VVER

VVER – vodo-vodní energetický reaktor (, ) v západním světě často označován jako WWER je typ tlakovodního reaktoru užívaného v jaderných elektrárnách v zemích bývalého východního bloku, zatímco v západní Evropě a USA se pro tento typ reaktoru používá zkratka PWR (Pressurized Water Reactor). Koncepce VVER jsou i reaktory českých jaderných elektráren Dukovany a Temelín.

Principy V reaktorech VVER je používán mírně obohacený uran ve formě oxidu uraničitého (UO2). Tlaková nádoba reaktoru má tvar válce postaveného na výšku s polokulovitým dnem a víkem. Aktivní zóna je v dolní části nádoby. Nádoba je naplněna lehkou vodou, která slouží jako chladivo i moderátor zároveň. Voda je pod vysokým tlakem (okolo 15 MPa, tj. 150 bar), takže nedochází k jejímu varu. To je důležitý prvek inherentní bezpečnosti. Při případné poruše primárního okruhu, nebo kdyby došlo k varu vody v reaktoru, dojde k úniku moderátoru a tím i k téměř úplnému zastavení jaderné reakce.

Typy

VVER-440

+Vývojové modely VVER-440Vývojový modelPočet postavených jednotek (ve výstavbě)PopisVVER-440/1792Dva prototypy v NovovoroněžiVVER-440/23012Sériový VVER-440VVER-440/2702Arménie (vyšší seismická odolnost)VVER-440/21318Sériový VVER-440 (nástupce 230)VVER-440/213+1 (+1)Vychází z 213, Mochovce 3 a 4VVER-440/213M0Vývoj 1993, kontejnmentVVER-440/3180Vývozní model, kontejnmentVVER-440/3560Zamýšleno pro 3 a 4. blok JE Loviisa

Typ 230 Vývoj reaktorů VVER začal v Sovětském svazu přibližně v polovině 60. let 20. století. Prvním vývojovým typem byl VVER-440 typ 230. Bezpečnostní koncepce tohoto typu reaktoru byla na stejné úrovni jako západní běžně montované typy BWR. Největší projektová havárie, kterou měl tento typ reaktoru bezpečně zvládnout, byl pouze vznik trhliny o průměru 32 mm kdekoliv v primárním okruhu. Tato slabina byla kompenzována konzervativním návrhem, který riziko havárie minimalizoval (speciální tvar paliva, nižší zatížení všech komponent). V průběhu provozu byly tyto elektrárny modernizovány a jejich provoz zpřísněn. Přes známá rizika bylo postaveno 14 bloků elektráren s tímto reaktorem. Byly to: 3. a 4. blok JE Novovoroněž, 1. a 2. blok JE Kola, 4 bloky JE Greifswald, 4 bloky JE Kozloduj a jako poslední 2 bloky JE V-1 Jaslovské Bohunice. Většina těchto elektráren je již odstavena a k žádné havárii nedošlo i přesto, že JE Kozloduj absolvovala v roce 1977 zemětřesení o síle 7 stupňů. Bloky v Jaslovsko-Bohunické elektrárně V1 se nyní připravují k likvidaci, první blok byl odstaven v roce 2006 a druhý blok ukončil provoz v roce 2008. Posledními fungujícími bloky na bázi konceptu VVER-440 V230 je první dvojblok elektrárny Kola, druhý blok prvního dvojbloku v JE Novoroněž (zde se ale jedná i prototyp, ze kterého vznikl tento vývojový typ) a 2. blok arménské jaderné elektrárny Mecamor nedaleko města Mecamoru. Obyvatelé v okolí Mecamoru mají strach o svoji budoucnost, neboť elektrárna se nachází v oblasti tektonických zlomů – mimochodem proto byl 1. blok v roce 1988 vyřazen z provozu, byl poškozen po silném zemětřesení. Druhý blok by měl být definitivně odstaven v roce 2036, ale to pouze za předpokladu, že se do té doby začne stavět nový blok, který jej nahradí. Dvojblok v JE Kola prošel značnými nákladnými modernizacemi a jeho provoz splňuje normy IAEA. Plánuje se nahradit ji novými VVER-600, protože elektrárna je významným zdrojem elektrické energie v Murmanské oblasti.

Typ 213 Dalším vývojovým typem byl VVER-440 typ 213. Proti předchozímu typu byla výrazně zvýšena bezpečnost podle světových standardů. Při návrhu byla uvažována jako největší projektová havárie prasknutí hlavního potrubí primárního okruhu. Tento typ reaktoru nemá plnohodnotnou tlakovou ochrannou obálku – kontejnment, místo toho je vybaven hermetickým boxem s barbotážním systémem, v němž by v případě havárie došlo ke kondenzaci vzniklé páry a snížení tlaku v ochranné obálce. V projektu jsou několikanásobné systémy nouzového dochlazování pro případ takové havárie.

