Temelín

Jaderná elektrárna Temelín

Jaderná elektrárna Temelín s instalovaným elektrickým výkonem 1 962 MW bude po svém dokončení největší elektrárnou v České republice. Nachází se přibližně 24 km severně od Českých Budějovic a 5 km jihozápadně od Týna nad Vltavou. Po uvedení do provozu bude vyrábět elektrickou energii ve dvou výrobních blocích s tlakovodními reaktory typu VVER 1000.

O výstavbě čtyř bloků VVER 1000 bylo rozhodnuto v roce 1980 po výběru staveniště vyhovujícího čtyřem blokům. Přípravné práce na staveništi začaly v roce 1983, úvodní projekt zpracoval Energoprojekt Praha v roce 1985 a vlastní stavba provozních objektů byla zahájena v roce 1987. Po listopadu 1989 došlo v nových politických, a především hospodářských podmínkách k přehodnocení potřebnosti 4 000 MW pro Českou republiku. V roce 1990 byla usnesením vlády ČSFR zastavena výstavba 3. a 4. bloku. O redukci bylo rozhodnuto, ne však o vlastní dostavbě. Nastalo téměř tříleté období velkých nejistot kolem dokončení JE Temelín. To skončilo v březnu roku 1993, kdy usnesením vlády České republiky bylo rozhodnuto o dostavbě 1. a 2. bloku VVER 1000.
Během výstavby, a zejména po roce 1990, docházelo v projektech k řadě úprav. Jejich smyslem bylo na základě důkladných analýz projektu zvýšit spolehlivost a bezpečnost elektrárny na úroveň standardu v západoevropských zemích. Tyto úpravy a změny ovšem zároveň znamenaly oddálení data spuštění elektrárny.

Odběr technologické vody bude zajištěn z vodního díla Hněvkovice na řece Vltavě, jehož vybudování bylo také součástí výstavby elektrárny. Požadovanou kvalitu surové vody zajistila výstavba čističek odpadních vod v papírnách ve Větřní, v Českém Krumlově a v Českých Budějovicích.
Jaderná elektrárna Temelín je určena pro provoz v základním energetickém režimu. Po uvedení obou výrobních bloků do provozu bude dodávat každý rok do sítě více než 20 % elektrické energie vyrobené v rámci České republiky. Spolu s Jadernou elektrárnou Dukovany se tak podíl jaderných zdrojů na výrobě elektřiny zvýší v naší republice přibližně na 40 %. Díky tomu bude možné odstavit hnědouhelné elektrárenské bloky v severních Čechách, které jsou již příliš zastaralé pro modernizaci.
Palivem našich jaderných elektráren s tlakovodními reaktory je oxid uraničitý UO2 s průměrně 3,5 % obohacením uranu o štěpitelný izotop uran - 235. Palivo ve formě tablet (pelet) je v reaktoru uzavřené v palivových proutcích, které jsou seskupené do palivového souboru (kazety). Aktivní zóna reaktoru VVER 1000 obsahuje 163 palivových souborů, každý se 312 proutky, což představuje celkem 92 tun uranového paliva. Do 61 vybraných souborů zapadají regulační tyče pro řízení výkonu reaktoru. Palivo pro Jadernou elektrárnu Temelín dodává americká společnost Westinghouse, která je také dodavatelem nového systému kontroly a řízení.
Tepelná energie uvolňovaná při řízeném štěpení jader uranu - 235 je z aktivní zóny reaktoru odváděna demineralizovanou vodou primárního okruhu do čtyř tepelných výměníků - parogenerátorů. Řídicími tyčemi a změnou koncentrace boru v chladivu je možné řídit produkci tepla v reaktoru. Cirkulaci chladicí vody, uzavřené pod tlakem v primárním reaktorovém okruhu, zajišťují čtyři potrubní smyčky s parogenerátory a čerpadly. V parogenerátorech předává voda uzavřeného primárního okruhu své teplo okruhu parní turbíny - okruhu sekundárnímu.
Sekundární okruh je opět uzavřený okruh s demineralizovanou vodou. V parogenerátorech se voda sekundárního okruhu vaří a vznikající pára je vedena na turbínu. V Jaderné elektrárně Temelín každému reaktoru přísluší jediná turbína s jedním vysokotlakým a třemi nízkotlakými díly, která pracuje s otáčkami 3 000/min. V elektrárně najdeme tedy dvě tyto turbíny, přičemž každá z nich je určena k pohonu jednoho 1 000MW alternátoru, který generuje elektrický proud při napětí 24 kV. Celé turbosoustrojí pro temelínskou elektrárnu vyrobila Škoda Plzeň. Za turbínou kondenzuje pára na chladném povrchu titanových trubek zpět na vodu ve třech kondenzátorech. Průtokem chladné vody terciálního (chladicího) okruhu kondenzátorovými trubkami je páře odebíráno kondenzační teplo. Okruh je pak vyveden do čtyř chladicích věží, ve kterých se voda terciálního okruhu opět ochlazuje odparem přirozeného tahu vzduchu. Do vzduchu tak stoupá jen čistá vodní pára.
Jaderná elektrárna Temelín s instalovaným elektrickým výkonem 1 962 MW je po svém dokončení největší elektrárnou v České republice.

