náhled|upright=1.3|Fotomontáž jaderné elektrárny Olkiluoto ve Finsku, jaderný reaktor Olkiluoto 3 typu EPR (vlevo), Olkiluoto 1 a 2 typu BWR (vpravo). Evropský tlakovodní reaktor (European Pressurized Water Reactor nebo Evolutionary Power Reactor) je tlakovodní jaderný reaktor generace III+ vyvinutý francouzskými firmami Areva (dříve Framatome) a EDF ve spolupráci s německým Siemens AG.
Koncepce EPR vychází z kombinace předností modelu německé jaderné elektrárny Konvoi-95 a francouzského projektu Framatome N4, tak aby jaderná elektrárna vyhovovala požadavkům formulovaných v dokumentech EUR (European Utility Requirements) s důrazem na aktivní bezpečnostní systémy a vysoký výkon (~1660 MWe, z toho se a chod reaktoru/elektrárny spotřebuje asi 90 MW).
V současnosti (k 19. 10. 2017) jsou na celém světě ve výstavbě čtyři reaktory – Olkiluoto 3 (Finsko), Flamanville 3 (Francie) a dva v čínském Taishan. Další dva bloky jaderné elektrárny Hinkley Point C (Velká Británie) jsou v návrhu realizace a jejich dokončení je předběžně plánované na rok 2027.První zpoždění pro Hinkley Point C? V EDF údajně věří až v rok 2027 [online], OEnergetice.cz, 26. 7. 2017, [cit. 23. 11. 2017]. Neúspěšně se Areva účastnila tendru na výstavbu třetího a čtvrtého bloku jaderné elektrárny Temelín, ze kterého byla na podzim 2012 vyřazena.Areva vyřazena z tendru na dostavbu Temelína, společnost se odvolá [online], ct24, 5. 10. 2012, [cit. 30. 11. 2017].
Historie a vývoj V roce 1989 se Framatome a Siemens, dva nejzkušenější evropští výrobci jaderných reaktorů, rozhodli spojit s cílem vytvořit společný návrh nového typu tlakovodního jaderného reaktoru nové generace APWR (Advanced Pressurized Water Reactor). Tato spolupráce byla formalizována v rámci dohody vedoucí k založení společné dceřiné společnosti NPI (Nuclear Power International), která bude odpovědná za vývoj a prodej nového modelu jaderného reaktoru. Od roku 1992 se k NPI připojuje i francouzská elektrárenská společnost EDF a další německé společnosti.Fisher, U., The European pressurized water reactor Result of the French–German cooperation of experienced NPP suppliers and operators, Nuclear Engineering and Design, Volume 187, Issue 1, January 1999, str. 15-23, ISSN 0029-5493, Dostupné online (anglicky)
V počátečních etapách návrhu nového evropského tlakovodního reaktoru bylo zapotřebí sjednotit přístupy všech partnerů. Tato fáze skončila v roce 1993 předložením základního koncepčního návrhu EPR francouzským a německým bezpečnostním orgánům. V pozdějších fázích projektu se společnost NPI soustředila na propracování projektu základního designu jaderné elektrárny a její následné optimalizace. Ta spočívala ve zvýšení výkonu elektrárny, snížení investičních nákladů a posílení její konkurenceschopnosti při zachování bezpečnostních požadavků, které jsou nezbytné pro udělení licence v souladu s dokumenty EUR. Výsledky této fáze umožnily v roce 1999 formulovat tzv. „Základní projektovou zprávu“, kterou o rok později začlenily francouzské úřady ve svých Technických pokynech pro návrh a výstavbu budoucích jaderných elektráren s PWR.AREVA NP & EDF SA, Pre-Construction Safety Report [online], UK-EPR, Chapter 17, Sub-Chapter 17.2, 2012. Dostupné online (anglicky)Clausner, J.P., EUROPEAN PRESSURIZED REACTOR (EPR) - Directorate General for Nuclear Safety and Radiation Protection (DGSNR) [online], U.S.NRS, Conference - session W7, 6. March 2002, [cit. 30. 11. 2017], Dostupné online (anglicky)
Kvůli mnoha potížím spojených s výstavbou dvou evropských jaderných bloků EPR, které výstavbu elektráren nejen prodlužovaly, ale i výrazně zdaržovaly, zahájila Areva práce na novém modelu EPR s ambicí o snadnější výstavbu a výrazné snížení finančních nákladů. Tento nový model EPR by měl být dokončen v roce 2020.EDF plans two new nuclear reactors in France by 2030-document [online], Reuters, 21. 1. 2016, [cit. 29. 11. 2017]
Konstrukce Konstrukční řešení vychází z evolučního vývoje založeného na plně ověřených technologických řešení a důkladné analýze provozních zkušeností ze standardizovaných projektů jaderných elektráren německého typu KONVOI i francouzského typu N4. Všechny základní projektové charakteristiky odpovídají evropským požadavkům formulované v dokumentech EUR.