Okamžité řízení výkonu samotného reaktoru probíhá současně dvojím způsobem – změnou množství paliva v aktivní zóně a změnou množství pohlcovače neutronů. V reaktoru jsou zvláštní kazety poháněné výkonnými elektromotory, kdy jejich spodní část je vyplněna palivem a horní část pohlcovačem neutronů. V případě nouzového odstavení kazety volným pádem spadnou až na dno kanálu (kde se nachází tlumič pádu), čímž dojde ke snížení množství paliva v aktivní zóně a zároveň k zastavení reakce pohlcením štěpných neutronů. Dlouhodobé řízení výkonu a zastavení reakce během výměny paliva, je zajištěno změnou koncentrace kyseliny trihydrogenborité s 10B ve vodě primárního okruhu. Jedná se současně i o možnost havarijního odstavení, které je ale mnohem pomalejší než pomocí řídicích kazet.

VVER-440 typ 213 je jeden z nejrozšířenějších typů tlakovodního reaktoru v Evropě. Nachází se např. v elektrárně Dukovany (2 dvoubloky – 4 reaktory), Mochovce (2 dvoubloky – 4 reaktory), Jaslovské Bohunice V2 (1 dvoublok- 2 reaktory), JE Loviisa (dva samostatné bloky s kontejnmentem), JE Paks a další. Stále jsou používány dvě turbíny na jeden výrobní blok. Stejného typu byly i plánované 4 bloky v druhé polovině východoněmecké jaderné elektrárny Greifswald (Lubmin, Nord), přičemž pouze první z nich byl v roce 1989 dostavěn a spuštěn do fáze fyzikálních testů. Další blok 6 byl pouze dostavěn a nikdy nespuštěn, u bloků 7 a 8 nebyly dokončeny ani stavební práce. V Německu odstavení této obrovské a celkem osmiblokové elektrárny vysvětlili tím, že bloky nejsou bezpečné a jejich úprava by stála mnoho financí – z dnešního hlediska šlo pouze o odstavení, vynucené politickým tlakem západního bloku, tzv. "desovětizace".

V roce 2026 se dostavuje poslední čtvrtý blok ve slovenských Mochovcích, kde byla stavba zakonzervována v roce 1992 pro nedostatek financí a znovu obnovena až v roce 2009. Ve finálním stavu bude tento komplex patřit k nejbezpečnějším blokům VVER-440 s reaktorem vývojového typu 213. 3. blok byl spuštěn v roce 2023.

Palivový cyklus reaktorů VVER-440 byl původně tříletý – to znamená, že každých dvanáct měsíců je vyměněna třetina paliva. Současný palivový cyklus (2015) s modernizovaným palivem je pětiletý a v reaktorech se mění každoročně pouhá jedna pětina kazet. Výrobní bloky s voroněžskými tlakovodními reaktory typu VVER-440 V 213 jsou však schopny zvládnout bezpečně větší výkon, než je jejich nominální (440 MWe). Výkon lze postupnými úpravami zvýšit až na 510 MWe, takovými úpravami prošla finská JE Loviisa. Tyto úpravy zahrnují zvýšení tepelného výkonu reaktoru z původních 1375 MWt na 1485 MWt (108 %) což bylo umožněno použitím novějšího paliva v kombinaci s lepším řídicím systémem a dalšími vylepšeními na sekundárním okruhu včetně turbosoustrojí, která jsou zodpovědná za zbývající nárůst o 5–7 % (500–510 MWe). K takovým úpravám došlo na mnoha elektrárnách (mj. i v Dukovanech) k optimalizaci vyšším obohacením paliva, lepším rozmístěním kazet a dalším zlepšením k prodloužení cyklu na 4, resp. 5 let. Dochází tak nejen k úspoře paliva, ale i ke zvýšení výkonu. Reaktory v Dukovanech tak nyní po úpravách vyrábí 510 MWe. Celkový dosažitelný výkon Dukovanské elektrárny tak činí 2040 MWe.

Palivo do většiny bloků VVER v Evropě dodávají společnosti TVEL nebo Westinghouse Electric Company.

Typ 318 Nejpokročilejší verze reaktoru VVER-440. Šlo o výhradně exportní variantu tohoto reaktoru, která již zahrnovala plnohodnotný železobetonový kontejnment a další prvky pasivní i aktivní ochrany. Celkem bylo plánováno postavit tyto reaktory minimálně ve čtyřech lokalitách. Známé jsou Juragua (Kuba), Irák, Sýrie, a Sirte (Libye).

VVER-500 Vývoj reaktoru VVER-500 započal společně s VVER-1000. Jediný rozdíl spočíval v počtu smyček v primárním okruhu. Zatímco VVER-1000 má 4, VVER-500 měl mít pouze 2. Komponenty jako víko reaktoru měly být totožné s VVER-1000, což mělo usnadnit a zlevnit výrobu. Samotná tlaková nádoba byla téměř identická, pouze s rozdílem, že VVER-1000 má 8 otvorů pro primární okruh a VVER-500 měl mít 4. K sériové výrobě nikdy nedošlo a to z důvodu, že na konci 80. let měl větší prioritu vývoj reaktorů 3. generace, jako například VVER-1000/392.

