BULLETIN 1 2013 Společnost TVEL výrobce a dodavatel paliva pro české jaderné elektrárny Společnost TVEL jako dodavаtel jaderného paliva je na trhu v České republice permanentně přítomna již téměř 30 let od prvních dodávek paliva pro JE Dukovany. Zpočátku to bylo samozřejmě prostřednictvím jejích předchůdců, neboť sama společnost TVEL byla právnicky založena před 17 lety. Za tu dobu se TVEL etabloval jako spolehlivý partner zdejšího jaderného průmyslu, který významně přispívá k neustálému zlepšování parametrů bezpečnosti, provozu a výkonu českých jaderných elektráren. OAO TVEL Palivová společnost ze skupiny Rosatom TVEL je součástí vertikálně integrované struktury ruského jaderného průmyslu. Palivová společnost TVEL spojuje výrobní a výzkumné kapacity v oblasti výroby jaderného paliva, konverze a obohacování uranu, a také závody zabývající se vývojem a výrobou obohacovacích plynových odstředivek a jejich vybavení. Palivová společnost TVEL byla založena za účelem dosažení optimální struktury řízení podniků jaderného palivového cyklu, zvýšení efektivity práce a konkurenceschopnosti na globálním trhu. www.tvel.ru ALTA, a. s. Palivo pro české jaderné elektrárny Temelín a Dukovany v současnosti vyrábí závod MSZ společnosti TVEL (státní korporace Rosatom) ve městě Elektrostal nedaleko Moskvy. Závod byl založen v roce 1917 jako závod zbrojního průmyslu a hrál významnou roli při dodávkách munice včetně raket (legendárních Kaťuší) a dalšího vojenského vybavení za druhé světové války. Po jejím skončení se závod začal věnovat jadernému programu, kdy se podílel jak na vojenské části, tak i mírovém využití jaderné energetiky. Podnik zpracovává přírodní i obohacený uran do palivových souborů pro různé typy reaktorů. Kromě paliva pro tlakovodní reaktory typu VVER, jaké jsou například v Temelíně a v Dukovanech, se zde vyrábí i palivo pro grafitem moderované a vodou chlazené reaktory RBMK, ale také například pro tlakovodní a varné reaktory západní provenience zásobované palivem prostřednictvím francouzské společnosti Areva. Tady Skupina Palivový cyklus jaderných elektráren Obchodní skupina Palivový cyklus jaderných elektráren spolu se sesterskými organizacemi ALTA 32, s. r. o., a DMS s. r. o. poskytuje komplexní řešení v oblasti palivového cyklu jaderných elektráren, a to od dodávek jaderných materiálů a čerstvého jaderného paliva po optimalizační studie jeho využití v reaktoru i po jeho ozáření. Dodávky palivových článků pro české a dnes i slovenské jaderné elektrárny představují jednu z tradičních aktivit společnosti ALTA již od dob jejího založení. ALTA je od roku 1995 výhradním zástupcem ruské společnosti TVEL, výrobce a dodavatele jaderného paliva, na území České repub- Z OBSAHU: Společnost TVEL výrobce a dodavatel paliva pro české jaderné elektrárny (Ing. Josef Běláč) str. 1 Atomenergoprojekt dokončil přípravu typizovaného projektu energobloku VVER-TOI str. 6
se obvykle využívá uranu získaného z již přepracovaného ozářeného paliva, tzv. regenerátu. Výrobní cyklus Výrobní cyklus začíná na odparkách konverzní linky, kde se obohacený jaderný materiál ve formě hexafluoridu uranu (UF 6 ) přemění na prášek UO 2. Z prášku se pak lisují tabletky požadovaných rozměrů podle typu paliva. Pelety pak procházejí dvou- až třídenní sintrací v peci, kdy dochází k výraznému zvýšení jejich hustoty a tím i zmenšení objemu na přesně požadované hodnoty. Po přebroušení se tablety plní do trubek ze zirkoniové slitiny, dodávaných závodem ČMZ v Glazově, případně zákazníkem (například firmou AREVA) z vlastní produkce. Palivové proutky jsou cca 2,5 4 m dlouhé podle typu paliva. Vnitřní prostor proutků je zbaven prachu, a vzduch nahrazen heliem, a proutky jsou svárem hermeticky uzavřeny. Proutky pak automat vkládá do předem připraveného skeletu složeného z vodících trubek/kanálů, distančních mřížek a koncovek. Tento komplex pak tvoří palivový soubor. Pro reaktor VVER-1000, jaký je v temelínské elektrárně, palivový soubor obsahuje 312 palivových proutků dlouhých téměř 4 metry a váží přibližně 720 kilogramů, z čehož 435 kilogramů připadá na hmotnost uranu. Pro reaktory VVER-440 je v palivovém souboru 126 palivových proutků dlouhých necelé 3 metry. Výrobních linek pro sestavování palivových souborů je ve výrobním závodě celkem šest, přičemž každá kompletuje jiný typ liky a od roku 2010 i na území Slovenska. Skupina spolupracuje i na