ÚJV Řež: Vědci simulují jadernou havárii | E15.cz

Vědci simulují v Řeži jadernou havárii

Jan Stuchlík

Experiment, na kterém spolupracuje výzkumný ústav ÚJV Řež s dalšími 23 vědeckými pracovišti, ověří, zda je možné udržet vysoce toxické roztavené palivo uvnitř havarovaného reaktoru.

V bývalé kotelně výzkumného ústavu ÚJV Řež bude už brzy zase pěkně horko. Vědci tam na unikátním experimentu ověří, jak lze v případě nejtěžší jaderné havárie zabránit roztavené aktivní zóně, aby se protavila reaktorovou nádobou a zamořila elektrárnu. Ve skutečnosti se palivo i s vnitřním zařízením reaktoru vylilo naposledy při havárii elektrárny v japonské Fukušimě v roce 2011.

V Řeži s přispěním peněz z výzkumného programu Evropské unie Horizon 2020 postavili za 42 milionů korun přesnou kopii části reaktoru ruské konstrukce VVER 1000. Je to nejrozšířenější typ reaktorů ve světě. V provozu jich je 31 včetně dvou bloků v Česku.

Zařízení kromě tvaru tlakové nádoby reaktoru kopíruje také její okolí. Umožní proto věrně simulovat, jak do prostoru mezi nádobou a okolní betonovou šachtou pustit chladicí vodu, která odvede vzniklé teplo a udrží tlakovou nádobu neporušenou.

Ústav v Řeži pomůže Japoncům likvidovat elektrárnu Fukušima, nikdo jiný by to patrně nedokázal

Do projektu se kromě ÚJV zapojilo dalších 23 výzkumných organizací z třinácti evropských zemí. O účast mají zájem také Čína, Jižní Korea, Rusko a Ukrajina. „Naše zařízení má potvrdit funkčnost strategie, která má udržet roztavenou aktivní zónu uvnitř tlakové nádoby u reaktoru s výkonem vyšším než 600 megawattů. U nižších výkonů tato strategie funguje,“ vysvětluje Jiří Žďárek, který má experiment na starosti.

V Řeži nebudou vědci pracovat s roztavenými palivovými tyčemi, což by nastalo při skutečné havárii. O potřebný tepelný výkon se postará dvanáct set topných patron. Ty budou zahřívat jednotlivé části výseku tlakové nádoby podle toho, kolik tepla by v dané oblasti do stěn proudilo z radioaktivní taveniny.

Podkladem jsou modelové výpočty, které vědcům dodali kolegové z ruského Kurčatovova institutu. „Budeme zjišťovat, jaký typ varu vzniká na vnějším povrchu nádoby. Nejhorší situace by byla, kdyby se mezi povrchem a chladicí vodou vytvořila vrstva páry. Ta by bránila průniku vody k povrchu a dalšímu chlazení,“ připomíná Žďárek.

Politico: Rozšířením Dukovan riskují Češi hněv Evropské unie

Žádoucí je dosáhnout takzvaného bublinkového varu, kdy vznikající pára odchází vzhůru v bublinách a k povrchu reaktoru se dostává nová voda. První experiment, který začne letos v březnu, bude prověřovat možnosti chlazení na hladkém povrchu tlakové nádoby. Ověřovat se budou také varianty, kdy se upraví proudění chladicí vody v šachtě nebo povrch tlakové nádoby.

„Účinnost vnějšího chlazení lze posoudit jen v zařízení s rozměry skutečného reaktoru, jaké postavili v ÚJV. Experiment proto poskytne klíčová data umožňující prokázat, že lze bezpečně udržet taveninu v reaktorové nádobě u reaktorů řady VVER 1000,“ uvádí Florian Fichot z francouzského institutu IRSN. V praxi by se voda mohla k reaktoru přivádět z vnějších nádrží, odkud by tekla samospádem. Takový systém pasivní bezpečnosti by reaktor chladil během prvních hodin po havárii, než by chlazení převzala záložní čerpadla.

Aktivní zóna reaktoru se v historii roztavila při třech nehodách. Poprvé se tento typ havárie stal na americké elektrárně Three Miles Island v roce 1979. „Příčinou byla ztráta chlazení reaktoru za provozu. V japonské Fukušimě se aktivní zóna roztavila až kvůli výpadku chlazení po odstavení reaktoru,“ vysvětluje Dušan Kobylka z Fakulty jaderné a fyzikálně inženýrské ČVUT. Částečně se palivové tyče roztavily také v prvním československém jaderném reaktoru A1 v Jaslovských Bohunicích.

Průřez reaktorem typu VVER 100Průřez reaktorem typu VVER 100Autor: E15

Co se děje při tavení jádra
Jakmile se kvůli havárii přeruší průtok chladicí vody reaktorem, prudce vzroste teplota palivových článků. Jejich zirkonový obal se začne tavit jako první. Následně se při teplotě přes tři tisíce stupňů Celsia roztaví ocelová výstroj reaktoru. Na dně tlakové nádoby se vytvoří tavenina podobná lávě, v níž dál probíhá štěpná reakce. U reaktoru VVER 1000 v první sekundě po havárii vzniká tepelný výkon 240 megawattů. Jak reakce vyhasíná, tepelný výkon klesá na třicet megawattů po první hodině od havárie. Pokud se toto teplo zvnějšku reaktoru neodvede, tavenina se rychle propálí skrz tlakovou nádobu a během pár hodin pronikne i několikametrovým dnem betonové šachty. Vědci dokážou jen odhadnout a modelovat, co se při tavení aktivní zóny děje. Není například přesně jasné, jakou strukturu má výsledná tavenina. Existuje několik vypočtených variant, které se liší množstvím tepla, jež působí na různé části tlakové nádoby.



 

Hlavní zprávy

Newsletter
Využijte služby
zasílání zpráv do vaší
e-mailové schránky!