Trwają działania poprzedzające budowę pierwszej polskiej elektrowni. Właściwe prace planowane są na 2028 rok i ich opis często zawiera takie określenie jak „wylanie betonu jądrowego” czy „moduły strukturalne” z których składa się „generator pary”. Co kryje się pod tymi określeniami? Dlaczego są istotne do działania elektrowni? Wyjaśnia to redakcja Biznes Alert razem z Polskimi Elektrowniami Jądrowymi.
Polskie Elektrownie Jądrowe (PEJ) poinformowały, że w najbliższym czasie dojdzie do rozstrzygnięcia zakupu kluczowych urządzeń do powstającej pierwszej polskiej elektrowni jądrowej. PEJ w odpowiedzi na pytania Biznes Alert wyjaśniają przebieg samego montażu urządzeń i jak pokrywa się on z harmonogramem.
Właściwa budowa elektrowni jądrowej, powstającej w lokalizacji Lubiatowo-Kopalino rozpocznie się w 2028 roku. Nie oznacza to jednak, że wtedy ruszy montaż elementów, których zakup jest obecnie rozstrzygany.
– Moment rozpoczęcia montażu elementów elektrowni jądrowej uzależniony jest od postępu prac i rozłożony w czasie. Nie oznacza to jednak, że wszystkie elementy będą zainstalowane od razu po rozpoczęciu właściwej budowy, czyli w 2028 roku. Ich montaż jest uzależniony od danego etapu projektu – wyjaśniają PEJ.
Część elementów zostanie zmontowana wcześniej i na plac budowy trafi już w całości, gotowa do wykorzystania. Inne będą montowane na miejscu. Nie bez znaczenia jest wykorzystana technologia AP1000, która jest technologią modułową. Moduły strukturalne, do których zaliczają się np. elementy konstrukcyjne instalacji generatora pary, stabilizatora ciśnienia oraz zbiorników z wodą pasywnego układu chłodzenia, będą łączone na placu budowy. Dopiero później zostaną zainstalowane w samej elektrowni.
Zamówienia na poszczególne elementy będą składane w różnym czasie, zgodnie z harmonogramem.
– Konkretne komponenty muszą docierać na przyszły plac budowy na danym etapie działań, aby można było je montować w terminach wspierających harmonogram programu. W związku z tym wiążące zamówienia będą składane zgodnie z potrzebami harmonogramu projektu. Jedno z takich zamówień zostanie uruchomione w najbliższym czasie, a kolejne już w przyszłym roku – wyjaśniają PEJ.
Wylanie betonu
Według planu wylanie pierwszego betonu jądrowego planowane jest na 2028 rok. Czym on różni się od betonu używanego przy budowie domów?
– Beton jądrowy, czyli tzw. first nuclear concrete to nazwa przyjęta w budownictwie dla momentu rozpoczęcia właściwej budowy elektrowni jądrowej, zazwyczaj fundamentów pod wyspę jądrową – pisze PEJ w odpowiedzi.
Beton jądrowy nie jest tym samym co beton ciężki. Zwykle określa się go jako beton masywny Wśród warunków, jakie musi spełnić, są np.: obniżone ciepło hydratacji czy eliminacja niektórych związków chemicznych. Dodatkowo charakteryzuje się bardzo wysokimi własnościami mechanicznymi, np. wytrzymałością. PEJ przestrzegają, że ściśle opracowana musi być także technologia jego układania – obejmuje to m.in. szczegółowe sprawdzenie obliczeń wytrzymałościowych szalunków i podłoża czy monitoring gradientów temperatury.
– Betony specjalne – a takim jest tzw. beton masywny, który użyty będzie do wylania fundamentów pod wsypę jądrową – są stosowane przeważnie jako betony osłonowe i w bezpośrednim sąsiedztwie reaktorów. Do ich produkcji stosuje się specjalne kruszywa i domieszki metali, które pozwalają na spowolnienie lub zatrzymanie szkodliwego promieniowania.
Jak działa generator pary?
Jednym z elementów, które będą montowane bezpośrednio na placu budowy jest generator pary. Jaką pełni funkcję w elektrowni jądrowej?
– Generator pary w elektrowni jądrowej to urządzenie wytwarzające parę wodną (tzw. czynnik roboczy) spełniającą odpowiednie parametry termodynamiczne. Taka para napędza zespół turbin parowych, który wprawia w ruch generator elektryczny, a ten wytwarza energię elektryczną – tłumaczy PEJ.
W celu uzyskania pary wodnej w generatorze wykorzystywane są reaktory wodne ciśnieniowe. Takim jest AP1000, który znajdzie się w polskiej elektrowni. Woda jest podgrzewana i zmienia się stan skupienia.
