prohlásila, že byla informována o zvýšené koncentraci určitých vzácných plynů v primárním okruhu JE Taishan-1.  Konstatovala ale, že se jedná o známý fenomén, se kterým se počítá v provozních procedurách reaktoru. Ke zprávě médií se rovněž vyjádřil čínský úřad pro  jadernou bezpečnost NNSA (National Nuclear Safety Administration), který poznamenal: „Zvýšení specifické aktivity chladiva v primárním okruhu je způsobováno poškozováním palivových proutků (fuel rods)“.  Podrobněji se k tomuto problému vyjádřil mluvčí NNSA, který uvedl, že „Vlivem nekontrolovatelných faktorů, jako je výroba paliva, jeho doprava, zavážení do reaktoru, atd., je porušení malého počtu palivových proutků při provozu jaderné elektrárny v podstatě nevyhnutelné a jedná se o běžný fenomén. Podle údajů z mnoha jaderných elektráren ve světě při takovém drobném poškození palivových proutků může jaderná elektrárna pokračovat v provozu. Při dodržování technických specifikací je provozní bezpečnost JE i nadále zaručena."

Francouzská EDF uvedla, že rozhodnutí o odpojení první jednotky jaderné elektrárny Taishan v čínské provincii Kuang-tung po dobu vyšetřování problému s palivem leží na provozovateli elektrárny, a že podle provozních postupů pro své vlastní francouzské jednotky by provoz EPR dočasně zastavila, aby bylo možné provádět inspekce a přijmout nápravná opatření. EDF zároveň také uvedla, že chemické složení vody primárního okruhu v Taishanu 1 zůstává v mezích povolených regulačních hodnot. 

Čínský úřad pro jadernou bezpečnost 

16. června čínský Národní úřad pro jadernou bezpečnost (NNSA) potvrdil, že zvýšení koncentrace vzácných plynů v primárním okruhu EPR Taishan 1 souvisí s několika poškozenými palivovými proutky. NNSA odhadla, že z více než 60 000 palivových proutků v aktivní zóně JE Taishan 1 má asi pět pravděpodobně poškozené pokrytí. Aktivní zóna Taishan 1 obsahuje 241 palivových sestav, z nichž každá je vyrobena z 265 palivových proutků. Podíl poškozených palivových proutků je tedy nižší než 0,01 % z celkového počtu, což je mnohem méně než maximální přípustné poškození palivové vsázky předpokládané v projektu (0,25 %). Podle údajů, které má EDF k dispozici, zůstávají radiochemické parametry vody primárního okruhu pod regulačními prahovými hodnotami platnými pro JE Taishan, což jsou prahové hodnoty stanovené v souladu s mezinárodními postupy.

Další analýza po odstavení reaktoru by určila, zda jsou všechny poškozené palivové tyče součástí jedné palivové sestavy nebo patří do různých sestav. 

Důležité je, že nedošlo k úniku radioaktivity do okolí JE.  Zvýšení radioaktivity v primárním okruhu je něco zcela odlišného od jaderné havárie s únikem radioaktivních látek do okolí. Pokrytí palivových článků představuje jen jednu z mnoha bariér proti úniku radioaktivity. Další z nich je tlaková nádoba, primární okruh jaderné elektrárny, reaktorová budova a konečnou bariéru tvoří kontejnment jaderné elektrárny. 

Vysvětlení problému 

Jaderné palivo pracuje ve velmi drsném prostředí, kde jsou vysoké teploty, chemická koroze, radiace, fyzikální stresy atd., což vše působí na integritu palivového článku. Životnost palivového článku v aktivní zóně reaktoru je proto stanovena  hloubkou vyhoření paliva. Při jejím dodržení je riziko poruchy stále ještě nízké. O poruše mluvíme, když je ochranný plášť palivového proutku narušen například trhlinou a radioaktivní materiál uniká z keramické palivové pelety do chladicí vody reaktoru.  Radioaktivní materiály, které mají největší tendenci unikat netěsnostmi v plášti, jsou hlavně plynné produkty štěpení a prchavé  prvky, jako je krypton, xenon, jod a cesium.  Netěsnosti paliva nepředstavují velké bezpečnostní riziko  pro elektrárnu, ale  mohou ohrozit  její ekonomiku. Proto se chladicí voda reaktoru neustále monitoruje hlavně  s ohledem na uvedené plyny. Podle Mezinárodní agentury pro atomovou energii ve Vídni (IAEA) je průměrný výskyt těchto poruch asi 14 netěsností na milion palivových proutků.

 Prameny:   World Nuclear News, 14.6.2021: Chinese EPR experiences „performance issue“.

                  World Nuclear News, 16.6.2021:  Fuel failure confirmed at Taishan -1.