Atomerőmű, 1991 (14. évfolyam, 1-12. szám)
1991-12-01 / 12. szám
2 ATOMERŐMŰ Milyen erőművet építsünk? 2. Atomerőmű-létesítési ajánlatok I. Előző számainkban az erőműépítés kérdéseinek vizsgálata során felmerülő fontosabb szempontokról és nehézségekről próbáltam összefoglalót adni. A teljességről le kellett mondani, mert lehet, hogy így is túlságosan megterheltem vele a Tisztelt Olvasót. Az atomerőművekről több szó esett, mint a többiekről. Ennek oka nem részrehajlás, hanem egyszerűen csak az, hogy az atomerőmüvekkel kapcsolatos kérdésekkel együtt élünk, ezért kicsit mehezebb volt rövidre fogni a mondanivalómat. A következőkben csak az atomerőmű építési ajánlatokat tudom ismertetni. Más típusú erőművekre érkezettszámos ajánlat ismertetésére nem vállalkozhatunk, mert azokat jelenleg nem ismerjük a bemutatáshoz szükséges mértékben. A CANDU-3 ajánlat Betű- és időrendi sorolás szerint egyaránt az Atomic Energy of Canada Ltd. (AECL) ajánlatával kezdjük a bemutatást. 1989. második felében az AECL, MVMT és ONTARIO HYDRO (OH) együttműködése keretében egy előzetes megvalósíthatósági tanulmány készült Canadian Deuterium Uranium (CANDU) típusú reaktorral működő blokkok magyarországi alkalmazhatóságának vizsgálatára. A tanulmányban több 450, illetve 750 MW teljesítményű blokk telepítésének lehetőségeit vizsgálták meg. Ennek az első lépésnek folytatásaként 1991. októberében AECL a Magyarországon várható igényekhez leginkább illeszkedő, az előzetes tanulmányban is szereplő új CANDU-3 tervre alapozott javaslatot adott át. Az AECL-ről röviden csak annyit, hogy tevékenysége átöleli Kanada minden nukleáris ipari tevékenységét az uránbányászattól a kutatásokon, izotóptermelésen, erőműtervezésen át a radioaktív hulladékok végleges elhelyezési módjának kidolgozásáig. 1952-ben alapították a kanadai atomenergetikai kutatásokra. Tevékenységének eredményeképpen 1962-ben üzembe helyezték az első kanadai villamosenergia-termelő 25 MW teljesítményű atomerőművet. Ezt követte az a nagyszabású CANDU-program, mely során 24 ilyen típusú blokkot helyeztek üzembe eddig a világon. A blokkok átlagos teljesítménye 600 MW, a legkisebb 137 MW, a legnagyobb 935 MW teljesítményű. Összteljesítményük 14430 MW. Ezenkívül építés alatt van még 9 blokk, további 7260 MW teljesítménnyel. Kanadán kívül Koreában, Indiában, Argentínában üzemelnek CANDU-blokkok. Az épülő 9-ből 5 Romániában épül. Most tekintsük át általánosan a CANDU-típusú reaktorok legfontosabb jellemzőit és felépítését. A CANDU-típusú reaktorok nyomott nehézvíz hűtésű nehézvíz lassító közeggel (moderátor) épített reaktorok. Az atomerőművek reaktorainak túlnyomó többsége számos ok miatt „lassú” neutronokkal működik. A maghasadáskor kilépő neutronok energiájának csökkentésére legalkalmasabb anyagok a nehézvíz, a közönséges víz, a grafit és a berillium. A legelterjedtebbek a könnyűvizes reaktorok, mert a víz nemcsak jó lassítóközeg, de kiváló hűtőközeg és páratlanul olcsó is. Felhasználásával viszonylag egyszerű és nem túl nagy geometriai méretű reaktorok készíthetők. A könnyűvíz hátránya, hogy a felsorolt moderátorként alkalmazott anyagok közül a neutronelnyelő tulajdonsága a kegkedvezőtlenebb. Ennek az a következménye, hogy a könnyűvizes reaktorok üzemanyagában a könnyen hasítható U23 izotóp részarányát a természetes 0,7%-ról 2-4% közötti szokásos értékekre kell dúsítani. A lehető legkedvezőbb tulajdonságokkal rendelkező moderátor a nehézvíz és hűtőközegnek is kiváló. Segítségével természetes urán üzemanyaggal működő reaktort lehet építeni. A nehézvizes reaktor üzemanyag-feltöltéséhez az azonos teljesítményű könnyűvizeshez képest kevesebb nyers urán szükséges és nincs dúsítási költség, ezért az egységnyi termelt energia üzemanyagköltsége megközelítőleg fele a könnyűvizesének. További figyelemre méltó körülmény, hogy a könnyűvizes reaktorokból kikerülő „kiégett” üzemanyag-maradék hasadóanyag-tartalma bőségesen elegendő egy nehézvizes reaktor működéséhez. Természetesen nem lehet az üzemanyagot csak úgy átrakni az egyikből a másikba. Pihentetés és újrafeldolgozás után - melynek során csak a nemkívánatos salakanyagot kellene kivonni - várhatóan kedvező áron lehetne majd CANDU-üzemanyagot előállítani belőlük. Mint ahogyan az gyakran lenni szokott, itt is kerül valami a mérleg másik oldalára is. Ez legnagyobb CANDU gőzvezetékek PWR gőzvezetékek S nehézvíz hőhordozó □ nehézvíz moderátor térfogatkiegyen-EJ könnyűvíz-gőz □ körmyüvíz "aps" y0tftela» IÜ könnyűvíz hőhordozó reaktor és moderátor A nukleáris gőzfejlesztő rendszerek vázlata REAKTOROK CANDU PWR részben a 99% tisztaságú