HTR-PM
HTR-PM (vysokoteplotní plynem chlazený modulární reaktor s oblázkovým ložem, anglicky High-Temperature gas-cooled Reactor Pebble-bed Module) je malý modulární reaktor (SMR) navržený univerzitou Čching-chua v Číně. HTR-PM je vysokoteplotní plynem chlazený reaktor (HTGR) IV. generace s oblázkovým ložem, který používá plynné helium jako chladivo a grafit jako moderátor neutronů. Reaktor o elektrickém výkonu 105 MW u každého modulu je nástupcem menšího prototypu HTR-10, který byl poprvé spuštěn v roce 2000. Stavba prvního demonstračního dvojreaktoru HTR-PM o výkonu 211 MW začala v Shidao Bay v provincii Šan-tung v roce 2012 a byla dokončena v roce 2020. Reaktor dosáhl kritičnosti v listopadu 2021 a v prosinci 2023 vstoupil do komerčního provozu. HTR-PM je v roce 2024 jediný reaktor IV. generace na světě v provozu. Výhodou reaktoru je vysoká výstupní teplota chladiva kolem 750 °C, která má veliký potenciál uplatnění v průmyslu. Teplo lze využít pro vysokoteplotní procesy například v hutnictví, petrochemii či pro výrobu vodíku pomocí S-I cyklu. Vyšší teplota zároveň zvyšuje termodynamickou účinnost při výrobě elektřiny.[1]
| HTR-PM | |
|---|---|
 | |
| Stát původu |  Čína |
| Koncepce | Vysokoteplotní plynem chlazený |
| Rok začátku vývoje | 2001 |
| Poprvé spuštěn | 2021 |
| Počet existujících kusů | 2 moduly |
| Plánovaná životnost | 40 let |
| Jaderný reaktor | |
| Palivo | Uran 235U |
| Chladivo | He |
| Moderátor | Grafit |
| Kontejnment | ano |
| Výkon hrubý | 105 MW na každý modul |
| Některá data mohou pocházet z datové položky. | |
Technický popis reaktoru
editovatPrincip vysokoteplotního plynem chlazeného reaktoru
editovatV aktivní zóně reaktoru je řetězovou štěpnou reakcí uvolňováno teplo, které je heliem odváděno pryč. Helium z primárního okruhu putuje do tepelného výměníku zvaného parogenerátor, kde předá teplo vodě v sekundárním okruhu. Voda v sekundárním okruhu se začne vařit a přeměňovat na vodní páru, která roztáčí turbínu a vyrábí tak elektrickou energii. V případě HTR-PM je možné připojit až 6 modulů k jedné turbíně s výkonem 600 MW.[2][3]
.svg)
Reaktorová nádoba
editovatTlaková nádoba reaktoru má vnitřní průměr 5.7 m a výšku 25 m a je tvořena z uhlíkové oceli. Uprostřed nádoby se nachází aktivní zóna s palivem ve tvaru válce o průměru 3 m a výšce 11 m se zúženým dnem, jejíž stěny jsou tvořeny grafitovými reflektory. Z horní části nádoby jsou zasouvány regulační tyče, které regulují kritičnost reaktoru. Mezi vnitřní a vnější částí nádoby proudí chladivo. V horní a spodní části jsou otvory pro vkládání nových a odebírání starých palivových částic.[4]
Palivo
editovatJelikož je HTR-PM tzv. reaktor s oblázkovým ložem, palivo není ve formě tablet, ale velmi malých povlékaných částic UO2 s 8,5% obohacením. Povlékané částice jsou kromě UO2 tvořeny třemi vrstvami pyrolytického grafitu a jednou vrstvou karbidu křemíku. Povlékané částice o průměru 0,5 mm jsou smíchány s grafitem a spolu tvoří kulové palivové články, oblázky, o průměru 6 cm. Výhodou paliva je vysoká tepelná a mechanická odolnost, která umožňuje bezpečný provoz i při vysokých provozních teplotách. V aktivní zóně se nachází 420 000 palivových článků, které jsou během provozu průběžně vyměňovány a podle stupně vyhoření vráceny do aktivní zóny anebo do nádrže pro vyhořelé palivo. Palivové články stráví v aktivní zóně v průměru 151 týdnů a jejich finální průměrné vyhoření je kolem 90 000 MWd/tU, je tedy 3krát větší než u lehkovodních reaktorů II. generace.[2]
Primární okruh
editovatPrimární okruh je kromě reaktorové nádoby tvořen jednou chladící smyčkou, cirkulačním čerpadlem a vertikálním parogenerátorem. Helium v primárním okruhu má teplotu 250 °C na vstupu do reaktoru, 750 °C na výstupu a tlak 7 MPa.[4]
Turbogenerátor
editovatZatímco primární okruh je vždy samostatný pro každý reaktor, sekundární okruh je společný pro všechny moduly. Tlak v sekundárním okruhu je 14,1 MPa, teplota 570°C a voda se tak přeměňuje na vodní páru. Veškerá vzniklá vodní pára se odvádí na společnou turbínu, která je připojena k generátoru, který přeměňuje teplo na elektrickou energii v podobě střídavého proudu o frekvenci 50 Hz a napětí 18 kV. Typ a instalovaný výkon turbíny se liší podle počtu připojených reaktorů.[4]
Kontejnment
editovatAktivní zóna je spolu s několika dalšími systémy uzavřena v ochranné obálce, která v případě poškození paliva zabraňuje jak úniku radionuklidů do životního prostředí, tak poškození reaktoru zvenku (například extrémním počasím či pádem letadla). Nejdůležitější bariérou je však povlak paliva, který zabraňuje úniku radionuklidů.[4]
Ovládání reaktoru
editovatReaktor je ovládán z řídicí místnosti, ze které operátoři ovládají chod celé elektrárny. K regulaci výkonu jsou primárně využívány regulační tyče. Tyče jsou zasouvány seshora, což znamená, že v případě havárie a ztráty elektrického napájení mohou do aktivní zóny spadnout samovolně volným pádem. Na rozdíl od tlakovodních reaktorů tento koncept nepočítá s regulací kyselinou boritou v primárním okruhu jelikož kyselina boritá není rozpustná v plynném heliu.[2][4]
Odkazy
editovatReference
editovat- ↑ China's demonstration HTR-PM reaches full power : New Nuclear - World Nuclear News. www.world-nuclear-news.org [online]. [cit. 2024-07-12]. Dostupné online.
- ↑ a b c Handbook of small modular nuclear reactors. Příprava vydání Daniel T. Ingersoll, Mario D. Carelli. Second edition. vyd. Oxford, United Kingdom ; Cambridge, MA: Woodhead Publishing, an imprint of Elsevier 626 s. (Woodhead Publishing series in energy). Dostupné online. ISBN 978-0-12-823916-2.
- ↑ ZHANG, Zuo-Yi; DONG, Yu-Jie; SHI, Qi. 600-MWe high-temperature gas-cooled reactor nuclear power plant HTR-PM600. Nuclear Science and Techniques. 2022-08-16, roč. 33, čís. 8, s. 101. Dostupné online [cit. 2024-07-12]. ISSN 2210-3147. DOI 10.1007/s41365-022-01089-9. (anglicky)
- ↑ a b c d e Status report 96 - High Temperature Gas Cooled Reactor - Pebble-Bed Module (HTR-PM) [online]. [cit. 2024-07-12]. Dostupné online.