Reaktor

Charakteristika

VVER 1000
Reaktor je tvořen tlakovou nádobou, ve které je umístěna AZ. Ta obsahuje 163 palivových souborů.
Reaktor je tlakovodní, tzn. že chladivo se v něm nevaří. Dokonce se vařit nesmí. Během provozu se sleduje tzv. zásoba podchlazení, což jest rozdíl mezi teplotou skutečnou a teplotou, při které by se voda v reaktoru začala vařit . Při snížení této zásoby pod určitou mez dochází automaticky k odstavení reaktoru.
Rozměry AZ – výška 3,5 m, průměr 3,5 m. (Ideálním tvarem AZ je v podstatě koule).
Obohacení paliva izotopem U235 – cca 3 až 4 %.
Tlak chladiva je 15,7 MPa, střední teplota chladiva je 305 oC. Při uvedeném tlaku dochází k varu až při teplotě 346 Co.
Chladivem je čistá demineralizovaná voda s přídavkem kyseliny borité, která u tlakovodních reaktorů slouží k regulaci pomalých změn reaktivity.

Provoz

VVER 1000
Chladící medium hnané čerpadly je přiváděno do reaktoru o teplotě 290oC. Zde se při průchodu AZ ohřívá na 320 oC (tyto parametry odpovídají nominálnímu výkonu). Ohřátá voda proudí z reaktoru do parogenerátoru, kde předává pomocí 11000 trubiček teplotu vodě v sekundárním okruhu (parogenerátory jsou čtyři). Ta se vaří a po odseparování vlhkosti proudí na sekundární okruh do turbíny. Ochlazená primární voda z parogenerátoru se vrací na sání čerpadel.
Regulace výkonu se děje dvěma způsoby. Rychlé změny jsou korigovány pomocí regulačních tyčí, pomalé změny výkonu, které souvisí s postupným vyhoříváním paliva, se dělají změnou koncentrace kyseliny borité v chladivu. Na začátku kampaně (po výměně paliva) je koncentrace kyseliny borité v chladivu cca 6 g/kg. Potom postupně klesá tím, že se přivádí do primárního okruhu čistý kondenzát a na konci kampaně je v celém primárním okruhu již jenom čistá voda. (U temelínského reaktoru se ještě používají vyhořívající absorbátory, které mají kladný vliv na zvýšení jaderné bezpečnosti, ale to je opět téma na další celý článek).

Chování aktivní zóny:

Velmi důležité pro chování každé AZ je její citlivost na změnu různých parametrů. Jsou to teplota chladícího média, teplota paliva, tlak chladícího média, koncentrace kyseliny borité, stav vyhoření paliva, poloha regulačních tyčí atd.
Nejdůležitější je v tomto směru vliv změny teploty chladiva na změnu výkonu. Říkáme tomu teplotní efekt. Úzce to souvisí s moderací neutronů.
Neutron vzniká ze štěpení. Aby byl schopen rozštěpit další atom U235, musíme snížit jeho rychlost, tedy odebrat mu energii. To se děje (jak už bylo uvedeno výše) pomocí moderace. Neutron se musí dostat z palivového proutku ven a musí se dostat do moderátoru. Tam postupnými srážkami maří svoji energii. Po zpomalení je teprve schopen štěpení. Během zpomalování může být ale pohlcen. A to buď na atomu uranu 238, nebo na jiných atomech prvků, které vznikly jako štěpné produkty. Pokud neutron rozštěpí jádro uranu 235, vzniknou dva odštěpky, 2 až 3 nové neutrony a množství kinetické energie, která se mění na tepelnou. Ta je předávaná do chladiva. Toto je pro oba reaktory shodné. Nyní ale dochází k rozdílům.

VVER 1000
Neutron se dostává z paliva do vody a tam se zpomalí (uvádí se číslo 18, jako průměrný počet srážek s atomem vodíku. Zajímavé číslo je i to, že neutron za celý svůj život, tedy od vzniku ze štěpení až do způsobení dalšího štěpení urazí vzdálenost asi 8 cm). Pokud má štěstí a není během zpomalování pohlcen, může způsobit rozštěpení atomu U235.
Dojde-li ke zvýšení teploty chladiva, dojde vlivem roztažnosti vody i ke zvýšení objemu chladiva – moderátoru a tím musí neutron urazit větší vzdálenost mezi atomy vodíku, aby se zpomalil. Je tak vyšší pravděpodobnost, že bude zachycen dřív, než by způsobil štěpení. Tomu se říká „záporný teplotní efekt na moderátoru“ a způsobuje samoregulaci výkonu tlakovodního reaktoru. Chci-li zvýšit výkon reaktoru – vytáhnu regulační tyče výš. Tím dojde k vyšší produkci tepla, ke zvýšení teploty moderátoru, k vyšší pravděpodobnosti záchytu neutronů a tím ke stabilizaci výkonu. (Laicky – jedete v autě, přidáte plyn a hned nato Vám něco lehce sešlápne brzdu). Není možné, aby se reaktor nekontrolovaně „rozběhl“ při povytažení regulačních tyčí nahoru. Naopak není možné, aby se reaktor sám zcela odstavil při zatažení tyčí dolů. Ať už chci výkon zvyšovat nebo snižovat, vždy dojde k jeho stabilizaci na nové vyšší nebo nižší úrovni.
Z výše uvedeného vyplývá další velice cenný závěr. Totiž pokud by hypoteticky došlo k nějaké netěsnosti na primárním okruhu, k úniku chladiva a odhalení AZ a tím i palivových proutků (pravděpodobnost jedenkrát za sto tisíc let), tak se ztrátou chladiva dojde i ke ztrátě schopnosti moderace! A jaderná reakce se tak u tlakovodního reaktoru sama zastaví. A to prosím bez ohledu na to, jestli dojde k pádu havarijních a regulačních tyčí do AZ nebo ne! Jiným problémem je to, že kdyby naopak došlo k prudkému snížení teploty chladiva, tak by se mohl reaktor sám rozběhnout i při stavu, kdy budou všechny havarijní a regulační tyče dole v AZ. Tento stav je opět hypoteticky možný a zde se ukazuje jedna z předností AZ od firmy Westinghouse oproti původní ruské, protože ta nová odstraňuje možné natavení AZ v takovém případě. (Opět vysvětlení na celý nový článek).

