A paksi atomerőmű II.
2001/9. lapszám | Szontág László Szemán Róbert | 4121 |
Figylem! Ez a cikk 24 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
A Paksi Atomerőműről szóló cikkünk első részében a maghasadás folyamatával és a reaktor működésével ismerkedhettünk meg. Most – folytatva dr. Kemenes Lászlóval, az erőmű információs szolgálatának vezetőjével megkezdett beszélgetést -, az erőmű főbb egységeinek bemutatásával fejezzük be.
Vannak olyan atomerőmű-típusok, amelyek a hűtőközeg jelentős részét elforralják, s ezt közvetlenül a turbinához vezetik, ez az ún. vízforraló típus. Pakson ún. nyomott vizes rendszerű atomerőmű található, a fent említett plusz elem, a hőcserélő leegyszerűsíti a sugárvédelmi feladatokat, de a hatékonyságból is elvesz: a világon található mintegy 440 atomerőmű közel ¾-e ezt a szisztémát követi. Míg a vízforraló típusnál a gőz – mivel a reaktorból ered – radioaktív elemeket is tartalmaz s ezt a turbinába is közvetíti, addig a nyomott vizes kialakításnál a hőcserélő biztosítja a turbina sugárvédelmi szempontból vett tisztaságát.
A primer kör
A hőcserélőből kilépő primer köri víz mintegy 30 fokot veszít hőmérsékletéből, a fő keringtetőszivattyúk pedig visszajuttatják hideg oldalon a reaktorba. A „hurkot“ áttekintve: reaktortartály, melegági fővezeték, gőzfejlesztő, hidegági fővezeték, fő- keringtetőszivattyú, reaktortartály. Mindkét ágon egy-egy tolózár található, amelyek biztosítják a vezetékek leválaszthatóságát a reaktorról. Egy reaktorhoz hat ilyen hurok tartozik. A szakemberek 200% -os törésnek nevezik azt az esetet, amikor ez az 500 mm átmérőjű cső teljes keresztmetszetben eltörik. Ez igen veszélyes helyzet volna, hiszen ilyenkor megszűnne a reaktortartály hűtése.
A kiáramló gőz a hermetikus tér levegőjével együtt átfolyik a lokalizációs toronyba, ahol vízzel töltött tálcákon áramlik át. Eközben a gőz lekondenzálódik, így a hermetikus tér nyomása is csökken. Az itt található sprinkler-rendszer pedig bóros vizet porlaszt a hermetikus térbe. A víz lekondenzálja a gőzt, ezzel csökkentve tovább a nyomást. A bórsav azért szükséges, mert ez a víz visszajut a reaktorba, ahol a bór neutronelnyelő képessége segít elkerülni a láncreakció újraindulását. A fő keringtetővezeték csonkjainak felhegesztése Pakson történt meg. Ezek falvastagsága 35-ös, a csövek átmérője 500-as, anyaguk saválló acél. Menetes kötéseket nem alkalmaztak, mindenhol röntgenes ellenőrzéssel hegesztettek. (Speciális hegesztői vizsgát kellett az itt dolgozó épületgépészeknek tenniük a Szovjetunióban.) A primer körön rengeteg szerelvény helyezkedik el (mérőeszközök stb.), mindazonáltal a javítási periódust leszámítva, ezek cseréje nem megoldható. Természetesen itt is bármikor előfordulhatnak szivárgások, melyeket megfelelően ellenőrzött csatornákon gyűjtik össze és távolítják el.
A szennyezett vizeket laboratóriumban bevizsgálják, majd ioncserés eljárásokkal, illetve mechanikai szűrőkkel tisztítják. E tisztítóeljárások hatásfoka 97%-os. (Magyarországon vannak talán a legszigorúbb normák a radioaktív szennyezőanyagok vonatkozásában). Szerencsére nagyon sok ilyen szennyeződésnek a felezési ideje 24 órán belüli. Egy évben mintegy másfél köbméternyi szilárd szennyezőanyagot szűrnek ki, s mivel ezek az anyagok gyakorlatilag veszélytelennek nevezhetők, itt is tárolják. Ezzel röviden össze is foglaltuk az úgynevezett primer kört, ami a reaktor és a gőzfejlesztő hőcserélő közötti ciklust öleli fel.
Javítás, karbantartás
Óránként 42 000 tonna mennyiségű vizet keringtetnek a fő keringtetőágban, az összmennyiség 300-400 m³. Ezt évente egyszer, a nagyjavításnál leürítik, és teljes egészében megtisztítják, de üzem közben is 5 tisztító áll rendelkezésre reaktoronként. A nagyjavításnál olyan szintre szorítják a sugárzási tényezőket, hogy a munkatársak megközelíthetik a reaktort is. A tévhittel ellentétben nincs olyan hely az atomerőműben, amelyet összeszerelés után már nem kereshet fel ember, természetesen üzemmódtól függően. Az erőműben dolgozók kötelezően dózismérőt viselnek, a sajátos beavatkozásoknál pedig, amikor várhatóan megemelkedik a sugárzás, csak korlátozott időtartamot tölthetnek a helyszínen.
