APR1000 - jihokorejský reaktor pro Dukovany

KHNP, Korea Hydro and Nuclear Power Company, je jihokorejská státní společnost s téměř 50 lety zkušeností se stavbou a provozem nukleárních elektráren. Dosud se podílela na stavbě 34 reaktorových bloků v Jižní Koreji i v zahraničí. Její vlajkový model, reaktor Generation III+ APR1000, který KHNP navrhlo České republice (a ta jej v tendru vybrala), odpovídá požadovaným technickým parametrům reaktorů generace III+. Konstrukce reaktoru splňuje nejpokročilejší bezpečnostní kritéria, jako jsou například pasivní bezpečnostní systémy, které byly zavedené po havárii ve Fukušimě, požadavky na ochranu před kybernetickým útokem a dvojitý kontejnment a ochrana proti nárazu velkých komerčních letadel.

KHNP se ucházela o dostavbu Dukovan již od roku 2016, kdy poprvé představila svůj návrh reaktoru. Ve výběrovém řízení vyhověla všem podmínkám českého projektu s vlastním moderním reaktorem APR1000 o výkonu 1 000 megawattů. Je to upravený a optimalizovaný reaktor APR1400 generace III+.  APR1000 také využívá stejný chladicí systém reaktoru jako typ OPR1000, kterého v Koreji pracuje dvanáct bloků. Technologie APR1400 má certifikace od amerického regulátora NRC z roku 2017 a evropské EUR (European Utility Requirements) z roku 2019, což dokazuje, že splňuje nejpřísnější mezinárodní technická kritéria a umožňuje stavět tento typ reaktoru v USA i v Evropě. Navíc požádala KHNP o certifikaci EUR i pro nový APR1000 a získala ji v březnu 2023. 

APR1000 (Advanced Power Reactor) 

Tento pokročilý vývojový tlakovodní reaktor o výkonu 1 050 MW_e byl vyvinut na základě osvědčeného projektu tzv. Korejského standardu – OPR1000 (Optimum Power Reactor) se zahrnutím bezpečnostních prvků projektu APR1400. Je založen na zkušenostech, které byly nashromážděny při vývoji, výstavbě a provozu OPR1000 a dále využívá nejmodernější technologii a mnoho pokročilých bezpečnostních funkcí z projektu APR1400. 

Primární okruh

Primární okruh APR1000 má dvousmyčkové uspořádání. Na každé smyčce je jeden parogenerátor a dvě hlavní cirkulační čerpadla (HCČ). Na každé studené větvi je jedno HCČ. Dvousmyčkové uspořádání se čtyřmi hlavními cirkulačními čerpadly je osvědčený koncept převzatý z tzv. Korejského standardu OPR1000. Primární okruh je projektován na tepelný výkon 2 815 MW_t a produkuje tak v generátoru elektrický výkon 1 050 MW_e. Kompenzátor objemu je připojen na jednu ze dvou horkých větví. Parogenerátory jsou vertikálního typu s U-trubkami s integrovaným ekonomizérem. Kvůli přirozené cirkulaci jsou parogenerátory umístěny výše než reaktorová nádoba. 

Aktivní zóna

V aktivní zóně je 177 palivových souborů a 73 či více řídicích souborů. Palivový soubor obsahuje 236 palivových proutků ve čtvercové matrici 16×16, 4 řídicí trubky a jednu měřicí trubku. Palivem je nízko obohacený uran ve formě palivových keramických peletek oxidu uraničitého hermeticky uzavřených v palivových proutcích. Aktivní zóna je projektována pro palivovou kampaň 18 až 24 měsíců. Zóna je uzpůsobena na palivovou vsázku s obsahem až 30 % palivových proutků s MOX palivem. 

Bezpečnostní systémy

Projekt APR1000 zahrnuje několik pokročilých bezpečnostních prvků, například fluidní zařízení v hydroakumulátorech, systém chlazení taveniny, pokročilý bezpečnostní systém odtlakování a systém pro zvládání a zmírňování následků po těžkých haváriích. Bloková dozorna je plně přizpůsobena lidskému faktoru a rozhraní člověk-stroj je plně digitalizované. Konstrukční bezpečnostní prvky jsou určeny ke zvládání následků a průběhu nepravděpodobných událostí, jako jsou například LOCA (Loss of Coolant Accident - havárie se ztrátou chladiva), SLB (Steam Line Break - přetržení parovodu) apod. Bezpečnostní systémy dále slouží ke kontrole a zmírnění nehod a k udržení bezpečnostních limitů pod stanovenou hranicí. V projektu APR1000 jsou například tyto:

• Havarijní systém chlazení aktivní zóny (SIS - Safety Injection System) - slouží k chlazení aktivní zóny při událostech se ztrátou chladiva.
• Havarijní systém odvodu tepla (SCS - Shutdown Cooling system) - slouží ke snížení teploty primárního média po odstavení z teploty v horké smyčce na teplotu pro zavážení paliva.
• Sprchový systém kontejnmentu (CSS - Containment Spray System) - slouží ke snížení teploty a tlaku v kontejnmentu v důsledku nehod spojených se ztrátou chladiva.

Bezpečnostní systémy jsou jak fyzicky tak i elektricky odděleny do čtyř nezávislých divizí, kdy pro dostatečné zafungování a spuštění bezpečnostního systému stačí jedna z nich. 