Vznik radionuklidů
V jaderné elektrárně probíhají dva procesy, které vedou ke tvorbě radionuklidů, a to štěpný proces a proces aktivace. Během normálního provozu reaktoru vznikají v jaderném palivu, které obsahuje U 235, štěpné produkty a transurany. Většina těchto štěpných produktů a transuranů zůstává v palivu a je z reaktoru odstraňována společně s vyhořelým jaderným palivem. Avšak část štěpných produktů prochází mikroskopickými trhlinami nebo netěsnostmi vnějšího obalu proutků jaderného paliva až do chladiva aktivní zóny. Tyto štěpné produkty aktivují korozní produkty konstrukčních materiálů primárního okruhu a materiály reaktorového chladiva z nečistot a chemických přísad v chladivu.
Mezi nejvýznamnější radionuklidy, které vznikají při provozu jaderné elektrárny, patří:
· štěpné produkty, tj. vzácné plyny 85Kr a 133Xe, izotopy jódu 131I a 133I, 90Sr, 134Cs a 137Cs,
· aktivační korozní produkty, tj. 51Cr, 55Fe, 57Mn, 60Co, 59Ni, 65Zn,
· aktivační produkty chladiva, tj. 3H, 14C,
· transurany, a to zejména 239Pu.
Radionuklidy, které se nacházejí v chladivu a v technologických systémech jaderné elektrárny, je nutno z technologických, ale zejména z bezpečnostních důvodů během provozu průběžně anebo periodicky odstraňovat (speciální čisticí stanice vod). Při různých technologických, regeneračních a dekontaminačních procesech, kterými se čistí kontaminované předměty, vznikají radioaktivní odpady.
Při normálním provozu vznikají v jaderné elektrárně převážně nízkoaktivní, příp. středně aktivní odpady a vyhořelé jaderné palivo. Pro orientaci uvádíme, že vyhořelé palivo představuje cca 95 % všech zdrojů aktivity v jaderné elektrárně. Protože vyhořelé jaderné palivo lze po přepracování (což je proces odstranění štěpných produktů) znovu použít jako jaderné palivo, není považováno za radioaktivní odpad. Zbytek po přepracování vyhořelého jaderného paliva tvoří vysoce aktivní odpad, který je nutno bezpečně uložit.
Vyhořelé palivo může být prohlášeno za vysoce aktivní odpad jen příslušným právním úkonem. Dle atomového zákona pro nakládání s vyhořelým jaderným palivem platí, kromě dalších specifických předpisů, také předpisy jako pro nakládání s radioaktivními odpady. Protože vyhořelé jaderné palivo a radioaktivní odpady představují potenciální nebezpečí ozáření pracovníků jaderné elektrárny, popř. obyvatelstva a životního prostředí v okolí jaderné elektrárny, je nakládání s nimi přesně stanoveno a kontrolováno provozovatelem jaderné elektrárny i státním dozorem.
Bloková dozorna

O jaderném reaktoru se občas říká, že je srdcem jaderné elektrárny. Je-li tomu tak, pak bloková dozorna je jeho mozkem. Zatímco lidský mozek prostřednictvím nervů a nervových zakončení získává podněty a ovládá svaly a jiné orgány, do blokové dozorny přenášejí tisíce kabelů informace o teplotách, tlacích a dalších ukazatelích a opačným směrem signály ke spuštění či zastavení všemožných čerpadel, zavření či otevření ventilů nebo přifázování generátoru do sítě.
Úkolem operátorů je udržovat blok v provozuschopném stavu a zajišťovat nařízené kroky – v současnosti se jedná o spouštění reaktoru, později především zvyšování nebo snižování výkonu dodávaného do elektrizační soustavy. K ovládání jaderného reaktoru, turbíny, generátoru a řady pomocných zařízení operátorům slouží řídicí systém, který patří ke klíčovým zařízením celého výrobního bloku.
Primární okruh (především reaktor) a sekundární okruh (především turbína a generátor) jsou ovládány z panelů a pultů blokové dozorny. Pro ovládání zařízení primárního okruhu slouží levá část panelů a levý pult, panely a pulty ovládání sekundárního okruhu jsou umístěny vpravo. V zadní části blokové dozorny jsou potom pulty vedoucího blokové dozorny a vedoucího reaktorového bloku. Za normálního provozu budou posádku blokové dozorny tvořit 4 pracovníci – v období spouštění se však zde pohybuje i mnohonásobek lidí – specialistů na jednotlivé procesy.
Pro přípravu obsluhy výrobního bloku v období před zahájením spouštění reaktoru a celé elektrárny byl v jejím areálu vybudován simulátor blokové dozorny. Přesná kopie dozorny umožňuje i průběžný trénink operátorů a jejich přípravu na řešení případných nestandardních situací.

