Atomerőmű, 2002 (25. évfolyam, 1-12. szám)

2002-01-01 / 1. szám

A golyós üzemanyagú moduláris atomreaktor (PBMR)

Az új típusú reaktor fejlesztése a Dél- Afrikai Köztársaságban folyik az ESKOM áramtermelő cég égisze alatt. E típus ötlete még régebben, Németországban született, a 80-as években építettek is egy 15 MWe teljesítményű kísérleti blokkot, de a csernobili baleset és az utána következő nukleáris recesszió elfeledtette a témát.

A PBMR hélium-hűtésű, grafit moderátoros, magas hőmérsékletű atomreaktor. Tartálya 20 m magas, 6 m átmérőjű, belülről 60 cm vastag grafitréteggel van kibélelve. A reaktor aktív zónájában az üzemanyag mintegy 330 ezer, 6 cm átmérőjű, urán-dioxidot tartalmazó golyó formájában van jelen, ezen kívül még 110 ezer, szintén 6 cm átmérőjű tiszta grafit golyó van az aktív zónában, amelyeknek neutronlassító szerepük van. Az üzemanyag-golyók urántöltetében folyik a hasadási láncreakció, s innen szabadul fel az energiatermelésre hasznosított hő. A hőt a tartályon átáramló héliumgáz veszi át, ettől felmelegszik, nyomása megnő, és mint nagy nyomású gáz közvetlenül egy gázturbinát hajt. A gázturbina pedig hajtja a vele közös tengelyen levő villamos generátort, amely indukciós elven villamos energiát termel. Ez a rész elvileg ugyanaz, mint bármely más hagyományos erőműnél.

A maghasadási folyamatban gyors neutronok keletkeznek, a láncreakció fenntartásához a neutronokat le kell lassítani, hogy nagyobb hatékonysággal hozzanak létre újabb hasadásokat. A nyomottvizes reaktorokban (amelyek Pakson is üzemelnek) a reaktorban mindig víznek kell lenni, mert csak ez biztosítja a hasadásban keletkezett neutronok lelassítását. Ezért ezeket a reaktorokat viszonylag alacsony hőmérsékleten kell működtetni (300 °C), ahol kellően magas nyomáson a víz még nem válik gőzzé (nem forr fel). Ugyanez a víz viszi el a keletkezett hőt is, de ott előbb egy közbenső hőcserélőben kell a turbinák hajtására alkalmas gőzt előállítani. Emiatt a rendszer bonyolultabb, és természetesen drágább.

A PBMR reaktorban a hő elvitelét (hűtést) héliumgáz végzi. A hélium 900 °C-ra melegszik fel, ezen a magasabb hőmérsékleten jobb a rendszer ún. termikus hatásfoka, vagyis energiahasznosítása, mint a vízhűtéses reaktoroké. A neutronok lassítását nem a hűtőközeg (a hélium) végzi, ennél a típusnál ez egy másik anyag, a golyókban, illetve a tartály bélésében jelenlevő grafit feladata. A reaktortartály bélését alkotó grafitnak ún. „reflektor” szerepe is van, a „kiszökni készülő” neutronok róla visszaverődve visszajutnak a zónába.

Érdekes megoldás, hogy a reaktor teljesítményét szabályozó neutronelnyelő rudak nem a zónatérfogatban helyezkednek el, mint pl. a paksi reaktorokban, hanem a grafitbélésben, ami az aktív zónában a teljesítmény egyenletesebb térfogati eloszlását teszi lehetővé.

A típus legfontosabb jellemzője az, hogy az apró, szemcsés állagú üzemanyag (enyhén dúsított urán) 6 cm átmérőjű golyókba van ágyazva, a szemcséket egyenként szilícium-karbid réteg burkolja, ez igen szilárd és hőálló anyag, hatékonyan akadályozza meg a hasadási termékek, illetve az urán környezetbe jutását. Mintha minden kis szemcse külön gáttal lenne védve. A 0,9 mm átmérőjű szemcsék grafitba vannak ágyazva. Ezt az urántartalmú részt porózus szénréteg veszi körül, ami a „mag” üzem közben, magas hőmérsékleten bekövetkező deformációját képes felvenni a golyó mechanikai károsodása nélkül. Egy ilyen „labda” súlya 200 g, urántartalma 9 g. A zóna teljes urántöltete 2,79 t (Pakson 421). Az üzemanyag-golyók végighaladnak az aktív zónán, kilépnek belőle, de folyamatosan lép be az utánpótlás, vagyis a teljes golyókészlet cirkulál az aktív zónán keresztül.

