Prava rešitev za brezogljično, varno in zanesljivo oskrbo z električno energijo

Ko se potrebe podjetij po energiji merijo v megavatih, je jasno, da mora na drugi strani biti vir proizvodnje, ki dosega ali presega gigavat moči. Da, to je lahko le jedrska energija. Enega izmed energetskih stebrov predstavlja tudi Westinghousov inovativni jedrski reaktor z modularno zasnovo AP1000Ⓡ, ki je v marsičem tako poseben, da ni brez razloga označen za enega najvarnejših na svetu.

V iskanju rešitev za brezogljično prihodnost in stabilno oskrbo z električno energijo se svetovna pozornost vse bolj usmerja k jedrskim reaktorjem nove generacije (v jedrskih krogih so ti deležni oznake III+). Med njimi izstopa reaktor Westinghouse AP1000, ki ne prinaša le večje moči, temveč popolnoma novo filozofijo varnosti, ki temelji na naravnih zakonih fizike namesto na zanesljivosti strojne opreme. AP1000 (oznaka pomeni Advanced Passive) je tlačnovodni reaktor (PWR – Pressurized Water Reactor), ki predstavlja evolucijo preizkušene tehnologije, kakršno poznamo tudi v Nuklearni elektrarni Krško. Vendar pa AP1000 ni le večja in močnejša različica predhodnikov – je poenostavljena, modularna in varnostno nadgrajena naprava, zasnovana za energetske izzive 21. stoletja.

 

Poudarek na varnosti

V času geopolitičnih negotovosti je jasno, da je poudarek pri razvoju rešitev, ki imajo opravka z jedrsko energijo, na varnosti. Absolutni varnosti. Največja prednost reaktorja AP1000, ki ga ločuje od reaktorjev druge generacije (in večine konkurentov), so njegovi pasivni varnostni sistemi. Tradicionalni jedrski reaktorji se v primeru nesreče zanašajo na »aktivne« sisteme: črpalke, ki potrebujejo elektriko, in dizelske generatorje, ki zagotavljajo to elektriko, če omrežje odpove. Če odpovejo črpalke ali zmanjka goriva za generatorje (kot v primeru Fukušime), se reaktor lahko pregreje – z neprijetnimi posledicami. Westinghouse AP1000 pa to paradigmo obrne na glavo. Njegovi varnostni sistemi izkoriščajo naravne sile: gravitacijo, naravno konvekcijo in stisnjen plin.

Stavi namreč na pasivne varnostne elemente, ki težko odpovedo, npr. gravitacijsko hlajenje. Veliki rezervoarji vode so nameščeni nad reaktorjem. Če pride do težav, se ventili odprejo (sami od sebe ob izgubi napajanja ali s pomočjo baterij) in voda zaradi gravitacije steče v sredico. Prav tako je poskrbljeno za pasivno hlajenje zadrževalnega hrama (PCS). Na vrhu betonske kupole je ogromen rezervoar z vodo. Ta voda počasi teče po zunanji strani jeklene lupine reaktorja. Zaradi izparevanja se toplota odvaja v okolje, znotraj lupine pa se para kondenzira in vrača v bazen, kar ustvarja zaprt krog hlajenja brez potrebe po črpalkah.

Inženirje AP1000 je pri snovanju vodila tudi filozofija »manj je več«. Zanašanje na pasivne sisteme je omogočilo občutno poenostavitev celotne elektrarne, saj v primerjavi s tipičnim reaktorjem prejšnje generacije zahteva kar 50 % manj varnostnih ventilov, 35 % manj črpalk, 80 % manj varnostnih cevovodov ter 45 % manj potresno odpornih zgradb. Manj komponent pomeni manj stvari, ki se lahko pokvarijo, cenejše vzdrževanje in manjšo verjetnost človeških napak pri pregledih.

Kompakten in zmogljiv

Za nameček AP1000 ohranja najmanjši tloris na proizvedeni megavat (MWe) električne energije na trgu. Zaradi kompaktne zasnove z manj komponentami so manjše tudi potrebe po vzdrževanju. Nazivna moč omenjenega reaktorja znaša 1200 MWe, toplotna moč pa 3400 MWt. Projektirana življenjska doba reaktorja je 60 let (z možnostjo podaljšanja), cikel menjave goriva pa 18 do 24 mesecev.

Reaktor AP1000 se ponaša z nekaj rekordnimi dosežki, kot so:

• vrhunsko obratovanje – razpoložljivost in zmogljivosti nad 90 %

• znatno krajši zagonski preizkusni programi – 5 mesecev namesto 10, vključno z enim mesecem pri polni moči

• rekordna učinkovitost med remonti – zamenjava goriva po prvem ciklu v 28 dneh, v drugem ciklu v 19 dneh

• obratovanje v načinu pasovne obremenitve in v načinu sledenja obremenitvi s hitrostjo 1 MW/s.

