Dnes by sme našu exkurziu uzavreli prehľadom používaných reaktorov vo svete a povedali si, čím sa líšia. K aprílu 2020 bolo v prevádzke 440 reaktorov na celom svete. Najviac ich pracuje v jú es ej - 95, Francúzi sa s tým tiež nebabrú a majú 57 funkčných reaktorov. Tretie miesto zabrala Čína s 47 reaktormi a tak dále, a tak dále. U nás máme v prevádzke 4 funkčné reaktory, rovnako aj Maďari, Fíni a Švajčiari. Celosvetovo sa približne 10% elektrickej energie vyrobí v atómkach.
Ako sme si povedali minule, tlakovodný reaktor (PWR - Pressurized light-Water moderated and cooled Reactor), medzi ktoré patria aj naše VVER 440, je najrozšírenejším typom na svete. Z celého čísla je to cca 300 reaktorov. Plus niekoľko stovák ich v miniverzii pracuje v rôznych plavidlách. Aby som sa neopakoval, tak v skratke. Palivom je obohatený oxid uránu, moderátor voda, chladivo tá istá voda pod vysokým tlakom aby nevrela, lebo var je niečo, čo pri tlakovodnom reaktore nechceme. Aktívna voda ostáva v primárnom okruhu a ten celý v kontajmente (Betónový obal, aby v prípade, že niečo rupne, ostal bordel iba v ňom a nešíril sa do okolia. Zároveň chráni primárny okruh pred vplyvmi zvonku, napríklad tornádo, teroristi) V parogenerátoroch sa vyrába para, ktorá roztáča turbíny a zvyšok už poznáme.
Rovnako vodný reaktor, kde ale var chceme, je prekvapivo varný reaktor (BWR - Boiling Water Reactor). Je to druhý najpoužívanejší typ, dodnes funguje 94 týchto reaktorov. Pri tomto type sa nikto nehrá na fajnovky, voda vrie rovno pár desiatok centimetrov nad uránovým palivom, preženie sa separátorom, kde sa odlúči vlhkosť a šup s ňou rovno do turbíny. Výhody? Nemáte dva okruhy, nemáte parogenerátory, stavba je oveľa menšia, jednoduchšia. Nevýhody? Veľa. Hrozne veľa. Už len to, že do turbín prúdi aktívna para. Čiže "svieti" vám celý okruh, všade beháte s dozimetrom, pri odstávkach sú údržbári vlastne nonstop v kontakte s aktívnym materiálom. Síce to nie sú veľké dávky, ale ja by som tam robiť nechcel. No a ešte máte v okruhu pomerne málo chladiva a to keď sa nejakou netesnosťou začne strácať, máte na problém zarobené. Lebo kto nechladí palivo, koleduje si o veľký prúser. Medzi inými, BWR sú aj vo Fukušime a tie to bez elektriky a teda bez dodávky chladiacej vody tiež úplne nezvládli.
Ťažkovodný reaktor (PHWR - Pressurized Heavy Water Reactor) je trošku odlišný typ. Funguje v princípe podobne ako ľahkovodné. Má primárny aj sekundárny okruh. Palivo sa ale dá meniť aj počas prevádzky. Vďaka moderovaniu ťažkou vodou používa ako palivo prírodný urán. Už v roku 1950 s týmto typom špekulovali Kanaďania a preto sa mu dodnes hovoru aj CANDU (Canadian Deuterium Uranium). Licencované elektrárne sú postavené v Ázii. Dokáže z prírodného uránu využiť viac energie, ale zase má aj vyššiu spotrebu. Novšie generácie majú výhodu v tom, že si dokážu poradiť s hocijakým palivom. Prírodný urán, ľahko obohatený urán, či prepracované vyhorené palivo.
Plynom chladený, grafitom moderovaný reaktor (GCR - Gas Cooled Reactor) je s obľubou používaný hlavne v Anglicku a Japonsku, ale aj Francúzsku. Aj naša A1 používala na chladenie plyn CO2. Pracuje tak isto s obohateným oxidom uránu. Chladivom je však plyn, ktorý preteká sústavou kanálov okolo paliva. Keďže sa plyn dá zahriať na vyššiu teplotu, je možné vyrobiť prehriatu paru s vyššími parametrami a dosiahnúť tak vysokú účinnosť cyklu, až 41%. Výhodou je aj výmena paliva počas prevádzky štýlom kus za kus.
