TYPY REAKTORŮ

Ve světě dnes pracuje více než 440 jaderných reaktorů. Jsou nejrůznějších typů s různou četností jejich zastoupení. Povězme si něco o těch nejpoužívanějších.

Reaktor VVER (PWR).

Tlakovodní reaktor PWR (Pressurized light-Water moderated and cooled Reactor) nebo ruský typ VVER (Vodo -Vodjanoj Energetičeskij Reaktor) je dnes ve světě nejrozšířenější typ. Tlakovodních reaktorů pracuje asi 253, tj. 57 % ze všech světových energetických reaktorů. Původně byl vyvinut v USA, později koncepci převzalo i Rusko. Stejné reaktory jsou pro svou vysokou bezpečnost používány i k pohonu jaderných ponorek. Palivem je obohacený uran ve for mě tabletek oxidu uraničitého uspořádaných do palivových tyčí. Výměna paliva probíhá při odstaveném reaktoru zpravidla jednou za 1 až 1 a půl roku. Nahradí se 1/3 vyhořelých článků. Moderátorem i chladivem je obyčejná voda. Proudí v primárním okruhu pod velkým tlakem a o teplotě kolem 300 °C. V parogenerátoru ohřívá vodu sekundárního okruhu, ta se mění na páru a žene turbínu.

Typické parametry reaktoru VVER-1000:

• obohacení uranu izotopem U²³⁵ na 3,1 % až 4,4 %
• rozměry aktivní zóny 3 m v průměru a 3,5 m výška
• tlak vody 15,7 MPa
• teplota vody na výstupu z reaktoru 324 °C

Reaktor BWR.

Varný reaktor BWR
(Boiling Water Reac tor) je druhý nejrozšířenější typ, těchto reaktorů pracuje na světě 94, což je asi 21 % celkového počtu. Palivem je mírně obohacený uran ve formě válečků oxidu uraničitého uspořádaných do palivových tyčí. Výměna paliva probíhá při odstaveném reaktoru zpravidla jednou za 1 až 1 a půl roku. Aktivní zóna je podobná aktivní zóně tlakovodního reaktoru. Moderátorem i chladivem je obyčejná voda. Voda se ohřívá až do varu přímo v tlakové ná době a v horní části reaktoru se hromadí pára. Pára se zbaví vlhkosti a žene se přímo k turbíně. Elektrárny s reaktory BWR jsou tedy jednookruhové.

Typické parametry reaktoru BWR s výkonem 1000 MW:

• obohacení uranu izotopem U²³⁵ na 2,1 % až 2,6 %,
• rozměry aktivní zóny 4,5 m v průměru a 3,7 m výška,
• tlak vody 7 MPa,
• teplota páry na výstupu z reaktoru 286 °C.

Reaktor CANDU.

Těžkovodní reaktor CANDU byl vyvinut v Kanadě a exportován také do Indie, Pákistánu, Argentiny, Koreje a Rumunska. Dnes pracuje asi 35 takových reaktorů. Palivem je pří rodní uran ve formě oxidu uraničitého, chladivem a moderátorem těžká voda D₂O. Aktivní zóna je v nádobě tvaru ležícího válce, která má v sobě vodorovné průduchy pro tlakové trubky. Těžkovodní moderátor v nádobě musí být chlazen, neboť moderační schopnost se snižuje se zvyšující se teplotou. Těžká voda z prvního chladicího okruhu předává své teplo obyčejné vodě v parogenerátoru, odkud se vede pára na turbínu.

Typické parametry reaktoru CANDU s výkonem 600 MW:

• rozměry aktivní zóny 7 m v průměru a 5,9 m výška
• tlak těžké vody v reaktoru 9,3 MPa
• teplota těžké vody na výstupu z reaktoru 305 °C.

Reaktor MAGNOX.

Plynem chlazený reaktor Magnox GCR (Gas Cooled, Graphite Moderated Reactor) se používá ve Velké Británii a v Japonsku. Palivem je přírodní kovový uran ve formě tyčí po krytých oxidem magnezia. Aktivní zóna se skládá z grafitových bloků (moderátor), kterými prochází několik tisíc kanálů, do každé ho se umísťuje několik palivových tyčí. Aktivní zóna je uzavřena v kulové ocelové tlakové nádobě se silným betonovým stíněním. Palivo se vyměňuje za provozu. Chladivem je oxid uhličitý, který se po ohřátí vede do parogenerátoru, kde předá teplo vodě sekundárního okruhu.

Typické parametry reaktoru Magnox s výkonem 600 MW:

• přírodní uran s obsahem 0,7 % izotopu U²³⁵,
• rozměry aktivní zóny 14 m v průměru a 8 m výška,
• tlak CO₂ 2,75 MPa
• teplota CO₂ na výstupu z reaktoru 400 °C.