Szabályzás
A megállás egy atomerőmű esetében tág fogalom. Lehet gondolni a fent említett nagyjavításra, de vannak esetek, amikor nagyon gyorsan kell megszakítani a folyamatot. A reaktor teljesítményének szabályozása, azaz a neutronrészecskékkel való gazdálkodás két fő módon történhet. Egyfelől a hűtővízben oldott bór segítségével, hiszen a bóratom nagy valószínűséggel „befogja“ a neutronokat, s így, ha növelik a bórkoncentrációt, akkor csökkenni fog a szabad neutronok mennyisége. A VVER-440 típusban a láncreakció szabályozásához a fűtőelemkötegekkel azonos méretű abszorbens (bóracélból készült) kazettákat használnak, amelyek felülről lógnak be a zónába. A reaktorban összesen 37 ilyen szabályozó és biztonságvédelmi kazetta van, amelyek közül üzem közben 30 állandóan kihúzott állapotban, az aktív zóna fölött helyezkedik el. Ezek az ún. biztonságvédelmi (BV) rudak, amelyekkel a reaktor bármikor biztonságosan leállítható, mintegy 7-8 másodperc alatt. A maradék 7 abszorbens kazettával az üzem közbeni teljesítményszabályozást végzik. A szabályozókazetták aljához egy-egy fűtőelemkazettát kapcsolnak, így a kihúzott abszorbensek helyén is üzemanyag található, a szimmetrikus üzemanyag zóna létrehozása miatt.
Amikor az urán 235-ös atom elbomlik, akkor két másik részecskére esik szét. A láncreakció folyamán az üzemanyag fogy, s ha nem változtatnánk a bórkoncentrációt, akkor a reaktor teljesítménye szép lassan csökkenne. Ezért folyamatosan szabályozni szükséges a bór mennyiségét a hűtővízben, hogy a teljesítmény ne csökkenjen. A folyamatirányítók tevékenysége alapvetően eseménykövető: az automatika végzi el a gyors beavatkozást, az emberi kontroll csak a későbbi történésekben valósulhat meg.
A szekunder kör
A szekunder kör első lépése a gőz útja a turbinához. A turbina egy tengelyen helyezkedik el a generátorral, amely a mozgási energiából – indukciós elv alapján – elektromos áramot hoz létre. Innen 16 ezer volton „távozik“ a 230 MW elektromos energia, melyet később transzformátorral 400 ezer voltra emelnek, s az ország négy irányába szolgáltatnak áramot. A gőzfejlesztőben lévő 223 °C-os, 46 bar nyomású vizet a csövekben keringő 300 °C-os primer köri víz 258 °C-ra melegíti és ezen a hőmérsékleten felforralja. Mivel a keletkező gőz nedvességet is magával ragad, így a cseppeket el kell távolítani a gőzből, a turbinalapátok ugyanis tönkremennének a vízcseppektől. Erre szolgálnak a kilépő gőz útjába helyezett cseppleválasztó zsaluk. Ezek olyan terelőlemezek, amelyeken áthaladva a vízcseppek lecsapódnak, így a kilépő gőz nedvességtartalma már alacsonyabb, mint 0,25%.
A három-három gőzfejlesztőből kilépő, mintegy 1350 t/h tömegáramú gőz egy-egy turbinára kerül, ahol a gőz mozgási energiáját kihasználva meghajtja a turbina lapátjait. A turbinában egy tengelyen helyezkedik el egy nagynyomású és két kisnyomású ház, valamint a generátor forgórésze. A turbina nagynyomású háza 6 fokozatú, azaz a gőz expanziója és munkavégzése 6 fokozatban történik. A nagynyomású turbinaházban a gőz hőmérséklete kb. 140 °C-ra csökken, nedvességtartalma pedig 12%-ra nő. Emiatt a kisnyomású házba való belépés előtt az ún. cseppleválasztó és gőztúlhevítő berendezésbe kerül, ahol a turbinára káros vízcseppeket eltávolítják belőle és a telítési hőmérséklet fölé melegítik. A két kisnyomású ház 5-5 fokozatú.
A fáradt gőzt viszont vissza kell alakítani vízzé. A szekunder oldalon található hőcserélő nem más, mint a kondenzátor, ennek hűtését pedig a Duna vizével oldják meg 13 ezer csőben. A hűtőcsöveken a gőz kb. 25 °C-os hőmérsékleten lekondenzálódik. Minden turbinaegységhez két kondenzátor tartozik, amelyekben 0,035 bar nyomást (vákuumot) tartanak fenn. (A turbinán a munkagőzt a gőzfejlesztő és a kondenzátor közti nyomáskülönbség hajtja át.).
A cseppfolyósodott munkaközeget különböző tisztító- és előmelegítő berendezéseken keresztül a szivattyúk visszajuttatják a gőzfejlesztőbe. Az előmelegítésre az erőmű jobb hatásfoka miatt van szükség. Az előmelegítést a turbináról vett gőzzel végzik, melynek során a kondenzátorból kilépő 25 °C hőmérsékletű víz 9 hőcserélőben végezetül 223 °C hőmérsékletűre melegszik fel. A tápvíz ezen a hőmérsékleten lép be a gőzfejlesztőbe, ahol újra átveheti a primer köri víz hőjét.