nehézvíz biztosításával függ össze. A természetes vízben a nehézvíz részaránya 1:7000. A kiválogatáshoz speciális, energiaigényes üzemre van szükség. Ezért a nehézvíz nem tartozik az olcsó segédanyagok közé. A könnyűvizes reaktoroknál megszokotthoz képest határozottabban merül fel a szivárgások és veszteségek minimalizálásának kérdése, fokozott a követelmény a berendezések tömörségével szemben. A feltöltéshez szükséges kb. 400 m3 nehézvízmennyiség 1-2%-a alatt kell tartani az éves veszteségeket. A reaktor szerkezete jelentősen eltér a nyomott könnyűvizes reaktorokétól (PWR), ennek ellenére sok hasonlóság is van, ha a nukleáris gőztermelő rész egészét nézzük, amint az a mellékelt ábrán is látható. A reaktor egy fekvő, hengeres tartály, amely a kisnyomású és alacsony hőmérsékletű nehézvíz-moderátor befogadására szolgál. A tartályba, annak hossztengelyével párhuzamosan annyi átmenő csövet építenek be, ahány üzemanyag-csatornára van szükség. Ezek száma teljesítménytől függően 232 és 480 db között szokott lenni. A szabályozás és védelem rúdjainak bevezetésére szolgáló csövek felülről a hengerpaláston át hatolnak be a henger belsejébe. A vízszintes csövekbe helyezik a nyomott nehézvíz hűtőközeg nyomására (88-100 bar) méretezett üzemanyag-csatornákat. A csatornák vége különlegesen kialakított dugókkal zárható. A csatornák és a hűtőközeg gyűjtő- és elosztó „fejek” közötti kapcsolatot egyedi, kis átmérőjű vezetékek biztosítják. A gyűjtő- és elosztókollektorok utáni rész lényegében azonos felépítésű, mint a nyomott könnyűvizes erőművek esetén. A reaktor szerkezetéből egy sor érdekes tulajdonság következik. Csak a legfontosabbakat említjük: A reaktor üzemanyaga üzem közben folyamatosan átrakható. így átrakás miatt nem kell leállni, az üzemanyag igen jól kiégethető, nincs szükség nagy kezdeti tartalékra. A moderátor és a hűtőközeg szétválasztása ugyan bonyolulttá teszi a hőhordozórendszert, de az így állandó alacsony hőmérsékleten tartható moderátor a reaktor biztonsága szempontjából kedvező. A reaktortartályt nem kell nagy nyomásra méretezni. Nincs a könnyűvizes reaktorok vastagfalú tartályára jellemző 30-40 éves élettartam korlát. A fűtőelem-csatornákat pedig szükség esetén 180 napos leállás alatt mind ki lehet cserélni. A nyomástartó-csatornák szilárdságának biztosítása nem nehéz feladat, alkalmazhatók reaktorfizikai szempontból kedvező anyagok, ami a CANDU- programban mindig kiemelt hangsúlyt kapott. ‘ A CANDU-típusú reaktorokkal működő erőművek szekunderkörének (turbinagépház) felépítése megegyezik a nyomott könnyűvizes-reaktorok szekunderkörében szokásossal. Annak, aki a PWR-ekhez szokott, eleinte nagyon idegennek tűnhet a CANDU, de közelebbről megismerve, könnyű vele megbarátkozni. A CANDU-blokkok igen jó üzemviteli és biztonsági jellemzőkkel rendelkeznek. A teljesítmény-kihasználási tényező alapján felállított sorrendben az első 10 között évek óta általában több CANDU-blokk is szerepel. Alkotói igen elégedettek vele, és bizonyára méltán büszkék rá. A CANDU-3 terv legfontosabb jellemzői A CANDU-3 az eddig összegyűlt összes CANDU építési és üzemeltetési tapasztalat felhasználásával készített új terv, ami magában foglalja a számítógépes tervezés, a modul elven történő felépítés, az elektronika és a telepítés legújabb elveit. Engedélyezése Kanadában 1992-ben várható. Az első kanadai CANDU-3 blokk várhatóan még az évtized vége előtt üzembe lép. Villamos teljesítménye 450 MW. Jellemzője az optimálisra egyszerűsített felépítés, a könnyű karbantarthatóság. A biztonság és biztonságot támogató rendszereket külön szeizmikus szempontból minősített, külső hatások ellen védett épületben helyezték el és mindezt környezetvédelmileg is minősítették. Kiemelkedően nagyfokú előgyártással és előszereléssel összehangolt moduláris a felépítése. Ennek köszönhetően az építéséhez optimális körülmények között 35 hónap is elegendő lehet (az első betonozástól). Természetesen ez kiváló előkészítést és lebonyolítást, pontosan teljesítő gyártókat és vállalkozókat feltételez. A terv nagymértékben telephelyfüggetlen, az elrendezést optimálisan oldották meg az egyblokkos és többblokkos megoldásokra egyaránt. Az erőmű sok berendezése viszonylag könnyen gyártható, így a magyarországi vállalatok részvétele a létesítésben meghaladhatná az 50%-ot is AECL becslése szerint. Még az üzemanyag is gyártható lenne nálunk. A CANDU-3 terv magas színvonalon elégíti ki az atomerőművekkel szemben támasztott korszerű követelményeket. Az AECL javaslatának értékelése, a gazdaságossági kérdések vizsgálatát is beleértve, még tart. (folytatjuk) Papp S.