Reaktor AGR.

Pokročilý plynem chlazený reaktor AGR
(Advanced Gas Cooled, Graphite Moderated Reactor) se zatím používá výhradně ve Velké Británii, kde pracuje 14 takových reaktorů. Palivem je uran obohacený izotopem U235 ve formě oxidu uraničitého, moderátorem grafit, chladivem oxid uhličitý. Elektrárna je dvouokruhová.

Typické parametry reaktoru AGR s výkonem 600 MW:

• uran obohacený na 2,3 % izotopu U²³⁵,
• rozměry aktivní zóny 9,1 m v průměru a 8,5 m výška,
• tlak CO₂ 5,5 MPa,
• teplota CO₂ na výstupu z reaktoru 450 °C.

Reaktor FBR.

Rychlý množivý reaktor FBR (Fast Breeder Reactor) je v Rusku (BN -600 v Bělojarsku), ve Francii a Velké Británii. Palivem je plutonium ve směsi oxidu plutoničitého a uraničitého. Během provozu vyprodukuje více nového plutoniového paliva, než kolik sám spálí. Reaktor nemá moderátor, pracuje na rychlých neutronech. Aktivní zóna tvořená svazky palivových tyčí je obklopena "plodícím" pláštěm z uranu. Chladivem je tekutý sodík. Aktivní zóna je potopena v ocelové nádobě naplněné sodíkem. Uvnitř reaktoru je výměník, kde sodík předává teplo druhému chladicímu okruhu, ve kterém proudí také roztavený sodík. Sodík ze sekundárního okruhu proudí do parogenerátoru, kde ve třetím okruhu ohřívá vodu na páru.

Typické parametry reaktoru FBR s výkonem 1300 MW:

• palivo obohacené 20 % Pu,
• rozměry aktivní zóny včetně plodivé oblasti - 3, 1 m v průměru a 2,1 m výška,
• tlak sodíku 0,25 MPa,
• teplota sodíku na výstupu z reaktoru 620 °C.

Reaktor RBMK.

Reaktor typu RBMK
(Reaktor Bolšoj Moščnosti Kanalnyj), známá je též zkratka LWGR, se používá výhradně na území bývalého SSSR. Tohoto typu byl reaktor první jaderné elektrárny v Obninsku i reaktor v Černobylu. Další reaktory tohoto typu se již nestaví. Palivem je přírodní nebo slabě obohacený uran ve formě oxidu uraničitého. Palivové tyče jsou vloženy v kanálech, kudy proudí chladivo obyčejná voda. V tlakových kanálech přímo vzniká pára, která po oddělení vlhkosti pohání turbínu. Elektrárna je tedy jednookruhová. Moderátorem je grafit, který obklopuje kanály.

Typické parametry reaktoru RBMK s výkonem 1000 MW:

• obohacení uranu izotopem U²³⁵ na 1,8 %,
• rozměry aktivní zóny – 11,8 m v průměru a 7 m výška,
• počet kanálů 1693,
• tlak nasycené páry 6,9 MPa,
• teplota parovodní směsi na výstupu z reaktoru 284 °C.

Reaktor HTGR.

Vysokoteplotní reaktor HTGR (High Temperature Gas Cooled Reactor) patří k velmi perspektivním typům. Mají výborné bezpečnostní parametry a poskytují velmi vysokou teplotu na výstupu z reaktoru. Teplo tak může být využíváno nejen pro výrobu elektřiny, ale i přímo v různých průmyslových procesech. Vysokoteplotní reaktory jsou zatím vyvinuty pouze experimentálně v Německu, USA a Velké Británii. Palivem je vysoce obohacený uran ve formě malých kuliček oxidu uraničitého (0,5 mm v průměru). Kuličky povlékané třemi vrstvami karbidu křemíku a uhlíku jsou rozptýlené v koulích z grafitu, velkých asi jako tenisový míček. Palivové koule se volně sypou do aktivní zóny, na dně jsou postupně odebírány. V koncepci USA se používají místo koulí šestiúhelníkové bloky, které se skládají na sebe. Chladivem je helium proháněné skrz aktivní zónu. V parogenerátoru předá teplo chladicí vodě sekundárního okruhu, vzniklá pára pohání turbínu. Horké helium může být vedeno přímo do průmyslových a chemických procesů.

Typické parametry reaktoru HTGR s výkonem 300 MW (německý typ):

• obohacení uranu izotopem U²³⁵ na 93 %,
• rozměry aktivní zóny 5,6 m v průměru a 6 m výška,
• tlak hélia 4 MPa,
• teplota hélia na výstupu z reaktoru 284 °C.

O nových typech reaktorů se podrobněji dočtete v dalších dílech Encyklopedie.