Podobným typom je aj neslávne známy typ RBMK. Na rozdiel od GCR, na chladenie používa vodu. Je to jednookruhový typ, takže rovnako ako varný kontaminuje všetko okolo seba. Tento typ sa budoval len v krajinách ZSSR a dokopy sa postavilo 15 kúskov. Ďalšie sa už nikdy nepostavili. Zaujímavosťou je, že ako odpadný produkt v tomto reaktore vzniká plutónium. To potom vysvetľuje zopár vecí. Ako napríklad, prečo sa stavali len v ZSSR, prečo tak veľké a prečo s toľkými nevýhodami.
Najviac badass reaktor je podľa mňa táto beštia. Rýchly množivý reaktor (FBR - Fast Breeder Reactor). Ako palivo používa plutónium. Počas prevádzky vyrobí viacej plutónia, ako sám spáli. A nepotrebuje moderátor, pretože funguje na rýchlych neutrónoch, nepotrebuje ich spomaľovať. Ako chladivo používa kov. Sodík. Palivo je v nádobe so sodíkom a odovzdáva teplo výmenníku, v ktorom tak isto cirkuluje sodík. Na výstupe z reaktora má sodík 620 °C. Následne až tento okruh odovzdáva teplo v parogenerátore do vody, z ktorej sa generuje para.
Na jednu skupinu reaktorov sa často zabúda. Sú to rôzne experimentálne a školské reaktory. Slúžia pri výskume materiálov, výrobe liečiv (rádiofarmaká), ale aj pri samotnej rádioterapii a podobne. Väčšinou majú veľmi malý výkon a oveľa jednoduchšiu konštrukciu. Na Slovensku taký reaktor nemáme. Ale toť len vedľa u susedov majú dva výskumné reaktory v CV Řež, s.r.o. Jeden s výkonom 10 MW a jeden s nulovým výkonom. ČVUT má na fakulte "vrabca" VR-1 s nulovým výkonom. Neviem či viete, ale ja viem, že aj Rakúšania prevádzkovali malé reaktory a to do roku 2004, jeden z nich priamo vo Viedni. Kto neverí, nech číta tu: blog.
Veda však nespí na vavrínoch a po svete fungujú prototypy ďalšej generácie reaktorov, napríklad vysokoteplotný reaktor. Kam sa to bude uberať však ukáže čas.
Ešte som sľúbil vysvetliť, prečo je atómka taká malá chemička. No pretože potrebuje veľa vody, ale nie hocijakej. Bežná riečna voda obsahuje veľa pevných častíc, ktoré by upchávali trubky kondenzátora a zanášali potrubia. Preto sa voda čistí pomocou vápenného hydrátu. Celý sekundárny okruh je oceľový, z časti mosadzný a z časti nerezový. Preto je veľmi citlivý na chemický režim, aby nevznikali korózie a nánosy. Preto sa musí voda odplyňovať, čistiť, a dávkuje sa do nej stabilizačná chémia, aby boli udržané požadované parametre ako ph, obsah kyslíka, vodivosť a iné. V primárnom okruhu potrebujeme čistučkú demineralizovanú vodu, takže máme vlastné demilinky na jej výrobu. Plus potrebujeme kyselinu boritú a čpavok na udržanie nízkej koncentrácie vodíka v chladive. Zároveň používame ionexové filtre, v kyslej aj hydroxidovej forme a preto na ich regeneráciu potrebujeme kyselinu sírovú a hydroxid. No a potom sú to rôzne dekontaminačné roztoky, neutralizačné roztoky a podobne. V lete sa v teplej vode dobre darí riasam, takže sa dávkuje aj chémia, ktorá bráni ich množeniu.
To by bolo v skratke asi tak všetko. Posnažím sa ešte spáchať článok o reaktorovej fyzike. Držte mi palce, snáď to nedomotám, fyziku som nemal rád :-D
Obrázky som si požičal z pekného webu www.cez.cz