dalších projektech v rámci Ruské federace a EU. Dodavatelské služby Dodávky čerstvých palivových článků a souvisejících engineeringových služeb včetně zajištění jejich přepravy pro jaderné elektrárny a výzkumné reaktory v ČR a na Slovensku Vývoz jaderných materiálů a zabezpečení jejich přepravy Engineeringové služby Poskytování vysoce kvalifikovaných engineeringových služeb v oblasti řízení celého palivového cyklu jaderných elektráren a výzkumných reaktorů Optimalizační ekonomicko-technické analýzy využití jaderného paliva v jaderných elektrárnách Zajištění importních a exportních licencí na dovoz a vývoz jaderných materiálů a položek dvojího užití Licencování transportních obalů/kontejnerů pro pozemní i vzdušnou přepravu jaderných materiálů po území EU www.alta.cz ALVEL, a. s. inženýrsko-technologické centrum ALVEL spojí české znalosti, vědecké a technické zpracování s pokročilými ruskými technologiemi a know-how společnosti TVEL. Cílem centra je přibližování služeb, poskytovaných TVEL, zákazníkům působícím v Evropě, posílení komunikace s nimi a zajištění maximální a flexibilní podpory produktům společnosti TVEL v zemích EU. www.alvel.eu Vstupní kontrola paliva TVSA-T v uzlu čerstvého paliva jaderné elektrárny Temelín Bulletin Českého jaderného fóra 1/2013, s. 2.
palivových souborů. Výroba jednoho souboru, zabere přibližně jednu směnu. Kromě paliva vyrábí závod rovněž absorpční svazky s obsahem karbidu bóru (B 4 C) pro regulační tyče reaktorů. Lepší palivo vyšší výkon Společnost TVEL svoji produkci neustále zdokonaluje. Jaderné palivo je vysoce sofistikovaný produkt, který významným způsobem ovlivňuje nejen jadernou bezpečnost, ale i výkonnost a ekonomickou efektivitu jaderných elektráren. Náklady na palivo tvoří až 25 % celkových provozních nákladů jaderných elektráren. Logickým trendem je tedy parametry paliva neustále vylepšovat. Prodloužení délky palivového cyklu, vyšší míra vyhoření pelet, větší obsah uranu v palivu, to vše pozitivně ovlivňuje ekonomické aspekty provozu. U palivových souborů pro reaktory typu VVER-440 se vývoj soustřeďuje především na optimalizaci neutronově-fyzikálních vlastností. Dukovanské reaktory by v současnosti bylo možno i díky charakteristikám dodávaného paliva nazývat reaktory VVER-500, neboť jsou dnes po modernizaci schopny dodávat 500 MWe namísto původně projektových 440 MWe. Hlavice Palivového souboru se zasunutým regulačním klastrem umožnily optimalizaci poměru obsahu vody a uranu v aktivní zóně jaderného reaktoru a vedou ke snížení potřebného počtu ročně vyměňovaných palivových článků na jednom reaktoru z 66 na 60. V takovém případě lze za předpokladu stejných provozních podmínek realizovat šestiletý palivový cyklus místo současného pětiletého. Na JE Kola v Ruské federaci je od roku 2010 ve zkušebním provozu palivo se zvýšeným obsahem uranu, kterého je dosaženo použitím palivových tabletek bez centrálního otvoru Cílem současného vývoje jaderného paliva pro reaktory VVER-1000 je vytvoření standardizovaných projektů palivových souborů tzv. čtvrté generace. Ověřeno bylo již zvýšení Jaderné palivo je vysoce sofistikovaný produkt, který významným způsobem ovlivňuje nejen jadernou bezpečnost, ale i výkonnost a ekonomickou efektivitu jaderných elektráren. a se zvětšeným průměrem. Tato tzv. třetí generace palivových souborů se kromě odlišností v konstrukci samotného palivového proutku vyznačuje navíc ještě odstraněním vnější obálky ze zirkoniové slitiny a díky tomu i zvýšením rozteče palivových proutků ve svazku. Tyto konstrukční úpravy množství uranu v palivových proutcích, modifikací prošla i geometrie palivových tablet (bez středového otvoru). Soubory jsou vybaveny distančními mřížkami s turbulizátory, což vede ke zlepšení odvodu tepla a zvýšení bezpečnostních rezerv. Při použití modernizovaných souborů TVS-4 bude možné snížit počet nových palivových souborů pro výměnu paliva o 10 % nebo prodloužit délku jednoho provozního cyklu až o 30 efektivních dnů. Tyto soubory navíc umožňují vyšší manipulační rychlosti při výměnách paliva, a tím i zkrácení délky odstávek bloků. Palivo společnosti TVEL je jedním z klíčových faktorů, které umožnili ČEZ dosáhnout v loňském roce vytčeného cíle bezpečné výroby 15 terawathodin elektrické energie na JE Temelín, a napomáhá na JE Dukovany dosáhnout cíle projektu Bezpečně 16 TERA. Bulletin Českého jaderného fóra 1/2013, s. 3.