Parogenerátor

Ve čtyřech parogenerátorech vzniká pára pro pohon turbogenerátoru. Má tlak 6,3 MPa a teplotu 278,5 °C. Parní generátor je horizontální válcový výměník, dlouhý 14,8 m s vnějším průměrem v rozmezí 4,2 - 4,5 m. Parogenerátory jsou vyrobeny z nízkolegované konstrukční oceli. Teplosměnné trubky jsou vyrobeny z chromniklové korozivzdorné oceli. Parogenerátory pro JE Temelín vyrobila firma VÍTKOVICE, a.s.

Strojovna

Ve strojovně dochází k přeměně energie páry vyrobené v parogenerátorech na energii mechanickou a elektrickou. Podstatnou skutečností přitom je, že pára, která prochází turbínou, vůbec nepřichází do styku s primárním okruhem (reaktorem a jaderným palivem) a proto není a nemůže být radioaktivní (toto je zásadní rozdíl mezi tlakovodními reaktory a reaktory varnými, jakým je například vybavena švýcarská elektrárna Leibstadt).
Klíčovým zařízením strojovny v temelínské elektrárně (stejně jako v jakékoliv jaderné či uhelné elektrárně na světě) je turbogenerátor, soustrojí turbíny a generátoru. Otočná část (rotor) turbíny je poháněn parou vytvořenou v parogenerátorech. Díky pevnému spojení se současně s rotorem turbíny otáčí i rotor generátoru, čímž se v generátoru vytváří elektrická energie. Ta je pak prostřednictvím transformátoru a vedení vyváděna do elektrizační soustavy České republiky.
Rotory se při provozu otáčejí rychlostí 3000 otáček za minutu. Při plném výkonu projde turbínou každou hodinu 5.300 tun páry. Elektrický výkon turbogenerátorů v temelínských výrobních blocích (v každém bloku je jediný turbogenerátor) dosahuje 981 MW.

Jaderné palivo

Jaderné palivo je do jaderných reaktorů umisťováno v tzv. palivových kazetách (svazcích). V temelínských reaktorech jich je 163, mají podobu včelího plástu, šestibokých hranolů o délce 4,5 metru. Každý svazek je složen z 312 palivových proutků. Palivový proutek je tenká, dutá, hermeticky uzavřená trubička, která obsahuje vlastní palivo – oxid uraničitý ve formě tablet. Dodavatelem jaderného paliva je americká společnost Westinghouse. Toto palivo umožňuje dobrou regulaci výkonu reaktoru a umožňuje vyšší využití uranového paliva (vzniká méně jaderného odpadu).
Jaderné palivo je uloženo ve skladu čerstvého paliva. Odsud je podle potřeby přemisťováno do kontejnmentu a vkládáno do reaktoru. Jaderné elektrárny mohou mít zásobu paliva i na několik let provozu. Z ekonomických důvodů se drží strategická zásoba na jeden rok.
Použité palivové kazety jsou po zhruba čtyřech letech z reaktoru přeloženy do bazénu použitého paliva v sousedství reaktoru a poté, co se významně sníží jejich zbytková radioaktivita (tedy po dalších zhruba třech až deseti letech), jsou přeloženy do skladovacích kontejnerů a vyvezeny do meziskladu použitého paliva.