– Dzieje się to dzięki wymianie ciepła pomiędzy wodą znajdującą się w generatorze a wodą krążącą w obiegu pierwotnym, czyli chłodziwem reaktora. Chłodziwo, przepływając przez pęk rur umieszczony wewnątrz generatora, oddaje ciepło do wody wypełniającej generator i omywającej ww. pęk rur. Warto podkreślić, że te dwa zasoby wodne są od siebie odizolowane, a generator pary wraz z pękiem rur tworzą razem granicę pomiędzy obiegiem pierwotnym reaktora a obiegiem wtórnym – wyjaśniają szczegóły PEJ.
Stabilizator ciśnienia i gorąca gałąź
Nie tylko generator pary jest istotny dla działania elektrowni jądrowej. Innym ważnym elementem jest stabilizator ciśnienia, którego zadaniem jest utrzymania ciśnienia chłodziwa i całego obiegu pierwotnego na właściwym poziomie.
– Urządzenie jest połączone z tzw. gorącą gałęzią (rurociągiem z gorącą wodą pod wysokim ciśnieniem odprowadzaną ze zbiornika reaktora w kierunku generatora pary) jednej z pętli obiegu pierwotnego oraz w górnej części wypełnione parą wodą, a w dolnej – wodą. Dodatkowo w górnym obszarze stabilizatora umieszczone są zraszacze, których zadaniem jest wtrysk zimniejszej wody, aby doprowadzić do częściowej kondensacji nasyconej pary wodnej, a tym do zmniejszenia ciśnienia w obiegu pierwotnym reaktora. Z kolei w dolnej części urządzenia znajdują się grzałki elektryczne, które wraz ze spadkiem ciśnienia w obiegu pierwotnym mogą zostać automatycznie włączone, przez co część wody się podgrzeję oraz odparuje, co doprowadzi do zwiększenia ciśnienia – tłumaczą Polskie Elektrownie Jądrowe.
Ochrona przed awarią
W nowoczesnych elektrowniach jądrowych kładzie się duży nacisk na bezpieczeństwo. W tym celu wdrożono szereg rozwiązań.
– Na wypadek awarii instalacji związanych z systemem chłodzenia reaktora, do obiegu chłodzenia reaktora przyłączone są liczne pomocnicze systemy i urządzenia oraz systemy bezpieczeństwa. Jednym z nich jest pasywny system chłodzenia rdzenia reaktora (PXS) zawierający połączenia ze zbiornikami uzupełniania chłodziwa w rdzeniu reaktora (CMT), hydro-akumulatorami pasywnego wtrysku wody borowanej do reaktora (ACC), zaworami systemu automatycznego zrzutu ciśnienia w obiegu chłodzenia reaktora (ADS) i wymiennikiem ciepła pasywnego systemu odprowadzania ciepła powyłączeniowego z reaktora (PRHR HX) – uchyla rąbka tajemnicy spółka.
– Ponadto elektrownia jądrowa wyposażona jest w zbiorniki z wodą pozwalające na pasywne chłodzenie. Przykładowo na szczycie budynku osłonowego zainstalowany jest zbiornik stanowiący element systemu pasywnego chłodzenia obudowy bezpieczeństwa (ang. passive containment cooling system, PCS). Pasywny system chłodzenia obudowy bezpieczeństwa reaktora (PCS) zapewnia chłodzenie obudowy w sytuacjach braku zasilania elektrycznego prądem przemiennym (SBO) lub niesprawności systemu normalnego chłodzenia powyłączeniowego (RNS). Dzięki niemu możliwe jest skuteczne i bezpieczne odprowadzenie ciepła z reaktora, nawet w przypadku awarii czy utraty zasilania. Po sygnale o wystąpieniu wysokiego ciśnienia wewnątrz obudowy bezpieczeństwa, zawory pod wspomnianym zbiornikiem otwierają się i woda chłodząca zaczyna spływać po zewnętrznej powierzchni stalowej powłoki obudowy. Woda ta, omywając powłokę stalową obudowy (tworząc na jej powierzchni równomierną cienką błonkę), odbiera ciepło przewodzone przez tę stalową powłokę, podgrzewa się przy tym i częściowo odparowuje. Odbiór ciepła przez powietrze i przez odparowanie wody spływającej po zewnętrznej powierzchni stalowej powłoki zapewnia utrzymanie ciśnienia wewnątrz obudowy bezpieczeństwa na odpowiednim i bezpiecznym poziomie – odpowiada spółka.
Reaktor wraz z obiegiem pierwotnym, w którego skład wchodzą ww. elementy jest istotny, dla pracy całej elektrowni. Często jest określany jako jądrowy układ wytwarzania pary (ang. nuclear steam supply system, NSSS). To tam, w wyniku rozszczepienia jąder atomowych pierwiastków znajdujących się w paliwie, powstaje energia, która jest zamieniana na energię cieplną. Bez niej produkcja energii elektrycznej nie byłaby możliwa.
PEJ / Jędrzej Stachura / Marcin Karwowski