A térfogategységenkénti hőfejlődés alacsonyabb, mint a szokásos reaktortípusokban, ezért a zóna hőmérséklete még a hélium-hűtés elvesztése esetén sem emelkedik 1600 °C fölé, amit az alkalmazott jó hőálló anyagok elviselnek, vagyis nem fenyeget a zónaolvadás veszélye, ami a hagyományos vízhűtésű reaktoroknál a hűtőközeg elforrásakor vagy elszivárgásakor felléphetne.

A PBMR reaktor tervezett villamos teljesítménye 100-115 MW. Sajátos szerkezete viszont lehetővé teszi, hogy több ilyen egységet modulárisan összeépítsenek, s ezzel értelemszerűen nagyobb teljesítményt nyerhetnek.

A golyós üzemanyag cseréje üzem közben szinte folyamatosan zajlik, szemben a vízhűtéses reaktorok évenként egyszeri üzemanyag-feltöltésével, illetve átrakásával. így a zóna állapota nagyjából állandó, ami biztonságnövelő tényező. A zónában levő üzemanyag átlagos dúsítása 5-6 % (a friss üzemanyag 8 %-os dúsítású). Az üzemanyag-golyók többször is végigcirkulálnak az aktív zónán, mielőtt - mint kiégett fűtőelemet - eltávolítják őket a reaktorból. így az üzemanyag kiégése egyenletesebb. Kiégési foka (gazdaságosság!) megdöbbentően magas: több mint kétszerese a vízhűtéses reaktorokban elérhetőnek.

A PBMR igen ígéretes konstrukciónak tűnik, akár a jövő évtizedek vezető típusa lehet. A különleges kivitelű üzemanyag gyártásának technológiai problémáit kellő színvonalon megoldva ez a reaktor kivitelénél, működésmódjánál fogva biztonságos (inherently safe). A zóna nem olvadhat meg, a hélium nem lép kémiai reakcióba a többi anyaggal még a legmagasabb baleseti hőmérsékleteken sem. A reaktor független bármi hűtővíz-forrástól. Kis egységteljesítmény építhető belőle, amely a későbbiekben igény szerint modulárisan bővíthető. Építési ideje figyelemre méltóan rövid (mintegy 24 hónap). Magas termikus hatásfoka (kb. 45 %), üzemanyag-kihasználása igen gazdaságossá teszik. Ehhez járul még az is, hogy üzemeltetéséhez nem kellenek különösen magasan képzett szakemberek (egyszerű kezelés), és kis kezelői létszámot igényel (a 10 modulos, maximális kiépítésre mintegy 150 fő). Előzetes becslések szerint nemcsak a hagyományos hőerőműveknél, hanem a vízerőműveknél is olcsóbban fogja termelni az elektromosságot.

A golyós típusnak a kiégett fűtőelemek végleges elhelyezése szempontjából is páratlan előnye van: mély geológiai rétegben becslések szerint akár egy millió évig is épségben őrzi, együtt tartja aktívanyag-tartalmát!

(Megjelent az OAH Hírlevél 2001. 3. számában) Vinnay István

Megjelent Teller Ede memoár kötete

Együttműködés negyven éven át

Részlet Pakssal kapcsolatban: „...Első és második látogatásom Magyarországra, majd a későbbi öt utam szülőhazámba (a legutolsó 1996 októberében) nem csupán személyes kedvtelésből született. Marx Györgygyel való első telefonbeszélgetésemet követően több nyilatkozatot tettem, amelyeket a Magyar Rádió is sugárzott és írtam egy cikket az atomreaktorokról, amelyet a Fizikai Szemle közölt. Végül felkértek arra (bizonyos dokumentumuk áttanulmányozása után), hogy értékeljem a Pakson épült szovjet tervezésű reaktorok biztonságát. Az erőmű akkori vezérigazgatója, Pónya József és jómagam az első utazásom második napját a magyarországi reaktorok vizsgálatával töltöttük. Ezek második generációs nyomottvizes reaktorok, amelyek a világ legbiztonságosabb kereskedelmi reaktorai közé tartoznak.

