Atomerőmű, 2009 (32. évfolyam, 1-12. szám)

2009-04-01 / 4. szám

10

2009. április- mym paksi atomerőmű-50 éves a Budapesti Kutatóreaktor

A szakértelem fenntartásához szükség van a magas színvonalú kutatás-fejlesztésre!

A Magyar Tudományos Akadémia (MTA) székházában 2009. március 25-én tartották az MTA KFKI Atomenergia-kutató Intézet (AEKI) kutatóreaktorának 50 éves jubileuma alkalmából rendezett megemlékezést

A Budapesti Kutatóreaktort (BKR) napra pontosan 50 éve, 1959. március 25-én helyezték üzembe. A KFKI AEKI igazgatója, Gadó János felvezetőjében jelezte, megtisztelőnek érzi a nagyszámú megjelent kolléga érdeklődését Elmondta, hogy az AEKI 1992-től az MTA önálló intézete. Szerinte a szakma két fő jövőbeli feladata az új atomerőművi blokkok előkészítése és az atomerőművek új generációjának kifejlesztése. A Magyar Posta jubileumi, hatodik színében hőre változó színű jubileumi bélyeggel emlékezett meg az eseményről, amelyet Szivi László vezérigazgató-helyettes mutatott be. Pálinkás József, az MTA elnöke elmondta, a BKR jelentős kutatási tevékenységet indított el, és nagymértékben hozzájárult, hogy a paksi atomerőmű a világ egyik legbiztonságosabb atomerőműve lehessen.

Molnár Károly, kutatás-fejlesztésért felelős tárca nélküli miniszter szerint példaértékű a kutatóreaktor sikeres működése, ami jelentősen hozzájárult ahhoz, hogy ma Pakson atomerőmű üzemelhet. Kifejezte, hogy a szakértelem fenntartásához fiatalokat kell képezni, és szükség van a magas színvonalú kutatás-fejlesztésre.

Molnár Csaba közlekedési, hírközlési és energiaügyi miniszter megemlítette, hogy a XX. században a BKR hozzájárult ahhoz, hogy ne csak megismerjük, de napi életünk részévé tegyük az atomenergiát

Pál Lénárd akadémikus élvezetesen emlékezett vissza arra az 50 évvel ezelőtti estére, amelyen 21 óra 59 perckor új korszak kezdődött a magyar fizika történetében. Az ehhez vezető szakmapolitikai folyamat valójában korábban, 1955- ben elkezdődött, és a kutatóreaktor beszerzését eredményezte az egykori Szovjetunióból. Nagy figyelmet fordítottak a minőségbiztosításra. A gondosság, a körültekintés a biztonsági filozófia fontos része volt. - A jelen megköveteli, hogy fordulat következzék be a nukleáris kultúra elfogadtatásában - mondta. - Szükség van a profitot nem termelő alapkutatásokra - tette hozzá.

Süli János, a Paksi Atomerőmű Zrt. frissen kinevezett vezérigazgatója háláját fejezte ki, hiszen a kutatóreaktor olyan szakmai, kutatási hátteret jelent, amelyre az ipar nyugodtan támaszkodhat.

Mezei Ferenc akadémikus a neutronfizika 50 évének főbb eredményeit mutatta be. Köszöntésében Hullán Szabolcs, az Országos Atomenergia-hivatal főosztályvezetője szerint a BKR nyugodtan letagadhatna 30 évet. A Nemzetközi Atomenergia-ügynökség részéről Behzad Juldasev a kutatóreaktorok fontosságát hangsúlyozta. Jeffrey Levine az USA képviselete, Fjodor Szokolov, a TVEL elnökhelyettese Oroszország nevében köszöntötte az ünnepeiteket. Mihail Zarubin, a BKR részére szállító novoszibirszki üzemanyaggyár termelési igazgatója szerint a felek már barátokká váltak, és a gazdag múlt alapján reményét fejezte ki, hogy sikeres jövő előtt állnak.

