Výroční zasedání American Nuclear Society (ANS), 11.-17.6.2004, Pittsburgh, USA

Úvod

Dopisem předsedkyně mezinárodního výboru American Nuclear Society (ANS) p. France Bres-Tutino z 26.4.2004 byl pozván zástupce České Nukleární Společnosti (ČNS) na výroční zasedání ANS, které se konalo 13.-17.6.2004 v Pittsburghu. Toto zasedání ANS bylo zároveň oslavou 50-ti letého působení ANS t. zv. „Golden anniversary“. ANS nabídla ve své pozvánce uhradit náklady spojené s cestou a ubytováním. Na základě doporučení výboru ČNS jsem byl pověřen účastnit se této cesty a reprezentovat ČNS a český jaderný program na zmíněném zasedání.

ANS má celkem asi 11 000 individuálních členů a 70 kolektivních členů. Dále má 19 odborných divizí a 37 sekcí. V jejím sekretariátu pracuje 50 pracovníků (!).
S partnerskými národními společnostmi má uzavřeno cca 30 dohod o spolupráci mezi ně patří též ČNS.

Prezentace na jednání mezinárodního výboru ANS

Pozvání obsahovalo požadavek přednést prezentaci na zasedání zahraničního výboru dne 15.6.2004 o jaderném programu v ČR a aktivitách ČNS. Přednesl jsem prezentaci v délce cca 30 minut, která zaujala, neboť po ní následovala řada zajímavých dotazů a komentářů.
Prezentace měla následující členění:
- historie Československa a České republiky
- základní informace o ČR
- historie jaderných aktivit u nás
- státní dozor nad jadernými aktivitami – SÚJB
- výzkum v jaderné oblasti – ÚJV Řež a.s.
- výzkumné reaktory u nás
- Česká nukleární společnost a její aktivity

Při jednání jsem zjistil, že pravidelně jednou ročně zasílají příslušné národní společnosti ANS stručné informace o své činnosti a jaderných aktivitách ve své zemi. Tato praxe by měla být ze strany ČNS rovněž zavedena.

Jednání ANS a ICAPP – 2004

Jednání se účastnilo téměř 1000 účastníků z 22 zemí. Nejvyšší zahraniční účast měly Korea (75 !), Japonsko a Francie (30) a Německo (20). Příští zasedání ICAPP v roce 2005, které bude v Koreji, vysvětluje vysokou účast z Koreje.

Jednání odborné části zasedání ANS bylo rozděleno do řady paralelních sekcí a současně s ním probíhalo jednání International Congres on Advances in Nuclear Power Plant (ICAAP-2004).

Celá akce byla zahájena dne 12.6.2004 slavnostním banketem k 50-výročí založení ANS na kterém vystoupila řada prominentních řečníků. V průběhu večera byly promítány historické snímky a vzpomenuty milníky jaderné energie v USA, k řadě z nichž město Pittsburgh a stát Pennsylvanie značně přispěly. Byl přečten pozdravný dopis, který poslal tomuto jednání prezident USA G. Bush. Dále byli představeni s poděkováním všichni přítomní bývalí předsedové ANS (předsednictví je na 2 roky) a byla udělena cena ANS býv. předsedovi ANS a NRC J. Hendriemu. Na jednání ANS sponzorsky přispělo asi 20 velkých organizací z USA a dalších zemí (Francie, Japonsko).
Při vystoupeních bylo s uspokojením konstatováno, že 104 provozovaných jaderných bloků v USA je provozováno spolehlivě a bezpečně (výroba v roce 2003 - 750 TWh, využití 90 %), ale že bezpečnost nelze nikdy podceňovat (viz. událost na JE Davis Berse).

V další části konference jsem se převážně účastnil sekcí zaměřených na schvalování, bezpečnost a výzkum pro novou generaci JE-GEN IV.

Nová generace reaktorů v rámci GEN IV. nabízí, kromě účinnější výroby elektřiny a výhodnějších palivových cyklů u některých konceptů vysokou teplotu chladiva (VHTR až 1000°C) a tím možnost výroby vodíku a je založena na systémech pasivní bezpečnosti. Do jejich vývoje se z 10 zemí GIFsilně angažují USA, Japonsko, Korea, Francie a též V. Británie a Švýcarsko. Z šesti vybraných konceptů zatím nejmenší aktivity a zájem jsou u typu MSR.