Memoirs

«» Sctx»tnt and Poima Edward TdBcr

msfUjt WmWMINO

Az üzemben tett látogatás után arról érdeklődtem, hogyan ellenőrzik a reaktortartály integritását. Amint feltettem a kérdést, a személyzet azonnal kész volt a válasszal: a tartályt a cseh Skoda Művek gyártotta, amely cég fél évszázados, magas szintű acélgyártási ismeretekkel rendelkezik. Azonos minőségű acélból készült próbadarabokat helyeztek be a reaktor aktív zónájába, ahol azok erős neutronsugárzásnak vannak kitéve. Ezeket a darabokat rendszeresen kiveszik és ellenőrzik, így lehetővé válik a köpeny elhasználódásának értékelése. Ennek a válasznak a teljessége jól mutatta a paksi személyzet kimagasló képzettségét, tudását és szakértelmét. A paksi reaktorok tervezése kiváló és ugyanez mondható el az üzemeltetés minőségére is. Boldog voltam, hogy ezeket a dolgokat nyilvánosságra hozhattam...”-vajó-2001. évi Nemzeti és az Európai Minőségi Díjazottak

Folytatás a 3. oldatról.

Nemzeti Minőségi Díjat kapott Kisméretű termelő vállalati kategóriában: Magyar Forgácsolástechnikai Tanácsadó és Szolgáltató Kft.

1995-ben alapították szerszámkereskedelmi és szerszámmenedzsment tevékenység végzésére. A szolgáltatás lényege, hogy a gyártó cég, a megrendelő a teljes szerszám-beállítási és javítási tevékenységét külső vállalkozónak adja át, aki szolgáltatását olyan magas színvonalon nyújtja, hogy az a megrendelő számára folyamatosan növekvő megtakarítást eredményezzen. A minőségirányítási rendszert folyamatosan fejlesztik, és hat éves fennállásuk óta sikerült elnyerni az ISO 9001 minőségbiztosítási, az ISO 14001 környezetirányítási, a VDA 6.2, és a QS 9000 autóipari minőségbiztosítási szabványok szerinti tanúsítvány. Független rendszereiket integrálták, tevékenységüket önértékeléssel is javítják. A vezetés rendkívül elkötelezett a minőség iránt és tudatosan fejleszti, terjeszti a TQM kultúrát mind a cégen belül, mind partnerei körében.

Nemzeti Minőségi Díjat kapott Közepes méretű termelő vállalati kategóriában: DUNAPACK Rt.

Hazánk legnagyobb papír- és csomagolóanyag-gyártással foglalkozó vállalata, amely 1990-ben alakult és magában foglalja a Hullámtermék gyárat is. A vállalat „termék-szolgáltatás csomagot” kínál vevői részére, amely a terméket védő, kínáló funkcióján túl kiegészül a természetbarát csomagolási kultúra alkalmazásával. Környezetbarát, és újrahasznosítható alapanyagot használnak a gyártásához. Számítógépes háttérrel támogatott minőségirányítási és környezetirányítási rendszereket működtetnek, és több éve alkalmazzák a kiválóság modell szerinti önértékelést. Minőségfejlesztésüket külföldi kiállításokon eddig hét alkalommal kitüntetéssel ismerték el. A vevőközpontú szemlélet, a dolgozók iránti szociális érzékenység és az alkalmazott TQM módszerek biztosítják a cég versenyképességét és eredményeinek folyamatos javulását.