Sekundární okruh: jedna turbína 1720 MW, otáčky 1500 ot/min, teplota páry 290 °C a tlak 7,5 MPa.https://www.tvo.fi/uploads/julkaisut/tiedostot/ydinvoimalayks_OL3_ENG.pdf Technická data Olkiluoto 3 Primární okruh tvoří 4 smyčky (4 horké a 4 studené větve), přičemž každá ze smyček má jeden vertikální parogenerátor a jedno hlavní cirkulační čerpadlo. Oproti předchozím návrhům západních PWR má EPR zvětšeny hlavní komponenty (tj. tlaková nádoba, kompenzátor objemu a vertikální parogenerátory), díky čemuž se zvětšila zásoba vody v primárním okruhu. To zlepšilo schopnost zvládat přechodové procesy. V primárním okruhu je tlak 15,5 MPa s průtokem 28330 m3/h jednou smyčkou. Vstupní teplota vody v primárním okruhu je 295,9 °C a výstupní 327,2 °C.Leverenz, R., Gerhard, L., Göbel, A., The European Pressurized Water Reactor: A Safe and Competitive Solution for Future Energy Needs [online], International Conference - Nuclear Energy for New Europe, September 2004, Dostupné online (anglicky)
Reaktorová nádoba se skládá ze čtyř svařovaných částí a je v průměru 5,5 metrů široká, vysoká 11 metrů.AREVA NP & EDF SA, Fundamental Safety Overview [online], UK-EPR, Volume 2, Chapter E, Sub-Chapter E.3, 2007. Dostupné online (anglicky) Díky vyměnitelné vnitřní výstelce, tzv. těžkému reflektoru z nerezové oceli, je reaktorová nádoba pro EPR navržena na 60letou dobu života. Tento těžký reflektor slouží ke snižování neutronového toku dopadajícího na tlakovou nádobu a částečně odráží neutrony zpět do aktivní zóny.
Aktivní zóna je navržena tak, že obohacení paliva UO2 pro počáteční vsázku nepřesahuje 5% a reaktor lze provozovat i s použitím 100% MOX paliva, přičemž jedna reaktorová kampaň může trvat až 24 měsíců.EPR™ reactor: the very high power reactor (1,650 MWe) [online], AREVA, [cit. 29. 11. 2017], Dostupné online (anglicky) Samotná aktivní zóna se skládá z 241 čtvercových palivových kazet a každá kazeta obsahuje 265 palivových tyčí a 24 vodicích trubek klastrové regulace.AREVA NP & EDF SA, Fundamental Safety Overview [online], UK-EPR, Volume 2, Chapter D, Sub-Chapter D.1, 2007. Dostupné online (anglicky)
Samotná reaktivita je dlouhodobě řízena převážně změnou koncentrace kyseliny borité (H3BO3) v chladivu a pro rychlé změny reaktivity se využívají borové regulační tyče. Pro potlačení přebytku reaktivity při spouštění jaderného reaktoru se do některých palivových kazet přidávají vyhořívající absorbátory v podobě oxidu gadolinitého (Gd2O3).
Bezpečnostní systémy Bezpečnostní systémy EPR vycházejí z tzv. deterministického přístupu a jsou doplněné o pravděpodobnostní kvalifikaci rizik. V deterministických analýzách jsou různé scénáře rozděleny do čtyř kategorií zahrnující předpokládanou frekvenci výskytu jednotlivých rizik (v normálním provozu i přechodových procesech, počínaje malými odchylkami až po vážné havarijní stavy). IAEA, The Evolutionary Power Reactor (EPR) [online], Status report 78, 4. 4. 2011, [cit. 30. 11. 2017], Dostupné online (anglicky)
Konstrukce reaktoru jednak spojuje provozní zkušenosti s předchozími typy jaderných elektráren a zaručuje bezpečnost díky redundanci ověřených bezpečnostních systémů, ale i díky jejich diverzitě. Celé zařízení je projektováno tak, aby kombinovalo prvky aktivních i pasivních bezpečnostních prvků s cílem zvýšit bezpečnost a zajistit lepší kontrolu procesu při provozu zařízení. Tyto bezpečnostní prvky musejí jednak zajišťovat prevenci, která prakticky eliminuje možnost výskytu těžkých havárií a jednak musejí být schopné vydržet dopady široké škály vnějších i vnitřních událostí tak, aby zmírnily následky těžkých havárií pro samotné okolí elektrárny v mezích přípustných limitů.
