Wikipedista:Fortoann/Pískoviště
TEPLATOR je koncept využívající použité palivo (které nepřesáhlo výrobní ani regulační limity vyhoření) z konvenčních jaderných elektráren pro využití v oblasti CZT a výrobu procesního tepla. Koncept je vyvíjen skupinou vědců z CTU CIIRC v Praze a FEL ZČU v Plzni. Aby bylo možné získat další energii z již použitých palivových kazet, je technologie TEPLATORu navržena za použití nejmodernějších výpočetních nástrojů využívajících lepší moderační vlastnosti, optimálnější rozteč palivové mřížky, nižší teplotu paliva a nižší tlak primárního chladiva. Variant konceptu TEPLATOR je navrženo více; s využitím buď použitých BWR, PWR nebo VVER palivových souborů. Výkon variant TEPLATORu se pohybuje v rozsahu 50 a 200 MW(t). Prvotní verze TEPLATORu pracuje na výkonové hladině 50 MW(t) s palivem VVER-440.[1][2][3][4][5]
Hlavní filozofie konceptu[editovat | editovat zdroj]
Hlavní filozofií konceptu je použití pouze osvědčených, ověřených a otestovaných komponent. Tento přístup zajistí nízké investiční náklady a nízká provozní rizika. Samotný návrh zahrnuje 3 okruhy. Primární okruh zahrnuje nádobu AZ (tzv. kalandrie), aktivní zónu s vyhořelými palivovými soubory (PS) z lehkovodních reaktorů (LVR), tři výměníky tepla a tři čerpadla. Aktivní zóna obsahuje Zr kanály, do kterých jsou PS vkládány. Prostor mezi kanály vyplňuje moderátor, těžká voda (D2O). Primární chladivo proudí všemi kanály aktivní zóny a dále vstupuje soustavou potrubí do kolektoru. Z tohoto kolektoru je vyvedeno několik potrubí, z nichž každé vstupuje do samostatného výměníku tepla. Primární chladivo proudí primární stranou tepelného výměníku a dále se vrací do palivových kanálů přes čerpadlo a spodní kolektor. Sekundární okruh (meziokruh) předává teplo z primárního do terciálního okruhu, který plní funkci topného okruhu. Teplonosným médiem proudícím v sekundárního okruhu pro přenos tepla může být buď voda, nebo jiná látka (závisí na provozních parametrech). Součástí meziokruhu jsou dvě zásobní nádrže sloužící jako systém akumulace energie pro vyrovnávání energetických špiček. Tyto akumulační nádrže jsou také schopné současně odvádět a ukládat zbytkové teplo, tj. akumulační nádrže jsou navrženy tak, aby dokázaly absorbovat zbytkové teplo v případě projektových havárií. Terciární (topný) okruh, který distribuuje teplo ke koncovému zákazníkovi, je proto oddělen od jádra dvěma sadami tepelných výměníků.[1][2][3][4][5]
| Typ reaktoru | Lehkovodní kanálový typ |
| Chladivo/moderátor | Těžká voda (D2O) / Těžká voda (D2O) |
| Tepelný/elektrický výkon MW(t)/MW(e) | 50 / -- |
| Cirkulace chladiva | Nucená cirkulace |
| Tlak v I.O. (MPa) | Atmosférický |
| Teplota primárního chladiva vstup/výstup z AZ (°C) | 45/98 |
| Typ paliva/ typ PS | VVER-440 / šestihranné se 126-ti palivovými články |
| Počet PS | 55 |
| Obohacení paliva (%) | Vyhořelé palivo (< 1.2 hm% U-235 ekvivalent) |
| Vyhoření paliva (GWd/t) | 2.3 |
| Palivový cyklus (měsíce) | 10 měsíců s možností online výměny paliva |
| Hlavní mechanismus řízení jaderné reakce | Výška moderátoru, kontrolní desky |
| Projektová životnost (roky) | 60 |
| Požadavky na palivový cyklus | LEU - využití použitých LVR PS, možnost využití čerstvého paliva SEU (≤1.2% U235) |
| Vlastnosti | Bezemisní zdroj CZT a procesního tepla, nulové palivové náklady, nízký primární tlak |
Aktivní zóna TEPLATORu[editovat | editovat zdroj]
Aktivní zóna (AZ) TEPLATORu se skládá z rovnoměrně rozmístěných kanálů obsahujících vyhořelé jaderné palivo z LVR. Koncept umožňuje více modifikací AZ, nicméně původní ideou je opětovné použití vyhořelého jaderného paliva VVER-440. V takovém případě je v AZ celkem 55 PS. Vlastnosti typického vyhořelé jaderného paliva VVER-440 jsou: počáteční obohacení 3,6% hm. U-235, průměrné vyhoření 35 GWd / t a 30 let chlazení. Každý PS je umístěn v palivovém kanálu naplněným D2O nebo alternativami pro teploty do 98 °C. Atmosférický tlak moderátoru (D2O) eliminuje potřebu tlustostěnné a drahé tlakové nádoby. TEPLATOR je zdroj tepla s typickým provozem až 10 měsíců / rok (typická topná sezóna) s možností doplňování paliva online.[4][5]
Systém chlazení TEPLATORu[editovat | editovat zdroj]