A Duna, mint hűtővíz
Mintegy 110 m³ mennyiségű vizet emelnek ki a Dunából másodpercenként, s ennyit is engednek vissza. A hideg víz bevezetése csatornán történik, az 1-2. és a 3-4. blokkokat külön szivattyúk látják el, amelyek 3600-as szénacél csöveken keresztül szállítják a vizet. Az, hogy a kondenzátorokhoz a Duna vizét alkalmazzák, egyúttal azt is jelenti, hogy ebben a nagy mennyiségben mechanikailag tisztítják a folyót. A Vízjogi engedély szerint a Duna kevert hőmérséklete nem lehet több 30 °C-nál az erőműtől 500 méterre, a hideg és a melegvíz-csatornák közötti hőmérséklet-különbség nem haladhatja meg nyáron a 11, télen a 14 °C-t. Ezeket az értékeket az erőmű betartja, aminek természetvédelmi szempontból van jelentősége.
A mérések szerint a kibocsátott víz 1,5 °C-al emeli meg Paksnál a Duna hőmérsékletét, de ez az érték 500 méteres körzetben eloszlik. Műtárgyakkal kell már a melegvíz-csatornában is és később a Dunában is ezt az igen nagy mennyiségű vizet úgy irányítani, hogy megfelelő sebességgel, mintegy csóva formában eloszolva kerüljön vissza a folyóba.
Biztonság
A paksi atomerőműben nukleáris baleset még nem fordult elő. A nemzetközi atomenergia ügynökség 1 és 7 közötti osztályokba sorolja a meghibásodásokat, a csernobili atomerőműben történtek testesítik meg a legfelső kategóriát. Magyarországon gyakorlatilag jelentéktelen hibák fordultak elő, melyek közül a „legnagyobb“ probléma is álló reaktor mellett történt. Amennyiben az automatika valamilyen rendellenességet észlel, azonnal védelmi üzemmódba állítja a rendszert. Ez egy teszt jellegű ellenőrzési folyamatot is magába foglal, ebbe emberi kéz nem avatkozhat be, pontosabban, csak erősebb leállítási fokozatra adhat utasítást. Az automatikus folyamatirányító rendszer ki sem kapcsolható, sőt, ha valaki megkísérli, a rendszer azonnal védelmi üzemmódba kapcsol.
Az atomerőműben 2700 alkalmazott dolgozik, a vezérlőteremben 3 műszakban dolgoznak. Itt számos monitoron tudják nyomon követni az egyes reaktorok éppen aktuális üzemi állapotát, mint említettük, tevékenységük normál esetben a megfigyelésre korlátozódik. Minden évben – a munkarendjükbe illeszkedően – kötelező rehabilitáción vesznek részt az alkalmazottak, egészségi állapotuk felmérése folyamatos. A vezérlőtermekben is tapasztalható fejlesztési tendencia: a Szovjetunióból beszerzett technológiákat mára a legmodernebb nyugati panelekkel cserélték fel. A magas radioaktivitású hulladék tárolása jelenleg Pakson történik, az erőmű területén elhelyezett betonkamrában. E hulladékot változatlanul hermetikusan lezárva tartják, tehát az uránpasztillák a helyükön maradnak. A kazettákat acélcsövekbe helyezik, cseréjük után kb. 5 évig vízzel szükséges hűteni őket. Később, az aktivitás csökkenésével már a léghűtés is elegendő.
Élettartam
A javítások során minden munkafázis percnyi pontossággal meg van határozva. Érthető ez egy olyan erőműnél, ahol minden nap kiesés 60 millió forint veszteséget von maga után. Ebből akár már következtetni is lehet arra a több tízmilliárdos tételre, amit a paksi atomerőmű elektromos energia formájában évente kitermel. Tehát munkafázist a lehető legnagyobb precizitással kell végrehajtani, az nem fordulhat elő, hogy valamely ellenőrzést az idő rövidségére tekintettel nem végeznek el. A reaktor élettartamát a gyártó 25 évre garantálta. Mivel a reaktortartály fala kapcsolatban áll a neutronokkal, így annak atomszerkezete lassan, de folyamatosan „öregszik“. Az öregedés mértékére, ill. a reaktortartály falának állapotára úgy következtetnek, hogy alkalmanként mintát vesznek abból a reaktortartály anyagával megegyező darabból, amelyet még a beüzemeléskor a tartályba helyeztek.
A minta mindenre kiterjedő vizsgálata alapján megállapították, hogy a paksi atomerőmű minimum 40 évig képes működni, persze ha ehhez a hivatalos szervek is hozzájárulnak. Mivel az első reaktor ‘82-ben, az utolsó pedig ‘87-ben lépett üzembe, hazánk villamos energia ellátásának nagy részét valószínűleg még jó ideig a paksi atomerőmű fogja biztosítani.