Pro splnění těchto bezpečnostních cílů zvolila Areva jako hlavní bezpečnostní prvky: ochranná obálka, lapač koria a fyzická separace. Ochranná obálka Na rozdíl od předchozích generací jaderných elektráren se projekt EPR zabývá možností těžké havárie s tavením aktivní zóny. Proto funkcí ochranné obálky reaktoru je zabránit úniku radioaktivních látek z reaktorové budovy do životního prostředí, a to za všech okolností. Aby budova reaktoru EPR splňovala všechny bezpečnostní cíle dané EUR, je vybavena dvouplášťovou ochrannou obálkou skládající se z válcového železobetonového vnějšího pláště, válcového předpjatého betonového vnitřního pláště s ocelovou vložkou a prstencového meziprostoru.AREVA NP & EDF SA, Pre-Construction Safety Report [online], UK-EPR, Chapter 6, Sub-Chapter 6.2, 2012. Dostupné online (anglicky)
Vnitřní průměr válce kontejnmentu je 46,8 m a tloušťka betonové stěny je 1,3 m. Výška kontejnmentu od základové desky ke kopulovitému středu je asi 65 m.Ostermann, D., Krumb, Ch., Wienand, B., The Inner Containment of an EPRTM Pressurized Water Reactor [online], atw - International Journal for Nuclear Power, Volume 59, Issue 8/9, August/September 2014, Dostupné online (anglicky) Celá vnitřní ochranná obálka byla navržena tak, aby vzdorovala veškerým vnitřním zatížením, jako je například přetlak a vysoká teplota způsobena ztrátou chladicí kapaliny (LOCA havárie). Meziprostor mezi budovami ochranného kontejnmentu má 1,8 m a je v něm udržován podtlak tak, aby byl zachycen jakýkoliv únik z vnitřního kontejnmentu. Případné úniky jsou filtrovány a poté odvedeny do zásobníku, čímž vzniká v podstatě nepropustná bariéra proti nekontrolovanému uvolňování radioaktivity do životního prostředí. Vnější ochranná obálka chrání reaktor před přímým vlivem vnějšího nebezpečí, jakou jsou exploze, tornáda, zemětřesení a pád vojenského letadla.AREVA NP & EDF SA, Fundamental Safety Overview [online], UK-EPR, Volume 1, Chapter C, str. 10/36, 2007. Dostupné online (anglicky)
Lapač koria náhled|upright=1.3|Schéma lapače aktivní zóny. Lapač koria (lapač roztavené aktivní zóny) slouží jako pasivní bezpečnostní prvek, který má zajistit zmírnění následků těžké havárie s tavením aktivní zóny. Na rozdíl od projektu MIR-1200 se u EPR lapač koria nenachází přímo pod reaktorovou nádobou, ale roztavené korium se po protavení ocelovou přepážkou ve dně reaktorové nádoby odvádí transportním tunelem mimo šachtu reaktoru do záchytného prostoru. Odvedení mimo šachtu reaktoru umožňuje vybudovat velký záchytný prostor o ploše 170 m2, který je pokryt vrstvou tzv. obětovaného betonu.AREVA NP & EDF SA, Fundamental Safety Overview [online], UK-EPR, Volume 2, Chapter S, Sub-Chapter S.2, Section S.2.1, 2007. Dostupné online (anglicky) Jedná se o speciálně navržený beton, který rozředí taveninu a vytvoří tak homogenní směs s výrazně odlišnými vlastnostmi. Záchytný prostor je spojen potrubím s vnitřním bazénem výměny paliva. V případě roztavení aktivní zóny se automaticky inicializuje otevření ventilů a lapač roztaveného koria se zalije chladicí vodou z nádrže pro výměnu paliva (IRWST).Fisher, M., The severe accident mitigation concept and the design measures for core melt retention of the European Pressurized Reactor (EPR), Nuclear Engineering and Design, Volume 230, Issue 1-3, May 2004, str. 169-180, ISSN 0029-5493, Dostupné online (anglicky)
Fyzická separace vlevo|náhled|upright=1.3|Schéma bezpečnostních budov a jednotlivých divizí