Drobečková navigace
Zabýváme se výzkumnými a vývojovými aktivitami pro provozované jaderné reaktory, pro jaderné reaktory nové generace (GenIV) a nově i pro malé jaderné reaktory. Naše aktivity rozvíjíme v souladu s potřebami rozvoje energetiky v České republice.
Výzkum reaktorů nové generace v ÚJV Řež se v současné době soustřeďuje především na vývoj konceptu demonstračního vysokoteplotního reaktoru ALLEGRO s rychlým spektrem neutronů, chlazeného heliem (GFR - Gas Fast Reactor) v rámci mezinárodní asociace „V4G4 Centre of Excellence“.
V souvislosti s tímto projektem probíhají aktivity v následujících oblastech:
Koncepce a bezpečnost reaktorů
Posuzujeme existující koncepce reaktorů IV. generace, navrhujeme nové koncepce včetně konkrétních konstrukčních návrhů důležitých systémů a komponent. Provádíme termohydraulické výpočty chování primárního okruhu v provozních a havarijních podmínkách, analyzujeme průběh a následky těžké havárie s tavením aktivní zóny, řešíme otázky uplatnění metod PSA (pravděpodobnostní metody hodnocení bezpečnosti) při hodnocení těchto reaktorů.
Materiálový výzkum
V rámci národních i mezinárodních výzkumných projektů řešíme otázky, spojené s odolností materiálů v prostředí s vysokou teplotou a radiací. Aktivně se podílíme na výzkumu a vývoji nových materiálů a výrobních procesů ve spolupráci se špičkovými laboratořemi v ČR i v Evropě.
Technologická a experimentální podpora
Poskytujeme expertní podporu v oblasti heliových technologií, včetně návrhu experimentálních zařízení pro verifikaci a validaci výpočtových nástrojů a pro ověření provozních režimů a funkce technologických systémů.
Souběžně s výše uvedenými technickými činnostmi analyzujeme legislativní a ekonomické aspekty uplatnění reaktorů IV. generace v České republice.
Výzkum reaktorů nové generace v ÚJV Řež se v současné době soustřeďuje na vývoj konceptu demonstračního vysokoteplotního reaktoru ALLEGRO s rychlým spektrem neutronů chlazeného heliem (GFR - Gas Fast Reactor) v rámci mezinárodní asociace „V4G4 Centre of Excellence“.
V souvislosti s tímto projektem vyvíjíme aktivity v následujících oblastech:
Posuzujeme existující koncepce reaktorů IV. generace, navrhujeme nové koncepce včetně konkrétních řešení. Provádíme termohydraulické výpočty chování primárního okruhu v provozních a havarijních podmínkách, analyzujeme průběh a následky těžké havárie s tavením aktivní zóny, řešíme otázky uplatnění metod PSA při hodnocení těchto reaktorů.
Poskytujeme expertní podporu v oblasti heliových technologií včetně návrhu experimentálních zařízení pro verifikaci a validaci výpočtových nástrojů a pro ověření provozních režimů a funkce technologických systémů.
Souběžně s výše uvedenými technickými činnostmi analyzujeme legislativní a ekonomické aspekty uplatnění reaktorů IV. generace v České republice.
Vývoj a zavádění malých reaktorů (s výkonem do 300 MWe) podporuje Mezinárodní agentura pro atomovou energii (MAAE) pro využití v zemích s málo rozvinutou produkcí elektřiny. Průmyslově vyspělé země vyvíjejí malé jaderné reaktory zejména jako ekologickou a udržitelnou alternativu ke zdrojům spalujícím fosilní paliva a plyn.
Výzkum ÚJV Řež se zaměřuje na malé jaderné reaktory tlakovodního typu, na rychlé reaktory chlazené těžkými kovy a také na vysokoteplotní reaktory chlazené plynem.
Výzkum zahrnuje tyto oblasti:
Malé modulární reaktory jsou v nejobecnějším pojetí nové projekty jaderných reaktorů, které se od stávajících realizací liší výrazně menším výkonem, který dosahuje od jednotek megawattů (pak se jedná o tzv. mikroreaktory) až po nižší stovky MW. To je však pouze malá část toho, co je odlišuje od tradičních jaderných elektráren s výkonem v řádech vyšších stovek až takřka dvou tisíc MW, i když na první pohled nejvíce patrná. Ještě důležitějším aspektem, než je pouhý nižší výkon jedné jednotky, je druhé slovo v názvu – modulární. Tradičně jsou jaderné elektrárny stavěny na základě typizovaného projektu, který je ovšem podstatným způsobem upraven pro každou jednotlivou realizaci, a v podstatě od začátku také probíhá licenční řízení na stavbu každého nového reaktoru.