Aszódi Attila, a BME Nukleáris Technikai Intézet igazgatója szerint a XXI. század első fele a 3. generációs reaktorok építéséről, a nukleáris üzemanyagciklus fejlesztéséről fog szólni. Üdvözlést mondott Lakatos Mihály az Izotóp Intézet Kft. ügyvezető igazgatója, Victor Dimic, a ljubljanai Josef Stefan Intézet nyugalmazott vezérigazgatója és Pázmándi Tamás, a Magyar Nukleáris Társaság elnöke is. Utóbbi jelezte, a nukleáris közösség következő generációjának felkészítése, a tudásátadás hatalmas feladat. Hadnagy

A paksi atomerőmű bővítésének lehetőségei

A Magyar Tudományos Akadémia Energetikai Bizottsága konferenciát rendezett a fenti témában 2009. március 17-én Budapesten. A téma iránt érdeklődők zsúfolásig megtöltötték a II. emeleti nagyelőadót.

Bár az intézményben más rendezvények is voltak, az akadémia elnöke, dr. Pálinkás József - fizikus lévén - velünk tartott. Meleg szavakkal üdvözölte a konferencia résztvevőit, eredményes munkát kívánt.

E bevezető gondolatok után dr. Tombor Antal, az MVM Zrt. tanácsadója az erőműpark állapotáról szólva megállapította, hogy azok zömmel elavultak, környezetszennyezők és gazdaságtalanul üzemeltethetőek - ezért kiváltásuk indokolt. Bár az energiatakarékossági kampányok, a pénzügyi válság gazdaságra gyakorolt hatása miatt az elektromos energiaigény stagnált, csökkent, mégis számolni kell egy rövid átmeneti idő utáni 0,5-1,5%-os igénynövekedéssel. Ez azt jelenti, hogy 2025-re 5-6000 MW erőművi kapacitást kell építeni, mert a szomszéd országok ezt nem teszik meg helyettünk. A lehetséges mix alternatívái a következők lehetnek: megújulóból (700/1500) MW, gázból (2400/2800), szénből (440), atomenergiából (2460/1260) a lehetséges blokkméreteket is figyelembe véve.

Gönczi Péter, az ETV-ERŐTERV Zrt. műszaki igazgatója különböző blokkméretek hálózatba illeszthetőségét, ennek megfelelő telephelyek műszaki és gazdasági szempontjait vizsgálta meg (2x600 MW, 2x1000,2x1600 blokkokra) (Tiszavasvári, Tiszasüly és Paks). Míg a többi telephely számos egyéb járulékos beruházást is igényelne, a paksi telephely több szempontból is kedvező: központi elhelyezkedése miatt kisebb átviteli veszteség, 400 kV alállomás jól előkészitett, könnyű bővítése, üzembiztonság növelésével, helyben lévő tapasztalt szakembergárda. A hálózat szempontjából megadta milyen kritériumoknak kell megfelelnie az újonnan létesítendő atomerőművi blokkoknak: terheléskövetés (50-100%) 1-3%/perc gradienssel, gyors visszaterhelés 5%/perc saját háziüzemre is, frekvenciaszabályozás 100-85%-os tartományban.

Szóba kerültek az elérhető atomerőművi technológiák és azok piaci lehetősége dr. Végh János, az MTA KFKI Atomenergia-kutató Intézet nukleáris energetikai igazgatóhelyettese jóvoltából. Sajnos 2020-ig csak harmadik generációs blokkok lesznek a piacon, amik ugyan meszszemenően kielégítik mind az üzemviteli, mind a biztonsági kritériumokat, de még nem rendelkeznek a negyedik generációsok számtalan előnyös tulajdonságával. Előzetesen kiköthető, hogy a létesítendő blokkok:

• nyomottvizes (PWR) technológiára épüljenek,

• teljesítményük illeszkedjen a hazai hálózatba,

• ne legyenek prototípus vagy demonstrációs blokkok,

• már engedélyezett típusok legyenek,

• feleljen meg az EUR követelményeinek,

• legyen terheléskövető üzemmódjuk.

Az EUR (Európai Atomerőmű-üzemeltetők, melynek 2008 végétől az MVM is társult tagja lett) négykötetes követelményrendszerének megfelelő atomerőművi blokkok a választékból:

• 600 MWe-AP-600,WER-640 nem perspektivikusak,

• 1000 MWe - AP-1000 (Westinghouse), WER-1000 (AES 2006), ATMNEA (Areva + Mitsubishi),

• 1600 MWe - EPR (Areva).