Kapalné výpusti
Hlavním zdrojem aktivity kapalných odpadů je voda z primárního okruhu. Zpracování kapalných odpadů označuje proces snížení jejich aktivity a provádí se tak, že se aktivita koncentruje do co nejmenšího objemu. Tím vzniká relativně malý objem radioaktivního odpadu a velký objem dekontaminované kapaliny, která se buď vypustí do životního prostředí nebo se vrátí do primárního okruhu.
Voda z primárního okruhu, která obsahuje radionuklidy, se čistí v šesti speciálních čistírnách odpadních vod. Hlavní procesy, kterými se provádí úprava radioaktivní vody, jsou destilace a čištění na ionexových filtrech. Vyčištěná voda se vrací zpět do technologických okruhů. Pouze část vzniklého kapalného kondenzátu z čisticí stanice aktivních odpadních vod se vypouští do životního prostředí. Než se tato voda vypustí z kontrolovaného pásma, odvede se do kontrolních nádrží, ve kterých se provádí její radiochemická analýza. Pokud výsledky analýzy:
· vyhoví příslušné normě, využije se vzniklý kondenzát opět v elektrárně a nebo se přes jímku odpadních vod, ve které se smíchá s odpadními vodami technologickými a splaškovými, vypustí do kanalizace. Pro představu je třeba uvést, že množství kondenzátu, který přichází do jímky odpadních vod, představuje jen malou část z celkového objemu odpadních vod,
· nevyhoví příslušné normě, kondenzát se přečerpá zpět do nádrží aktivních vod a znovu se upravuje dříve popsaným procesem.
Zbytky z čisticího procesu, tj. koncentrované kapalné radioaktivní odpady a použité ionexové filtry, budou fixovány do bitumenové matrice ve 200 litrových sudech a ukládány v úložišti na JE Dukovany. Ročně se bude ukládat asi 1000 sudů.
Mezní hodnoty kapalných výpustí z JE Temelín jsou závazně stanoveny v rozhodnutí, které vydal Okresní úřad v Českých Budějovicích podle §8 zákona č.138/73 Sb., o vodách, při respektování požadavků SÚJB. Na základě údajů v projektu lze konstatovat, že nebudou překročeny žádné ukazatele znečištění, které jsou stanoveny nařízením vlády č. 171/92 Sb.
Jediný radionuklid, který nelze z radioaktivních vod oddělit, je izotop vodíku 3H - tritium. Fyzikální a chemické vlastnosti tritiové vody jsou téměř stejné jako vlastnosti obyčejné destilované vody, a proto neexistuje způsob na oddělení obyčejné vody od tritia. Z tohoto důvodu tritium je zdrojem převážné části aktivity ve vyčištěných kapalných odpadech z jaderných elektráren obecně. Z hlediska radiační ochrany pracovníků elektrárny je potřeba, aby koncentrace tritia ve vodě primárního okruhu nepřekročila stanovenou hladinu.
Průměrná vypočtená koncentrace vypouštěného tritia na kontrolním profilu Kořensko je při nejnižším průtoku 9,47 m3/s - 118 Bq/l. Při průměrném průtoku vody 50 m3/s je pak objemová aktivita tritia v Kořensku přibližně pětkrát nižší. U velkého vodárenského objektu v Praze - Podolí dosáhne maximální hodnoty 12 Bq/l. To je méně než 2 % přípustného stupně znečištění, které je stanoveno pro vodárenské toky nařízením vlády č. 171/92 Sb.
I kdyby se konzumovala pouze voda z Vltavy s aktivitou tritia 118 Bq/l, byl by roční příjem tritia u jedince 118 kBq, což je dávka tisíckrát nižší, než je limit, který je stanoven vyhláškou SÚJB č.184/97 Sb.
Pro představu si je třeba uvědomit, že ozáření od přírodních zdrojů je více než tisíckrát vyšší než uvedená hodnota. Ovlivnění vody v řece Vltava na základě výpustí kapalných radioaktivních odpadních vod demonstruje následující tabulka.
Plynné výpusti
Obdobně jako v případě kapalných výpustí z elektrárny je i v případě plynných výpustí zajištěno monitorování, kterým se sleduje výskyt radioaktivních látek v pracovním prostředí, následně pak ve vybraných vzduchotechnických systémech a nakonec na společném výstupu do ventilačních komínů.
Monitorování vypouštěných plynných odpadů z komínů výrobního bloku JE Temelín zajišťuje:
· kontinuální měření objemové aktivity aerosolů, jódů a vzácných plynů,
· kontinuální odběr aerosolů a jódů na pevném filtru pro následnou analýzu v laboratořích,
· periodický odběr vzácných plynů do tlakových láhví pro následnou analýzu v laboratořích,
· kontinuální odběr jódů na jódovou "patronu" pro následnou analýzu v laboratořích,
· kontinuální odběr 3H a 14C na "patronu" s náplní silikagelu pro záchyt 3H a na promývačku pro záchyt 14C a pro následnou analýzu v laboratořích,
· on-line gamaspektrometrie vypouštěných plynů

Bezpečnost

Základy havarijní připravenosti
Základní principy jaderné bezpečnosti jsou uvedeny v předchozích kapitolách. Důsledným dodržováním bezpečnostních principů při všech činnostech (projektování, konstrukce, provoz), existencí ochranných bariér a instalací redundantních a diversifikovaných bezpečnostních systémů je zajištěno, aby při provozu nedošlo ani k nekontrolovatelnému rozvoji řetězové štěpné reakce ani k nedovolenému úniku radioaktivních látek nebo ionizujícího záření do životního prostředí. Na základě platných bezpečnostních standardů je JE dostatečně odolná i za situací, které během její životnosti vůbec nemusí nastat. Za účelem prověření naplnění platných bezpečnostních standardů se provádí rozsáhlé analýzy vzniku a rozvoje projektových havárií a preventivně se stanovují technická a organizační opatření na likvidaci jejich možných důsledků. Tyto analýzy a příslušná opatření se uvádí v bezpečnostních zprávách. Největší pozornost je věnována událostem s nejhorším dopadem na zařízení JE a na její okolí. Při všech analýzách je uplatňován konzervativní přístup, který zajišťuje, aby nedošlo k podcenění reálné situace.
Přes všechna zmíněná bezpečnostní opatření má JE Temelín pro případ vzniku mimořádné události, která má nebo může mít za následek porušení ochranných bariér, vypracován systém ochranných opatření zaměstnanců a obyvatelstva. Tento systém je rozpracován v rámci havarijní připravenosti a realizován v havarijních plánech.
Základní požadavky na havarijní připravenost JE Temelín jsou stanoveny vyhláškou SÚJB č. 219/1997 Sb., o podrobnostech k zajištění havarijní připravenosti jaderných zařízení a pracovišť se zdroji ionizujícího záření a o požadavcích na obsah vnitřního havarijního plánu a havarijního řádu. Zajištění havarijní připravenosti JE znamená vytvoření technicko-organizačních podmínek pro:
· včasné zjištění příznaků vznikající mimořádné události,
· odstranění jejich příčin,
· zabezpečení ochrany personálu, obyvatelstva a životního prostředí v okolí před následky radiační havárie,
· zajištění likvidace následků havárie,
· obnovu provozu jaderné elektrárny.
Do systému havarijní připravenosti JE Temelín jsou přesně definovaným způsobem zapojeny všechny potřebné vnější složky a současně jsou deklarovány jejich pravomoci a odpovědnosti. Pro zabezpečení základních principů havarijní připravenosti je předem vytvořeno odpovídající technické, personální a kompetenční zázemí.
Systém havarijní připravenosti JE včetně úplného souboru plánovaných ochranných opatření je pro prostory elektrárny stanoven ve vnitřním havarijním plánu. Pro přepravu jaderných materiálů nebo zdrojů ionizujícího záření jsou plánovaná opatření pro případ vzniku mimořádné události popsána v havarijním řádu organizací, které jsou zodpovědné za jejich likvidaci. Pro okolí jaderné elektrárny jsou na základě rozborů následků radiačních havárií stanoveny požadavky na ochranu obyvatelstva a ochranu životního prostředí. Opatření, kterými se tyto požadavky zajišťují, jsou stanovena ve vnějším havarijním plánu.