Informace z vybraných sekcí jednání

Nový schvalovací proces pro nové reaktory v USA

Schvalovací proces pro JE byl upraven a zjednodušen vydáním nové právní úpravy 10 CFR 52, která definuje dvě fáze:
- včasné schválení lokality – ESP
- společný souhlas pro výstavbu a provoz - COL

Tomu předchází fáze certifikace nových projektů, dozorem NRC která je v následujícím stavu:
schválené projekty:
C-E 80 +, ABWR, AP 600
schvalování probíhá:
AP 1000 (1117 MWe ukončení hodnocení 9/04, vydání certifikátu 12/05)
ESBWR (1390 MWe)
ACR 700 (moderní CANDU, 731 MWe, chlazení H2O)
schvalování plánováno:
SWR, GT-MHR, IRIS, PBMR

SCWR (nadkritický vodní reaktor)

SCWR jedná se o jediný vodovodní reaktor v 6 vybraných konceptech GEN IV., který díky provozu na parametrech nad kritickým bodem (374°C, 22,1 MPa)znamená maximální zjednodušení těchto reaktorů:
PWR - současné tlakovodní reaktory
BWR - bez parogenerátorů a kompensátoru objemu
ABWR - bez recikulačních čerpadel
ESBWR - bez separátoru a sušiče páry
SCWR - provoz na nadkritických parametrech (25 MPa!500/280° C)
s vyšší účinností cyklu 45 % a výkonem 3575 MWt /1600 MWe

Základní charakteristiky SCWR jsou:
- vysoký vzrůst entalpie v aktivní zóně ( asi 7krát vyšší než u současných reaktorů)
- bez recikulace chladiva (žádná přirozená cirkulace)
- značný pokles hustoty chladiva po průchodu akt. zónou (až 8 krát)
- odstraněno nebezpečí krize varu (slabá zpětná vazba)
- malá inventura chladiva v chladicím okruhu
- vysoká citlivost na horký kanál
- kontejnment typu pressure-supression (BWR)
- instalace core-catcher pro zvládnutí těžkých havárii a menší tvorba vodíku
- 24 hodin provozu po průchodovém procesu bez lidského zásahu

Tento typ je perspektivní zejména proto, že může využít zkušeností z LWR technologie a z provozu klasických elektráren, které pracují s nadkritickými parametry vody. Přesto však je nutné získat řadu údajů, např. korelace a modely pro neutronové-termohydraulické chování v aktivní zóně, údaje pro model proudění a ověřit možnost chlazení (reflooding) pro těsné palivové mříže atd.

Hlavní havarijní scénáře jsou ztráta chlazení a LOCA a z toho vyplývají nároky na nouzové chlazení. Citlivost na nárůst teploty pokrytí paliva není kritická (ze 700 na 1200°C za 30 sek.), neboť pokrytí je z nerez oceli. Program RELAP byl adoptován pro použití pro SCWR.

Euratom je členem GENIV od roku 2003. EU prezentovala projekt 6. rámcového programu pro SCWR označený jako HPLWR, který bude realizován v letech 2005-2008 a kterého se účastní CEA, FANP, PSI, VTT, NRG, KfZ a rovněž UJV Řež a.s.
Na počátku roku 2005 se předpokládá kick-off meeting tohoto programu. ÚJV je zapojen ve dvou pracovních skupinách: WG 4 materiály (vedení VTT), WG 6 výpočtové kódy (vedoucí CEA)

Veškeré informace o výzkumu v USA pro SCWR jsou obsaženy ve zprávě Progress report of FY-2003 GEN IV R/D activities for SCWR in US. Výzkum bude pokračovat do roku 2010 a do roku 2015 by měl být postaven „prototype of a kind“ – POAK o výkonu 20-50 MWt.

Materiálový výzkum pro SCWR

Zejména USA, Japonsko a Korea demonstrovaly výzkumné aktivity pro vyhledávání vhodných materiálů pro SCWR metodou screeningu v různých autoklavových zařízeních. Jednalo se nerez oceli legované Cr, Ni a Ti. Na těchto činnostech v USA aktivně participují rovněž univerzity (Michigan, Wisconsin). Hlavními kriterii pro výběr jsou pevnost za vysokých teplot, koroze, radiační efekty, neutronová bilance a výrobní náklady. Dosud se při výzkumu pro SCWR neukázaly žádné skutečnosti, které by mohly ohrozit Road map pro tento typ.

Obdobné odborné sekce na konferenci jako pro SCWR, byly i pro ostatní vybrané typy reaktorů v rámci GEN IV.-LFR, GFR, VHTR a MSR.