A nagy aktivitású hulladékok elhelyezésére kész stratégiának kell lennie. Az új blokkhoz hűtőtornyot kell építeni, hogy a Duna hőterhelése ne nőjön.

Meg kell vizsgálni, ha már építünk atomerőművet, lesz-e hozzá üzemanyag? - tette fel a kérdést dr. Hózer Zoltán, az MTA KFKI Atomenergia-kutató Intézet laboratóriumvezetője. Először is kiemelte, milyen koncentrált energiahordozó a nukleáris üzemanyag: egy pasztilla = 1 to szén, vagy 500 m3 földgázzal egyenértékű. Több évre szükséges mennyiség megvásárolható, tárolható; több szállító képes az igényeket kielégíteni. A jelenleg működő reaktorok négyszeresével számolva az ismert uránkészlet 0,7% (235U) még 100

évre lesz elegendő. A nagy mennyiségben rendelkezésre álló 98% (238U) a negyedik generációs reaktorok tudják majd hasznosítani. A kiégett fűtőelemek újrafeldolgozásával kialakítható a zárt üzemanyagciklus, mely jelentősen csökkenti a nagy aktivitású hulladékot. Végül különböző módszerekkel (gyorsreaktorokban) a nagy aktivitású hulladékok rövidebb felezési idejű izotópokká alakíthatók, így már pár száz évre teszik a veszélyes hulladékok "élettartamát", egyben az őrzési idejét is.

Dr. Gerse Károly, az MVM Zrt. általános igazgatóhelyettese az erőműépítés finanszírozási problémáiról és annak megoldási lehetőségeiről beszélt. Már folyó külföldi beruházások példáit hozta fel a különböző megoldások életképességének igazolására. A megújuló energiákat hasznosító erőműveknek (biomassza, szél) fajlagos költségei 1,5-2-szerese az atomerőművi blokkokhoz képest.

Ezzel az új blokkok létesítésének szinte minden fontos műszaki, gazdasági kérdését széleskörűen körbejárták, tisztázták.

Dr. Aszódi Attila, az MTA Energetikai Bizottság elnöke zárszavában kiemelte, hogy a leendő blokkok üzemeltetéséhez szükséges személyzetet időben ki kell képezni, hogy amikor kell, kellő számban rendelkezésre álljanak.

Nagyon jó hangulatú, optimista kicsengésű konferencia volt.

gyulai

Zéróteljesítményű reaktorok

A márciusi számban megjelent Ötven éves az első magyar kísérleti atomreaktor c. cikkből terjedelmi okok miatt kimaradt a zéróteljesítményű reaktorok bemutatása. A Központi Fizikai Kutatóintézetben évtizedeken át zéró teljesítményű reaktorokkal is kísérleteztek, így most Jéki László fizikus segítségével ezeket mutatjuk be.

A kutatóreaktor megmaradt fűtőelemeiből állították össze 1959-ben az SR-1 szubkritikus rendszert, amelyet az évek során a ZR kritikus rendszerek sora követett. Az SR-l-nél a kritikus tömeg és a fluxuseloszlások meghatározását szolgáló kísérleteket végeztek. Az itt kapott eredményeknek fontos szerepük volt abban, hogy később a kritikus rendszereken balesetmentesen tudtak több száz kritikussági kísérletet elvégezni. 1960. októberben helyezték üzembe a ZR-1 kritikus rendszert. A ZR-1 volt az első hazai tervezésű és építésű zéróteljesítményű reaktor. 1962 végétől 1965 őszéig működött a ZR- 2 zéróteljesítményű reaktor, ez az előző reaktor továbbfejlesztett, jobb kísérleti lehetőségeket biztosító változata volt.