Primární chladivo (D2O) vstupuje do AZ TEPLATORu při teplotě 45°C. Proudí jednotlivými palivovými kanály a poté je opouští při teplotě 98 °C. Jednotlivé kanály jsou soustavou potrubí vyvedeny do kolektoru, kde se shromažďuje primární chladivo. Z kolektoru je primární chladivo distribuováno do tří výměníků tepla, kde předává teplo sekundárnímu teplonosnému médiu. Primární chladivo proudí čerpadlem, poté potrubím na vnitřní straně kalandrie do spodního kolektoru, kde je opět distribuováno do jednotlivých kanálů v AZ. V primárním okruhu je zapotřebí zhruba 20 m3 D2O.[2][5]
Mechanismy řízení jaderné reakce[editovat | editovat zdroj]
Pro tyto účely jsou nasazeny dva nezávislé systémy. Řízení jaderné reakce za normálního provozu je dosažena změnami hladiny moderátoru v kalandrii. Bezpečnostní systém je založen na třech čepelích/deskách z borové oceli, které padají do AZ. Vzhledem k nízkým teplotám, relativně krátkému cyklu a použití vyhořelého paliva je přebytečná reaktivita poměrně malá.[2][4]
Sekundární okruh[editovat | editovat zdroj]
Sekundární okruh tvoří vložená smyčka, která odděluje primární okruh a terciární okruh při přenosu tepla z primárního do terciálního okruhu. Sekundární okruh se skládá ze sekundární strany primárních výměníků tepla a primární strany sekundárních výměníků tepla. Do tohoto okruhu lze připojit systém akumulace energie, skládající se ze dvou nádrží, které mají identické teplonosné médium jako sekundární teplonosné médium. Systém akumulace energie, založen na mechanismu akumulace tepelné energie, slouží několika účelům: 1) vyrovnávání výkonu TEPLATORu, 2) kompenzace a vyrovnání energetických špiček a 3) nouzový a bezpečnostní systém pro odvod zbytkového tepla.[5]
Hlavní využití[editovat | editovat zdroj]
TEPLATOR je navržen pro bezemisní výrobu tepla pro CZT do měst se 100 000 a více obyvateli. Nahradí zastaralé konvenční teplárny založené na fosilních palivech. TEPLATOR bude vyrábět teplo bezemisně a se zanedbatelnými náklady na palivo. Toto řešení je zvláště vhodné pro země, které disponují tisíci LVR PS uloženými buď v meziskladech, nebo v bazénech vyhořelého paliva. Tyto PS tvoří finanční závazek, který, jakmile se použije pro výrobu tepla, se může změnit na značné finanční aktivum. Investiční náklady na první zařízení TEPLATOR DEMO 50 MWt jsou 30 milionů EUR. Konečná cena vyrobeného tepla je pak 4 EUR / GJ (při použití cen z roku 2019).[3][6]
Stav projektu[editovat | editovat zdroj]
Práce na předběžném / basic návrhu byly zahájeny koncem roku 2020. Předběžná fáze zahrnuje studii proveditelnosti, výběr lokality a získání povolení k výstavbě. Po dokončení studie proveditelnosti a schválení umístění lokality bude provedena zpráva o posouzení vlivů na životní prostředí, která bude předložena regulačním orgánům.
Odkazy[editovat | editovat zdroj]
Reference[editovat | editovat zdroj]
- ↑ a b RADEK SKODA, ANNA FORTOVA, MICHAL ZEMAN, JIRI ZAVORKA, MARTIN LOVECKY, DAVID MASATA, JAN SKAROHLID, FRANTISEK KOLAR, EVA VILIMOVA, TOMAS PELTAN, ONDREJ BURIAN, JANA JIRICKOVA. TEPLATOR: nuclear district heating solution.. Proceedings of the International Conference Nuclear Energy for New Europe, Portorož, Slovenia, September 7 ̶ 10, 2020. vyd. Slovenia, Portorož: [s.n.], 2020.
- ↑ a b c d JIŘÍ ZÁVORKA, MARTIN LOVECKÝ, RADEK ŠKODA. Basic design of the TEPLATOR core construction. Proceedings of the International Conference Nuclear Energy for New Europe. vyd. Slovenia, Portorož: NENE, 2020.
- ↑ a b c FOŘTOVÁ, ZEMAN, ŠKODA, Anna, Michal, Radek. TEPLATOR - dostupné teplárenství 21. století. All for POWER [online]. 09/2020 [cit. 09/2020]. Dostupné online.
- ↑ a b c d MICHAL ZEMAN, ANNA FORTOVA, RADEK SKODA. TEPLATOR: Basic design of the primary circuit. Proceedings of the International Conference Nuclear Energy for New Europe. vyd. Slovenia, Portorož: NENE, 2020.
- ↑ a b c d e Advances in Small Modular Reactor Technology Developments [online]. Vienna, Austria: IAEA, 09/2020 [cit. 2020-09-21]. Dostupné online.
- ↑ FOŘTOVÁ, ŠKODA, Anna, Radek. Jak jsme na tom s malými jadernými reaktory v Česku? Nabízejí budoucnost třeba pro teplárenství [online]. peak.cz, 09/2020 [cit. 2020-09-03]. Dostupné online.
Externí odkazy[editovat | editovat zdroj]
- Oficiální stránky (anglicky)