Velika prednost sta tudi modularna sestava in gradnja. AP1000 je bil zasnovan z mislijo na modularnost. Namesto da se celotna elektrarna »zida« na gradbišču, se veliki strukturni moduli (težki tudi do 80 ton) izdelajo v tovarnah, prepeljejo na lokacijo in sestavijo kot ogromne LEGO-kocke.

Promo/Foto: Georgia Power

Kdo ali kaj je Westinghouse?

Westinghouse Electric Company je vodilno svetovno podjetje na področju jedrske energije in eden ključnih dobaviteljev jedrskih tehnologij za elektrarne po svetu. Leta 1957 je Westinghouse v Shippingportu v ZDA dobavil prvi komercialni tlačnovodni reaktor (PWR) na svetu. Vse ostalo je zgodovina – podjetje je še danes vodilni svetovni ponudnik tehnologije za jedrske elektrarne. Trenutno skoraj polovica od 440 jedrskih elektrarn na svetu uporablja Westinghousovo tehnologijo.

Na podlagi dolgoletne tradicije inovacij in uspešne izvedbe projektov jedrskih elektrarn po svetu je Westinghouse zavezan dolgoročnim partnerstvom povsod, kjer je njegova tehnologija v uporabi. Podjetje pogosto govori o »stoletnih partnerstvih«, saj po izgradnji elektrarne podpira njeno dolgoročno obratovanje in oskrbo z gorivom.

Westinghouse je že prisoten tudi v Sloveniji, saj že od leta 1983, torej več kot štiri desetletja, sodeluje z Nuklearno elektrarno Krško, tako pri vzdrževanju kot dobavi gorivnih elementov. Pred kratkim je dobavo jedrskega goriva družbi Westinghouse zaupala tudi Madžarska, in sicer za svojo jedrsko elektrarno Paks.

Promo/Foto: Georgia Power

Priložnost za lokalne dobavitelje

Vodilo družbe Westinghouse se glasi: »Kupujemo tam, kjer gradimo«. To pomeni, da je sodelovanje z lokalnimi podjetji ključni element razvoja. V različnih fazah projekta – od gradnje in dobave opreme do inženirskih storitev in vzdrževanja – ta vključuje čim več lokalnih dobaviteljev. Westinghouse kot eden od možnih ponudnikov tehnologije je za JEK2 že leta 2022 podpisal memorandume o soglasju s tremi slovenskimi podjetji. Slovenska podjetja bodo imela možnost pridobiti dragocene izkušnje in znanja s področja jedrskih tehnologij, kar bo povečalo njihovo konkurenčnost na domačem in mednarodnem trgu.

Za krepitev energetske varnosti je pomembno, da dobavitelji tehnologije, kot je Westinghouse, tesno sodelujejo z vladami in gospodarstvom v državah, kjer bodo jedrske elektrarne postavljene, ter tako razvijajo lokalno infrastrukturo in dobavne verige. Naložbe v ljudi – prek usposabljanja, izobraževanja in novih delovnih mest – prinašajo dolgoročne gospodarske koristi, ki segajo tudi na druga področja.

Kje se tokrat opisani reaktor AP1000 že dokazuje v praksi? V Sanmenu in Haiyangu na Kitajskem obratujejo štiri enote AP1000, ki dosegajo rekorde v obratovalni učinkovitosti, vključno z odzivanjem na nihanja v omrežju s hitrostjo 1 MW/s. Prav tako je že v teku gradnja osmih novih enot na Kitajskem, še dodatne štiri pa so odobrene. Poleg tega v ZDA na lokaciji Vogtle obratujeta dve enoti AP1000 s prav tako odličnimi rezultati. Se bo temu seznamu rekorderjev po energetski učinkovitosti pridružila tudi Slovenija? Za Slovenijo je AP1000 eden izmed glavnih kandidatov za projekt JEK2 (drugi blok Nuklearne elektrarne Krško). Njegove prednosti v tem kontekstu so združljivost z obstoječim znanjem (Westinghousova tehnologija je že v obstoječem bloku), robustna varnostna zasnova, primerna za specifične lokacijske pogoje, in dejstvo, da gre za zahodno tehnologijo, kar olajša geopolitična in dobavna vprašanja.

Westinghouse AP1000 vsekakor predstavlja tehnološki most med preteklostjo in prihodnostjo jedrske energije. Čeprav so se prvi projekti soočali s porodnimi težavami pri gradnji, tehnologija sama – zlasti njen edinstven pasivni varnostni sistem – deluje brezhibno. V svetu, ki zahteva zanesljivo energijo brez izpustov CO₂, in kjer je javno mnenje občutljivo na vprašanja varnosti, AP1000 postavlja standard, po katerem se bodo merili prihodnji projekti jedrskih elektrarn.

Promo/Foto: Georgia Power

Poglej Galerijo

Promo/Foto: Georgia Power

Poglej Galerijo

Promo/Foto: Georgia Power

Poglej Galerijo

Promo/Foto: Georgia Power

Poglej Galerijo

Promo/Foto: Georgia Power

Poglej Galerijo

Promo/Foto: Georgia Power

Poglej Galerijo