A ZR-3 kritikus rendszeren kísérletezték ki a kutatóreaktor rekonstrukciójának lehetséges változatait, keresték meg az optimális megoldásokat. A rekonstrukció során megnőtt a hasadóanyag dúsítása, víz helyett berillium lett a reflektor,

megváltozott a fűtőelem mérete. A kritikus rendszeren 20 zónavariánst vizsgáltak meg, összehasonlították a különböző reflektorokat, vizsgálták a besugárzó csatornák optimális elhelyezését és más változatokat. A zérókísérlet biztosította, hogy a hasonló felépítésű WRSZ-M típusú reaktorok közül a KFKI reaktora a leggazdaságosabb neutronforrás. A ZR-3 rendszeren végzett mérésekkel ellenőrizték Pál Lénárdnak a hasadási neutronszám ingadozását leíró átfogó sztochasztikus elméletét, a mérések igazolták a Pál-Bell egyenlet helyességét. Később a neutronszám ingadozás (neutronzaj) mérését fontos reaktordiagnosztikai módszerré fejlesztették. A kifejlesztett módszert, illetve az azon alapuló diagnosztikai rendszert a paksi atomerőműben és más atomerőművekben is használják.

1966-ban a Budapesti Nemzetközi Vásáron a KFKI kiállítás szenzációja a működő ZR-4 zéróreaktor volt, amely sugárforrásul szolgált aktivációs analitikai vizsgálatokhoz. A bemutató után a reaktor a reaktorfizikai modellek kísérleti ellenőrzésére és reaktorkinetikai vizsgálatokra szolgált. Az itteni biztonságvédelmi, reteszelő és működtető rendszerrel szerzett tapasztalatokat felhasználva épült a BME atomreaktora és a ZR-6 rendszerirányító rendszere. A ZR-5 kritikus rendszeren végezték el a Budapesti Műszaki Egyetem atomreaktorának nukleáris tervezéséhez szükséges kísérleteket. Több zónakonfiguráció vizsgálata után döntöttek a végleges elrendezésről. Bebizonyosodott, hogy a KFKI számítási modelljének eredményeit elegendő kisszámú, speciálisan kiválasztott és nagy pontossággal elvégzett mérés útján ellenőrizni.

Hét KGST-ország 1971-ben Ideiglenes Nemzetközi Kutató Kollektíva alapításáról döntött, a kollektíva a KFKI-ban dolgozik, itt építik fel a ZR-6 modellreaktort. A kollektíva feladata, hogy pontos reaktorfizikai adatokat ("benchmark") szolgáltasson az erőművi WER-reaktorok tervezéséhez és üzemeltetéséhez, és segítsen a WER 1000 reaktorra jellemző jelenségek megértésében. A reaktor építésében a KFKI mellett az Iparterv, a Kiskunfélegyházái Vegyipari Gépgyár és a Láng Gépgyár vett részt. A Szovjetunió 2 tonna dúsított uránt tartalmazó 3400 db fűtőelemet szállított a kísérletekhez. A ZR- 6 reaktor 1972-ben 9 hónap alatt készült el. 1990 novemberében a ZR-6 kritikus

rendszer tudományos tanácsa befejezettnek nyilvánította a programot, a reaktort 1991-ben leszerelték. 1972 és 1990 között 335 különböző zónakonfiguráción kb. 8000 nukleáris üzemórán keresztül 15-féle méréstípuson közel 60 külföldi és magyar kutató dolgozott a reaktoron. Az elvégzett munkáról mintegy 500 belső riport készült. Az összesített adatok angol és orosz nyelven jelentek meg. Az adatbázis bekerült a szakmai körökben nagyra értékelt "International Handbook of Evaluated Criticality Safety Benchmark Experiments" OECD NEA-NSC-kiadványba. Az eredmények fontos részét képezik az együttműködésben résztvevő intézetek tudásbázisának. A publikált adatbázist energetikai világcégek (Siemens, CEA, Westinghouse) reaktorfizikai számítások érvényességének ellenőrzésére használják, az Egyesült Államok Energetikai Minisztériumában elkészítették a reaktorfizikai számítások standard ellenőrzési bázisát, ennek részei a ZR-6 adatok is. A paksi atomerőműben a sűrített rácsosztású kiégett fűtőelem-tároló szubkritikussági tervezésénél a ZR-6 méréseket és a ZR-6-on kipróbált számítási modelleket használták, a reaktorzóna tervezésére használt reaktorfizikai modell ellenőrzésének egyik alapja a ZR-6 méréssorozat adatbázisa. Az erőmű biztonságos üzemvitelét nagyban javító VERONA zónamonitorozó rendszert szintén a ZR-6 adatbázist felhasználva ellenőrizték.

léki László fizikus