Stav přípravy na výstavbu nových bloků v USA program 2010 – tzv. early deployment program

Na samostátním panelu vystoupili zástupci DOE, NEI, NRC a též elektrárenské společnosti, které se rozhodly stavět nové bloky: Dominion, Entergy a Exelon.

DOE zmínilo podporu vlády USA tomuto programu s ohledem na vyšší počáteční investiční cenu (1400 USD/kW) nutnost průzkumu lokalit, první spouštění nových bloků a dobu výstavby (4-5 let).

NRC zmínilo nutnost prověření existujících předpisů, aby byly z hlediska dozoru „technologically independent,“novost JE s kanadským projektem ACR-700, použití nového schvalovacího postupu dle 10 CFR 52 a návrat ke schvalovacímu procesu pro nové bloky po 20 letech.

NEI připravuje dokumentaci na pomoc elektrárenským společnostem při podávání žádostí (ESP, COL) a při proceduře ITAAC – testy a inspekce před vydáním provozní licence.

Dominion konsorcium podala žádost o ESP na lokalitě North Anna dne 25.9.2003 a zamýšlí postavit JE s ACR-700. Časové schéma postupu je následující: vydání ESP-6/2006, žádost o COL – 4/2009, spuštění 2/2013 a plný provoz 10/2013.

Exelon konsorcium podalo žádost o ESP na lokalitě Clinton dne 25.9.2003 (o 25 minut dříve než Dominion!).

Entergy konsorcium podalo žádost o ESP na Grand Gulf v říjnu 2003 a zamýšlí postavit AP-1000 nebo ESBWR v období 2010-2014.

Jedná se ve všech třech případech o lokality stávajících JE. Žádost o ESP blokuje lokalitu na 10-20 let. Při hodnocení žádostí se prověřují bezpečnostní charakteristiky lokalit (zejména seismicita), realizovatelnost havarijní připravenosti a vliv na životní prostředí.

Všechny uvažované projekty pro výstavbu (AP-1000, ESBWR, ACR-700) jsou v počáteční fázi certifikace, kterou provádí NRC a vydání certifikátu bude trvat ještě několik let.

V rámci hodnocení lokalit probíhají procesy PPE(plant parameter envelop), protože dosud není rozhodnuto o konkrétním projektu na lokalitě a standartní RAI (request for additional information). V příštím roce 2005 budou zahájena povinná veřejná slyšení.

Uvedené informace a dosud vykonané práce v USA ukazují, že renesance jaderné energetiky již začala. V USA nyní probíhá intenzivní příprava všech účastníků tohoto procesu (NRC, DOE, NEI, elektrárenské společnosti), takže ke zcela viditelnému nástupu jaderné energetiky v USA dojde s podáním prvních žádostí o výstavbu (COL) a zahájením vlastní výstavby v letech 2008-9.

Nástup jaderné energetiky v USA potvrzuje i aktivizace vzdělávacího procesu. Mezi lety 1991-2001 došlo k cca čtyř násobnému poklesu studentů a doktorandů a počet výzkumných reaktorů na univerzitách poklesl z 67 na 25. Situace se v posledních letech obrátila (Corradini report 1998) a došlo k aktivizaci univerzit za podpory DOE. V současné době existuje 6 konsorcií, do kterých je zapojeno 32 univerzit a jejich podpora ze strany státu je cca 9 mil USD za rok.

Závěry

Účast na významné akci ANS byla velmi cenná a ČNS se dostala do jejího podvědomí jako aktivní a spolehlivý partner z „nových“ zemí v Evropě. Tyto kontakty bude třeba udržovat zasíláním pravidelných zpráv mezinárodnímu výboru ANS a zvažovat účast na akcích ANS i v budoucnu i když nebude nabídnuta finanční podpora.

Jednání konference ANS a ICAPP mělo velmi rozsáhlý program, přesto jako nejdůležitější považují referáty z oblasti 4. generace jaderných elektráren (GEN IV.). Prezentace ukázaly, že většina zemí GIF zahájila intenzivně potřebné výzkumné práce na vybraných projektech. Vzhledem k tomu, že ČR není členem GIF, je důležité se zapojit do těchto aktivit buď bilaterálně nebo prostřednictvím EU.

Jednání potvrdilo, že zapojení ÚJV Řež a.s. do aktivit v 6. rámcovém programu pro SCWR a VHTR, i když tyto aktivity jsou trochu zpožděné vůči USA, Japonsku apod. a to zaručuje naši účast na rozvoji a renesanci jaderné energetiky ve světě.

Zdeněk Kříž

zpět na úvodní stránku