Az Európai Kiválóság Díj magyar sikerei:

Magyarországról 2001-ben heten pályáztak Európai Minőség

Díjra. A miniszterelnöki elismerő okleveleket Matolcsy György miniszter nyújtotta át az idei európai döntőbe jutott cégek képviselőinek. A kis- és közepes méretű kategóriában a Columbian Tiszai Carbon Kft., a nagyméretűben az Opel Magyarország Autóipari Kft., és a Westel Mobil Távközlési Rt. jutott. A magyarok közül az idén a Westel Mobil Távközlési Rt. szerepelt a legjobban, hiszen megnyerték az Európai Minőség Díjat a nagyvállalati kategóriában, első magyar vállalkozásként. Az európai versenyben a magyarok már tavaly is szép sikereket értek el, első magyar kisvállalkozásként a Burton-Apta Tűzállóanyaggyártó Kft. a trófeát is megszerezte. Az európai szervezet által 2001 -ben először meghirdetett - a döntősök előszobájának is felfogható - „Kiválóság elismerése” kategóriában oklevelet kapott 14 európai vállalkozás közül három magyar volt: a Knorr-Bremse Fékrendszerek Kft., a Pick Szeged Rt. és a TVK Rt., mely vállalkozások korábban már megnyerték a Nemzeti Minőségi Díjat.

Sipos László

A japán Tokai-mura település lakossága nagyon büszke történelmére. „Mi, Tokai-mura lakói különös történelemmel bírunk és miénk az atomenergia fénye is” - hirdette ki hivatalos okiratában a közösség, amelynek területén helyezkedik el a Tokai Atomerőmű, és egyúttal az atomenergia békés felhasználásának szülőhelye is Japánban. Japán 1956-ban szánta rá magát az atomiparba való csatlakozásra, létrehozva a Japán Atomenergia Kutató Intézetet és a Japán Atomenergia Társaság (JAPC) létesítményeit Tokai-murában.

A kezdeti időszakban Japán az Egyesült Királyságra irányította figyelmét a megfelelő reaktortípus kiválasztása érdekében. A választás a General Electric Company UK Ltd.

lyet a Tokai-1 blokk építése és üzemeltetése során szerzett tapasztalatokra alapoztak és fejlesztettek ki. Ez a telephely ahhoz is hozzájárult, hogy a japán elektromos társaságok nukleáris mérnökei az erőműben tanulhassanak, majd visszatérve jelentős szerepet vállalhassanak az adott társaság atomerőművi blokkjainak építésében és üzemeltetésben.

A Tokai-1 blokkot tervezett üzemeltetési ciklusának lejárta után, 1998 márciusában állították le. A blokk üzeme során 29 milliárd kWh villamos energiát termelt, 75 %-os rendelkezésre állás mellett.

A bezárás eseményét színesítette a telephelyen tartott ünnepség, amelyen megjelentek a BNFL és a JAPC egykori és jelenlegi vezetői és az aktovábbfejlesztett Calder Hall típusú Magnox reaktorára esett. Ebben az időben a japán operátorok Calder Hallban szerezték meg az üzemeltetési tapasztalatokat. Az összes üzemanyag Springfieldsben készült, az első töltetet 1965-ben helyezték el a reaktorban és az a következő évben kezdte meg kereskedelmi üzemelését (teljesítménye 166 MW volt). Egészen napjainkig az elhasznált üzemanyagot Sellafieldbe küldték vissza feldolgozásra. A szállítások az Egyesült Királyságból Japánba és onnan vissza hajón történtek, leginkább a Pacific Sandpiper és a Pacific Swan fedélzetén. A japánok úgy tekintenek jelen nukleáris iparukra, mint amekori brit nagykövet. 1998 óta a brit és a japán szakemberek közösen dolgoztak azon, hogy az elhasznált üzemanyagot visszaszállítsák az Egyesült Királyságba. Az utolsó szállítmány 2001 augusztusában érkezett meg Sellafieldbe, alig több mint három évvel a reaktor leállítása után. Azért, hogy megemlékezzenek az utolsó szállítmány átvételéről, és hogy megünnepeljék a mindkét fél számára előnyös, negyven évnél hosszabb együttműködést, fogadást tartottak Londonban. A BNFL által rendezett ünnepségen a két cég vezetői vettek részt.

Forrás: BNFL World, January 2002 -vajó-