Evropský reaktor pro Jadernou elektrárnu Dukovany

Jedním ze tří zájemců o dostavbu Jaderné elektrárny Dukovany je francouzská společnost EDF, jediný evropský dodavatel, který se do tendru na výstavbu nového jaderného bloku přihlásil. Komerční jaderný program EDF sahá do roku 1963 a dnes je tato firma s 56 reaktory největším provozovatelem jaderných elektráren na světě. Francie navíc nedávno schválila výstavbu šesti nových jaderných reaktorů a plánuje dalších osm.

Nyní je Francie jediným státem EU s komplexním cyklem v oblasti jaderné energetiky. Má vlastní vývoj, zajišťuje výrobu, realizaci, uvedení do provozu a následný provoz jaderných bloků. Česká republika také patří mezi takzvaně jaderné státy s vyspělým jaderným strojírenstvím, ale i kapacitami v oblasti výzkumu a vzdělávání. Na jadernou energetiku mají obě země velmi podobný pohled, což také naznačuje vzájemnou výhodnost spolupráce. Ta přitom není ve vzájemných vztazích žádnou novinkou. Například francouzská firma Framatome, kterou majoritně vlastní EDF, podepsala nedávno s ČEZ smlouvu na modernizaci řídicích a kontrolních systémů v Dukovanech.

EPR – EPR2 – EPR1200

Na konci loňského roku předložila EDF výchozí nabídku na výstavbu 5. bloku v JE Dukovany a my se můžeme blíže podívat na základní technické parametry nabízeného reaktoru.

Na základě zkušeností při stavbě a přípravě bloků EPR (Evropský tlakovodní reaktor – European Pressurized Water Reactor) v různých jaderných elektrárnách v Evropě (kromě Francie také ve Velké Británii a Finsku) i v Číně vyvíjí EDF optimalizovanou variantu EPR2. Ta je jednodušší a umožňuje zkrátit dobu výstavby a snížit náklady na stavbu. Stejně jako EPR, tak i EPR2 má čtyři smyčky v primární části. Mezi nejdůležitější zjednodušení patří nahrazení dvojitého kontejnmentu jednoduchým s ocelovým pláštěm a snížení počtu bezpečnostních systémů ze čtyř na tři.

Pro Dukovany je podle požadavků ČEZ připraven blok EPR1200, výkonově menší verze bloku EPR/EPR2. Pro bloky EPR1200 byl použit stejný projekt, stejný přístup k bezpečnosti a stejné materiály, které již získaly licenci a certifikáty z projektů v čínské elektrárně Taishan 1, 2, britské elektrárně Hinkley Point C a francouzské Flamanville 3, aby bylo možné v co nejvyšší míře využít všechny osvědčené prvky a zařízení bloků EPR.

Součástí strategie EDF je, aby po celé Evropě vyrostla řada těchto reaktorů, což přinese důležitou synergii. Z té budou těžit všechny země, které technologii EPR využívají, např. v provozních otázkách, díky sdílení osvědčených postupů, geografické blízkosti a evropskému prostředí, které dobře známe a ve kterém působíme. Aktuálně zvažuje využít reaktory EPR vedle Česka také Polsko, Slovinsko či Nizozemí, staví se ve Velké Británii, dokončují ve Francii a Finsku.

Pomalejší turbína - vyšší výkon

V Česku se zatím v jaderných elektrárnách využívaly výhradně rychloběžné turbíny se zhruba 3000 ot/min. Moderní elektrárny s výkonem 1200 MWe a vyšším však využívají pomaloběžné turbíny s polovičním počtem otáček (1500 ot/min). S takovou počítá EDF i pro nový reaktor v Dukovanech.

Přínosy pomaloběžných turbín totiž zásadně vítězí nad některými jejich nevýhodami (jde především o velké rozměry a hmotnost či třeba horší dynamické vlastnosti). Hlavně však mají pomaloběžné turbíny přirozeně vyšší vnitřní účinnost díky použití delších, protáhlejších lopatek s vyšší aerodynamickou účinností a celkově nižší ztráty způsobené sekundární stěnou. Rozdíl v hrubém výkonu na svorkách generátoru mezi těmito dvěma typy turbín u výkonové třídy 1200 MW představuje nárůst o 36 až 48 MWe.

Důležitým aspektem je i to, že turbíny Arabelle, které EDF pro Dukovany plánuje, jsou konstruovány a realizovány s odběrem páry pro dálkové vytápění. Nyní probíhají intenzivní jednání o realizaci dálkového horkovodu z Dukovan do Brna, který by měl být využíván po mnoho desítek let, tedy dlouho po roce 2036/2038, kdy má být nový blok EDU 5 uveden do provozu.

Stabilita dodávek a flexibilita

Výhodou pomaloběžných turbín je také velká hodnota rotační setrvačnosti hřídele generátoru parní turbíny, která je prospěšná pro stabilitu sítě. Během elektrických poruch v síti, jako je třeba náhlý pokles síťového napětí, má rychlost rotace turbínového generátoru tendenci se zvyšovat, protože ze sítě již není žádný odporový moment. Když otáčky hřídele dosáhnou určité prahové hodnoty (typicky 110 % nominálních otáček), je třeba generátor odpojit od sítě. Turbíny s poloviční rychlostí mají 6 až 8krát větší rotační setrvačnost, proto se jejich rychlost při narušení sítě zvýší pouze pomalu, a mohou tedy zůstat připojeny déle.

To je důležité nejen pro provozovatele elektrárny, ale zejména pro provozovatele přenosové sítě, protože díky tomu může rychleji a přesněji regulovat množství elektřiny v síti.

Dalším faktorem, který přispívá k hladkému provozu sítě, je flexibilita bloku. Projekty francouzských jaderných bloků EPR (1650) vycházejí ze starších provozovaných typů (o výkonu 900, 1300 a 1450), které mají certifikované režimy „Load Following“ (režim rozšířeného řízení výkonu), tzv. „Extended Load-Following“, a pochopitelně režim řízení frekvence „Frequency control“. Všechny tyto režimy výrazně zvyšují provozní flexibilitu jaderných bloků, včetně dodávek služeb výkonové rovnováhy a kompenzace proměnlivých výkonů obnovitelných zdrojů energie (OZE). Vzhledem k mnohaletým zkušenostem s těmito režimy a požadavkům provozovatele francouzské přenosové soustavy je možné konstatovat, že flexibilita francouzských jaderných elektráren je dnes nejvyšší na světě.

Ing. Petr Neuman, Ph.D.

NEUREG sdružení, senior konsultant v energetice, člen Spolku Jaderní Veteráni (F.NV)

Zdroj: časopis CzechIndustry 1/2023