Interní bezpečnost
Pojmem inherentní bezpečnost se rozumí specifická vlastnost technických zařízení, která je daná fyzikálními zákony a vlastnostmi, tj. nikoli lidskými opatřeními. U tlakovodního reaktoru je daná fyzikálními vlastnostmi uranu a vody, které se podílejí na procesu jaderného štěpení.
Voda, která slouží jako moderátor (zpomalovač neutronů), zvětšuje v důsledku růstu své teploty svůj objem, tj. dochází ke zvětšování vzdáleností mezi jednotlivými molekulami vody. V důsledku toho se snižuje moderační účinek vody, který je předpokladem pro vznik a existenci štěpné řetězové reakce. To má za následek pokles počtu tepelných neutronů, které jsou schopny štěpit jádra uranu, a tak dochází k útlumu štěpné reakce, což postupně může vést až k úplnému samoodstavení reaktoru. Proto ve všech případech, při kterých by došlo k růstu teploty vody v důsledku nežádoucího výkonu, se výkon reaktoru samovolně tlumí. Dokonce kdyby v případě havárie, která je spojená se ztrátou chladiva z primárního okruhu, neodstavily reaktor několikanásobně zálohované nezávislé havarijní ochrany, došlo by k zastavení štěpné reakce díky tomu, že se v aktivní zóně reaktoru tvoří pára, ve které jsou vzdálenosti mezi molekulami řádově větší než u vody. Tímto způsobem přispívá voda k inherentní bezpečnosti tlakovodních reaktorů. Na bezpečnosti provozu těchto reaktorů se však podílí i samotné jaderné palivo. Uran 238, který tvoří asi 97 % paliva, zasahuje regulačně do procesu štěpení tak, že sám absorbuje neutrony, aniž by se dále štěpil. Opět platí, že absorbuje tím více neutronů, čím je jeho teplota vyšší.

Zásady bezpečnosti

Neustále se zdokonalujícím technickým provedením a mnohostrannými bezpečnostními opatřeními patří v současné době jaderné elektrárny k nejbezpečnějším technickým zařízením.
I přes tato opatření však nelze zcela vyloučit vznik poruch za provozu. Proto byla u jaderných elektráren vyvinuta zvláštní bezpečnostní zařízení, která chrání jak obyvatele v okolí elektrárny, tak personál elektrárny před škodlivými účinky radioaktivního záření. Platné právní předpisy a velmi přísné povolovací řízení jsou zárukou vysokého standardu bezpečného provozu JE Temelín.
Provedené analýzy ukázaly, že pravděpodobnost vzniku poruchy reaktoru a z toho vyplývajícího ohrožení provozu jsou nesrovnatelně nižší než rizika, kterým je člověk vystaven v každodenním životě a která běžně přijímá. Tohoto stavu je docíleno důslednými bezpečnostními opatřeními a vynakládáním nemalých prostředků na zajištění jakosti.

Ochrana před zemětřesením
Analýza zemětřesného rizika ve sledované lokalitě byla uvedena již dříve (v kapitole 2.8). Hodnota zrychlení maximálního výpočtového zemětřesení (tj. zemětřesení, při kterém je ještě možno elektrárnu bezpečně odstavit) je 0,1 g (98,1 cm/s2). Tato hodnota byla uplatněna při projektování a při konstrukci staveb a zařízení, které jsou nutné pro zajištění bezpečného odstavení reaktoru, odvodu zbytkového tepla reaktoru a pro zamezení úniku radioaktivních látek (řadíme je do 1. kategorie seismické odolnosti).

Bezpečnost jaderné elektrárny Temelín je garantována :