Idea SMR oproti tomu počítá s co nejvyšší standardizací projektu. Konečným cílem je výroba celého jaderného reaktoru v k tomu určené továrně, který si může koncový zákazník koupit jako produkt, který mu bude doručen. Odpadá tak náročná část výstavby na místě, která je nezbytná při výstavbě klasických jaderných reaktorů. S drobnou nadsázkou by tato změna šla přirovnat k rozdílu mezi stavbou rodinného domu na základě projektu od architektonické kanceláře, s nákupem velkého obytného vozu. Licenční řízení se potom zúží na zhodnocení, zda provozu daného SMR vyhovuje daná cílová lokalita, a samotný budoucí provozovatel.
Z ekonomického hlediska je cílem SMR dosáhnout rychlejší návratnosti počáteční investice, která je vzhledem k jejich obecně menší velikosti a „sériové“ výrobě výrazně nižší, než při stavbě bloku jaderné elektrárny s velkou reaktorovou jednotkou.
Z hlediska bezpečnostního vynikají projekty malých modulárních reaktorů svou pasivní bezpečností, založenou pouze na fungování fyzikálních principů jako je gravitace nebo rozdíl teplot. Cílem je praktické vyloučení možnosti těžké havárie s poškozením paliva, a tím i možnost stavby projektů SMR v zalidněných oblastech.
Principy fungování, potenciál a koncepty SMR ve Skupině ÚJV zajímavě shrnul ve středu 18. ledna 2023 v České televizi kolega Jiří Duspiva z Centra výzkumu Řež. Podívejte se na záznam (v čase 18:30) nebo na našem Youtube kanálu.
Nový reaktor HeFASTo (heliem chlazený rychlý reaktor) je konstruován jako vysokoteplotní — výstupní teplota z aktivní zóny dosáhne 900°C. Celkový tepelný výkon zařízení bude 200 MWt, řadí se tedy do rodiny reaktorů menšího výkonu. Jeho zásadní výhodou proti vodou chlazeným reaktorům je, že díky uzavřenému palivovému cyklu generuje minimum jaderného odpadu. Design HeFASTo je založen především na maximální míře modularity. Naprostá většina komponent bude ve formě typizovaných částí vyráběna v továrně, v místě výstavby budou tyto moduly pouze sestaveny do požadované formace, což výrazně sníží investiční náklady. Vysoká bezpečnost navrženého reaktoru je podpořena celou škálou inovativních pasivních bezpečnostních systémů, které fungují jen na základě fyzikálních jevů jako je např. gravitace nebo rozdíl tlaků. Jedním z významných ekonomických přínosů rychlého reaktoru je efekt „množení paliva“, kdy jadernými reakcemi během provozu reaktor vygeneruje více štěpného materiálu, než sám spotřebuje.
S komerčním nasazením reaktoru se počítá hlavně v souvislosti s růstem poptávky po masové výrobě vodíku a také s potřebou zpracování nahromaděného vyhořelého paliva z lehkovodních reaktorů, tedy výhledově po roce 2040. V současné době už probíhá vývoj reaktoru v rámci tzv. předkoncepční fáze, prostor pro vstup strategického investora se očekává po roce 2025.
Přehled současného stavu projektů MMR ve světě – Ing. Lubor Žežula (ÚJV Řež)
Přehled konceptů malých modulárních reaktorů, aktuálně vyvíjených ve světě a jejich posouzení z pohledu technologické připravenosti pro realizaci.
Představení konceptu malého modulárního reaktoru na bázi vysokoteplotního rychlého reaktoru, chlazeného plynem, jako alternativy pro instalace středního výkonu s produkcí vysoko-potenciálního tepla.
Představení konceptu malého modulárního reaktoru na bázi reaktoru, chlazeného tekutými solemi, vyvíjeného v Centru výzkumu Řež, jako alternativy pro instalace nižšího výkonu.
Posouzení české legislativy z pohledu možných úprav pro rychlejší zapojení konceptu malých reaktorů v České republice, při zachování vysokého standardu zajištění jaderné bezpečnosti.
Sumarizace stavu technologií, jejich realizovatelnosti v ČR a úkolů, které je pro úspěšnost této cesty nezbytné vyřešit.