Reaktory tohoto typu bylo plánováno postavit i v Československu, kde by jej vyrobila Škoda JS. Mimo toho v SSSR, Rumunsku, NDR. Doprava měla být zajištěna po železnici, stejně jako u VVER-1000.

VVER-600 VVER-600 (V-498) je menší verzí reaktoru VVER-1200 o polovičním výkonu, kterého bylo dosaženo snížením počtu smyček ze 4 na 2. Novějším vývojem je VVER-S-600. Trojice reaktorů tohoto typu je schválena pro použití v Kolské jaderné elektrárně II.

VVER-640 VVER-640 je vývoj reaktoru VVER-440 a používá komponenty VVER-1000. Disponuje čtyřmi smyčkami a identickou tlakovou nádobou, jako VVER-1000, což ho činí neekonomickým. Existovaly plány na jeho výstavbu v Severní Koreji, Kazachstánu, Íránu a Rusku.

VVER-900 VVER-900 byl návrh od plzeňské Škodovky z 80. let, který zahrnoval snížení počtu smyček reaktoru VVER-1000 ze čtyř na tři, což se ztrátou pouhých 100 MW činilo VVER-1000 ekonomičtějším. Znamenalo by to mnohem vyšší účinnost parogenerátorů. Sovětský svaz však zůstal u sudých počtů smyček. Reaktor mohl být modulární ve smyslu možností přidání nebo odebrání jedné smyčky, což by dalo za vznik reaktorů o výkonu asi 600 a 1200 MW.

VVER-1000

+Vývojové modely VVER-1000Vývojový modelPočet postavených jednotek (ve výstavbě)PopisVVER-1000/1871Prototyp v Novovoroněži, první VVER-1000VVER-1000/3021Předchůdce 338VVER-1000/3383Náhrada za 302, kvůli chybnému výpočtu potřebných regulačních tyčíVVER-1000/32025 (+1)Sériový VVER-1000 (velká série)VVER-1000/3410Zamýšleno pro 3. blok LoviisaVVER-1000/3920Sériový model, nástupce VVER-1000/320 s úpravami, seismická odolnostVVER-1000/392B0Založeno na 320 a 392, modernizovaný kontejnmentVVER-1000/4100Založeno na 392VVER-1000/4122 Indie, založeno na 392VVER-1000/412M0 (+4)Indie, založeno na 392 a 412VVER-1000/4130Zamýšleno pro 3. blok LoviisaVVER-1000/428(M)4ČínaVVER-1000/4461VVER-1000 zabudovaný v německém kontejnmentu, ÍránVVER-1000/4660AES-91/99, sériový modelVVER-1000/466B0Zamýšleno pro Belene v roce 2008 jako náhrada za 320VVER-1000/5110Založeno na VVER-TOI, potenciální projektVVER-1000/528(+2)Írán náhled|vpravo|Porovnání šestiúhelníkové aktivní zóny s tlakovodním typem od Westinghouse Zároveň se stavbou elektráren VVER-440 typ 213 probíhal v SSSR se zpožděním vývoj dalšího typu VVER-1000. První zkušební blok VVER-1000 typ V-187 se stal pátým blokem JE Novovoroněž. Podle zkušeností byly postaveny v SSSR 4 bloky pozměněného typu V-302. Tento typ byl již navržen včetně haly s plnohodnotným kontejnmentem. Maximální projektová havárie, kterou musí reaktor zvládnout bez vlivu na okolí, je prasknutí hlavního potrubí, spojené se zemětřesením a výpadkem vnějšího napájení. Má čtyři smyčky primárního okruhu a v sekundárním okruhu jediný turbogenerátor. Proti typu VVER-440 je výrazně vyšší namáhání aktivní zóny.

Typ 320 Vývoj pokračoval a následujícího typu V-320 je i JE Temelín. Celkový tepelný výkon reaktoru je 3000 MWt s hrubým výkonem 1000 MWe.

Typ V-320, tzv. „velká série“ je současně zatím nejčastější typ nejen VVER-1000, ale všech provozovaných VVER bloků. Z tohoto typu se dále odvíjí typ V-392B, který byl určen jako reaktor ve 3. a 4. bloku Chmelnycké JE a 5. a 6. blok Balakovské JE. Dále vznikly V-320DD a V-320I (Zvýšení bezpečnosti v určitých oblastech, jako je například seismická bezpečnost).

Okamžité řízení výkonu reaktoru typu VVER-1000 je oproti VVER-440 zařízeno pouze změnou množství pohlcovače neutronů v aktivní zóně. Pohlcovač neutronů má formu klastrů (souborů 18 řídicích tyčí). Klastry jsou poháněny krokovým elektrickým motorem. V případě havarijního odstavení spadnou volným pádem do aktivní zóny. Dlouhodobé řízení či zastavení reakce během výměny paliva je zajištěno změnou množství kyseliny trihydrogenborité s 10B.