· uplatňováním principu jediné, nedělitelné odpovědnosti a zajištěním vysoké úrovně kultury bezpečnosti,
· správným výběrem lokality jaderné elektrárny,
· pečlivým projektováním při dodržení platných technických a bezpečnostních standardů, výběrem ověřených technologií a uplatňováním principu ochrany do hloubky,
· komplexním zajištěním jakosti při projektování, výrobě, montáži, spouštění a provozu jaderného zařízení,
· vysokou kvalifikací provozního personálu,
· důsledným ověřováním, hodnocením a kontrolou bezpečnostních zařízení a činností na jaderné elektrárně,
· dodržováním principů radiační ochrany,
· využíváním zpětné vazby zkušeností pro aplikaci provozních postupů,
· plněním ostatních bezpečnostních požadavků (fyzická ochrana, technická bezpečnost, havarijní připravenost, ochrana životního prostředí, požární ochrana apod.).
Pro zajištění žádoucí úrovně jaderné bezpečnosti je JE projektována a provozována tak, aby v souladu s obecně platnými předpisy na zajištění jaderné bezpečnosti splňovala následující bezpečnostní zásady a funkce:
· schopnost bezpečně odstavit reaktor a udržet jej v podmínkách bezpečného odstavení při všech projektem předpokládaných provozních režimech a událostech,
· schopnost odvádět zbytkové teplo z aktivní zóny reaktoru při všech projektem předpokládaných provozních režimech a událostech,
· schopnost minimalizovat případné úniky radioaktivních látek tak, aby nepřekročily stanovené limity při všech projektem předpokládaných provozních režimech a událostech i po nich.
Dodržování výše uvedených zásad je dosahováno plněním principů ochrany do hloubky, tj. vzájemným prolínáním a doplňováním fyzických bariér a úrovní ochrany. Před následky eventuálních nehod chrání personál i okolí jaderné elektrárny fyzické bariéry, které tvoří:
· matrice paliva (v matrici uranových tablet se zachytávají téměř všechny štěpné produkty vzniklé při štěpení),
· pokrytí palivových proutků (pokrytí palivových proutků je provedeno ze speciální slitiny Zircaloye tak, aby bylo po celou dobu plánovaného využití hermetické a aby bránilo úniku štěpných produktů),
· konstrukce primárního okruhu (tlaková nádoba reaktoru a potrubí primárního okruhu tvoří bariéru, která odolává teplotnímu a radiačnímu zatížení),
· kontejnment - (železobetonová 1,2 m silná ochranná obálka s ocelovou hermetickou výstelkou, která obklopuje reaktor a hlavní zařízení primárního okruhu a zabraňuje úniku radioaktivních látek do životního prostředí v případě nehody).
Ochrana personálu, obyvatelstva a životního prostředí je zajištěna:
· kombinací těchto položek: konzervativního projektu, zajištěním jakosti, kontrolní činností a celkovou bezpečnostní kulturou, která zajišťuje celistvost bariér
· řízením provozu v normálních a projektem předpokládaných abnormálních podmínkách (činnost regulací bloku a limitačního systému), což zajišťuje provoz a celistvost prvních tří výše uvedených fyzických bariér,

· zásahy bezpečnostních a ochranných systémů. V případě potřeby brání přenosu poruch zařízení, chyb personálu a vzniku projektových, případně i nadprojektových havárií a zajišťují zadržení radioaktivních látek v kontejnmentu,
· řízením činností při haváriích s cílem udržet celistvost kontejnmentu, t.j. čtvrté fyzické bariéry,
· opatřeními vnějších havarijních plánů, která snižují dopady na obyvatelstvo při úniku radioaktivních látek do okolí při poškození všech bariér.

Slovníček

Aerosol - mikroskopické částečky pevné nebo kapalné látky rozptýlené v plynu.

Aktivita radioaktivní látky - veličina množství radioaktivní látky. Udává střední počet radioaktivních přeměn za jednotku času. Jednotkou aktivity je reciproká sekunda - becquerel (Bq).

Aktivní zóna (AZ) – nazývá se tak ta část reaktoru, kde je uloženo palivo. Je to místo, kde probíhá štěpná reakce a kde vniká i využívané teplo.

Bitumenace - finální proces zpracování kapalných radioaktivních odpadů, při kterém je odpad fixován do asfaltové matrice.

Eutrofizace - nadměrné obohacení vody živinami, především fosforečnany a dusičnany.

Fragmentace – dělení.
Ionexy - makromolekulární sloučeniny, nerozpustné ve vodě a běžných rozpouštědlech. Ve vodě bobtnají a uvolňují funkční skupiny (ionty) schopné vratné výměny za ionty stejného náboje z roztoku elektrolytu.
Ionizující záření - záření tvořené částicemi nabitými nebo nenabitými nebo obojími, které je schopné tvořit ionty (t.j. ionizovat). Do této kategorie patří např. záření, které vysílají radioaktivní látky, záření kosmické, rentgenové, neutronové, aj. Známá záření jsou: alfa, které lze odstranit pouhým listem papíru; beta, které zastaví 1-2cm vrstva vody nebo několik metrů vzduchu; gama, které je nejpronikavější a lze se před ním chránit bariérami z těžkých materiálů, jako je beton či olovo. Ionizace je změna elektricky neutrálních atomů na kladné a záporné. Ionizace může vést k poškození buněk živé tkáně.
Kontaminace - znečištění povrchu předmětů a těla látkami chemickými, radioaktivními, biologickými apod.
Kontaminace vnitřní - znečištění látkami uvnitř těla při vdechnutí nebo požití některých látek.Kontrolované pásmo - prostory pracoviště, ve kterých mohou pracovníci obdržet za rok dávky převyšující 3/10 ročních nejvyšších přípustných dávek.