Uspořádání

Obecné uspořádání projektu APR1000 bylo vypracováno pro koncept jednoho bloku a bylo rozšířeno na dvoublokový koncept. Hlavní budovy APR1000 zahrnují reaktorovnu (Reactor Containment Building), budovu pomocných provozů (Auxiliary Building), spojovací budovu (Compound Building), strojovnu (Turbine Generator Building), budovu pro nakládání s palivem (Fuel Handling Building) a budovu pro dieselgenerátory (Emergency DGS Building). Spojovací budova slouží ke vstupu do kontrolovaného pásma, pro nakládání s radioaktivními odpady a při dvoublokovém uspořádání slouží pro oba bloky. 

Historie korejské jaderné energetiky 

Jižní Korea se stala členem IAEA v roce 1957, v následujícím roce byl schválen Atomový zákon a roku 1959 byl vládou ustanoven Úřad pro Atomovou Energii. Prvním reaktorem byl v roce 1962 malý výzkumný reaktor. O deset let později začala výstavba prvního jaderného reaktoru Kori 1 (od r. 2017 je již trvale odstaven). Kori 1 postavil „na klíč“ americký Westinghouse a jednalo se o tlakovodní reaktor typu WH 60 o výkonu 607 MW_e. Během 80. let 20. století zahájila Jižní Korea program k dosažení technologické soběstačnosti, jehož výsledkem byl vlastní projekt tlakovodního reaktoru OPR1000. Do výstavby jaderných elektráren se začaly zapojovat lokální firmy se zkušenostmi od zahraničních dodavatelů. Ke konci roku 2010 byly k síti připojeny celkem čtyři bloky OPR1000 a dalších 6 bylo připojeno do konce roku 2012. Nyní má Korea v provozu celkem 10 bloků OPR1000. V roce 1994 začala Jihokorejská republika vyvíjet projekt reaktoru třetí generace APR1400, který byl v květnu roku 2002 schválen Jihokorejským státním úřadem. Vychází z koncepce Combustion Engineering (C-E) System 80+ (může tedy spalovat MOX palivo). Konstrukce prvních dvou domácích reaktorů třetí generace začala v roce 2008 v Shin-Kori (Shin znamená korejsky „nový“). Shin-Kori 1 a 2 byly uvedeny do provozu 2011 a 2012, Shin-Kori 3 v prosinci roku 2016, Shin-Kori v r. 2019. Další reaktory typu APR1400 se staví: v lokalitě Shin-Kori jsou to bloky 5&6 a v lokalitě Shin-Hanul 1&2. 

Korejské aktivity v zahraničí

Čtyři reaktory APR1400 si vybraly v otevřeném tendru Spojené arabské emiráty pro lokalitu Barakah. Byl to první zahraniční export Koreje. Byly postaveny včas a za domluvenou cenu, přestože Korea musela vyřešit problém s chlazením - Arabské moře má totiž mnohem vyšší teplotu, než moře kolem korejského poloostrova, pro kterou byl reaktor vyprojektován.

Polsko si vybralo Jižní Koreu jako partnera pro výstavbu druhé jaderné elektrárny v zemi. Vládní představitelé z Polska a Jižní Koreje a zástupci energetických podniků v Soulu podepsali předběžnou dohodu o spolupráci při výstavbě jaderné elektrárny ve městě Patnów na jihozápadě Polska. Elektrárna by měla využívat jihokorejské jaderné reaktory APR1400 s výkonem 1 400 megawattů. (První svou jadernou elektrárnu postaví Polsko ve spolupráci s americkou firmou Westinghouse.)

KHNP spolupracuje s rumunskou společností Nuclearelectrica na projektu Tritium Removal Facility (CTRF) v jaderné elektrárně Cernavoda. Zařízení odstraňuje tritium, izotop vodíku, z těžké vody použité v rumunských reaktorech jako chladivo. CTRF bude první svého druhu v Evropě a třetí na světě. 

KHNP mimo jiné sestavila energetický plán výzkumu a vývoje v jaderném průmyslu a dosáhla technologické nezávislosti u několika nezanedbatelných položek, dříve dodávaných z USA - například cirkulační čerpadlo či měřicí systém reaktoru. KHNP tak není, pokud jde o zahraniční export, technologicky ani politicky vázána jiné zemi.

Podíl českých firem

Pro výstavbu Dukovan II navázala KHNP partnerství se zhruba 160 českými společnostmi, které se pohybují v oblasti jaderného průmyslu, a chystá se je zapojit do svého dodavatelského řetězce s možností rozšíření spolupráce i na dalších zahraničních projektech. Se 38 z nich již uzavřela memoranda o spolupráci a seznam plánuje dále rozšiřovat. Bude to pro obě země přínosem – lokální dodávky velkých zařízení pomohou snížit náklady na dopravu a zároveň posílí výrobní kapacity místních firem, což přispěje k úspěšnému dokončení projektu. Komplexní stavby jako jaderné elektrárny jsou totiž závazkem, který po dokončení pokračuje dál; takové partnerství je dlouhodobého charakteru. Korea se také věnuje od začátku svého působení v České republice podpoře místní komunity v okolí Dukovan a chce ve spolupráci pokračovat i v nadcházejících letech.

Zdroje:  KHNP, Wikipedia