Moderátor – takto se nazývá látka, která způsobuje zpomalování neutronů. Neutron vzniklý ze štěpení je totiž označován jako rychlý a není schopen rozštěpit jádro U235. (Laicky – když pojede útočník hokejového týmu na soupeřovu branku plnou rychlostí, nepovede se mu blafák, nebo nestačí přesně zamířit střelu). Neutrony tedy musíme zpomalovat a to tak, že je necháme narážet do atomů vhodné látky. (Laicky – útočník na cestě od své branky k soupeřově postupně naráží do hráčů soupeře a tím mu ubude energie a tedy i rychlosti tak, že je schopen přesné střely nebo kvalitního blafáku. Samozřejmě se mu může po cestě stát, že po jedné ze srážek spadne a už nevstane. I to se obrazně stává neutronům, je to však téma na zvláštní článek). Moderátorem může být obyčejná nebo těžká voda nebo grafit. Moderátorem musí být taková látka, jejichž atomy se váhově blíží váze neutronu. Představme si to jako náraz dvou koulí v kulečníku. Pokud bude jedna koule výrazně těžší než ta druhá, povalí se dál a ani si „nevšimne“ že do něčeho (do menší koule) narazila. Ta menší naopak jenom změní směr, ale odrazí se jako od zdi.

Palivo – jako palivo se používá v obou typech reaktorů uran ve formě oxidu uraničitého. Jde o směs uranu 238 a uranu 235. U235 je v přírodním uranu cca 0,7 %, zbytek je U238. My však potřebujeme pro štěpení právě U235. (U 238 jsme schopni štěpit v rychlých reaktorech). Pro potřeby temelínského i černobylského reaktoru se tedy přírodní uran obohacuje v příslušných závodech uranem 235.

Palivový soubor – je to vlastně soubor palivových proutků s palivem. Jeden palivový proutek je v podstatě tenká trubička s vnitřním průměrem cca 7 mm, vyrobena ze speciálního materiálu. Trubička slouží jako bariéra proti úniku štěpných produktů do chladiva, slouží též pro zadržení plynů, vznikajících při štěpné reakci (na konci životnosti palivového souboru jsou tlaky v jednotlivých proutcích řádově okolo 10 MPa). V jednom temelínském palivovém souboru je 312 proutků, pro černobylský reaktor jsem údaj nenašel.

Radioaktivita - vlastnost některých atomů samovolně se rozpadat na atomy jednodušší, vysílat elektromagnetické záření nebo částice. Příčinou nestability některých jader atomů je nadbytek protonů nebo neutronů v jádře nebo tak složitá stavba jádra, že nemůže existovat ve stabilním stavu.

Reaktor – zařízení, které slouží k uložení AZ a tím i paliva a zároveň zajišťuje přívod a odvod chladiva a tím tepelné energie vznikající v AZ při štěpení. Také zajišťuje vhodné podmínky pro jadernou reakci (teplota, tlak, regulace výkonu, moderace neutronů, funkce reflektoru atd.). V našem případě budeme mluvit o dvou typech reaktorů a to RBMK 1000 – což je zkratka z ruštiny a znamená „reaktor velkého výkonu kanálový“ (Černobyl) a o reaktoru s označením VVER 1000 – z ruštiny „vodovodní energetický reaktor“ (Temelín).

Řídící a havarijní tyče – jsou to speciální trubičky, které jsou z materiálu, který pohlcuje neutrony a tím jim zabrání dalšímu štěpení. Jsou rozděleny do několika skupin. Některé skupiny slouží jako havarijní pro rychlé odstavení reaktoru, tzn. že tyče spadnou do AZ vlastní vahou po zapůsobení havarijního signálu, jiné skupiny slouží jako regulační, pohybující se rychlostí cca 2 cm / sec nahoru nebo dolu dle potřeby. Tím regulují výkon reaktoru. I regulační skupiny ale v případě potřeby padají do AZ vlastní vahou. Pohony regulačních tyčí mohou být buď pomocí elektromotoru s regulací kmitočtu, nebo pomocí lineárního krokového pohonu. (Popis pohonu je opět téma na celý článek).

Sievert - značka Sv, je jednotka dávkového ekvivalentu.
Turbosoustrojí - soustrojí parní turbína a elektrický generátor (alternátor) na společné hřídelí.
Tritium - beta radioaktivní izotop vodíku 3H s poločasem rozpadu T1/2 = 12,26 roku. Vzniká v chladivu primárního okruhu např. aktivací bóru.
Zbytkový výkon reaktoru - výkon reaktoru po odstavení, způsobený zpožděnými neutrony a radioaktivním rozpadem štěpných produktů. Reaktor je tedy nutno chladit i po odstavení. Zbytkové teplo je v prvních sekundách po odstavení ještě asi 5 % nominálního tepelného výkonu, potom však rychle klesá.
Zirkaloy - slitina zirkonia s vhodnými mechanickými vlastnostmi a nízkou absorpcí neutronů pro výrobu pokrytí palivových proutků (v nich jsou obsaženy tablety dioxidu uranu).

Slovníček zkratek

AZ - aktivní zóna reaktoru
CO - civilní obrana
ČEZ, a.s., - akciová společnost ČEZ - investor stavby elektrárny Temelín
EGP - Energoprojekt Praha a. s., generální projektant elektrárny
ETE - elektrárna Temelín
CAO - Mezinárodní organizace pro civilní letectví
JE - jaderná elektrárna
LOCA - havárie se ztrátou chladiva
LRKO - Laboratoř radiační kontroly okolí se sídlem v Českých Budějovicích
MAAE - Mezinárodní agentura pro atomovou energii se sídlem ve Vídni
SÚRO - Státní úřad radiační ochrany
SÚJB - Státní úřad pro jadernou bezpečnost se sídlem v Praze
TLD - termoluminiscenční dozimetr
ZHP - zóna havarijní připravenosti
ZJ - program zajištění jakosti