Kromě modernizace stávajících typů paliva vyvíjí společnost TVEL palivo i pro nové typy reaktorů. Příkladem může být reaktor VVER-1200, který česko-ruské Konsorcium MIR.1200 nabízí společnosti ČEZ v rámci tendru na dostavbu dalších dvou bloků v Temelíně. Jak reaktor, tak i palivo vycházejí z osvědčeného typu VVER-1000, jichž je v současnosti v provozu přes 30 v několika zemích světa (Česká republika, Ruská federace, Ukrajina, Čína, Bulharsko, Írán, před spuštěním je i první blok v Indii). Na vývoji nejmodernějších typů paliva se podílejí i české organizace. Spolupráce a partnerství TVEL se společnostmi ČEZ, ALTA, Škoda JS, ÚJP Praha a ÚJV Řež vedly k zavedení řady zlepšení především u paliva pro reaktory typu VVER-440. ALVEL česko-ruský podnik, který buduje inženýrsko-technologické centrum v oblasti palivového cyklu jaderné energetiky ALVEL podílí na řadě projektů zaměřených na modernizaci palivových souborů. Jedním z nich je projekt zaměřený na vývoj metod pro modelování chování palivových proutků za provozu a v nestandardních stavech a ověřování materiálových vlastností per- Výsledkem dlouhodobé spolupráce společnosti TVEL a českých firem bylo koncem roku 2011 založení společného česko-ruského podniku ALVEL. Jeho zakladateli jsou česká firma ALTA Invest, a. s., a ruská palivová společnost TVEL. Cílem společnosti ALVEL je vytvořit inženýrsko-technologické centrum v oblasti jaderné energetiky, jehož předností bude možnost využití pokročilých technologií, znalostí a kompetencí jak evropských, tak i ruských specialistů. Centrem, které bude schopno poskytovat vysoce kvalifikované služby nejen elektrárnám v České republice, ale také zákazníkům v dalších zemích Evropy. Česká strana získává prostřednictvím centra přístup k know-how o nejmodernějších jaderných technologiích, firmě TVEL to umožní posílení jeho současné pozice na evropském trhu. Již v roce 2011 TVEL podepsal kontrakt na dodávku jaderného paliva typu TVS-K do reaktoru typu PWR konstrukce Westinghouse na švédské elektrárně Ringhals. V rámci základních činností ALVEL posiluje vlastní kapacity v projektování a hodnocení bezpečnosti překládek jaderného paliva v reaktoru. Dále se zabývá optimalizací využívání paliva a přípravou dokumentů pro státní dozor, který využití paliva schvaluje. Mimo to se Kontrola regulačního klastru při přejímce v uzlu čerstvého paliva Bulletin Českého jaderného fóra 1/2013, s. 4.
ALVEL in Nuclear Fuel Cycle Uranium Mining, Conversion and Enrichment Fuel Fabrication Reactor Operation (InCore Fuel Management) Final Waste Disposal Spent Fuel Storage Core Monitoring Reprocessing ALVEL Business model Projects $ $ UJV Rez UJP Praha ALVEL center of engineering and technology services Business development Academy of Science Project Management Methods Development and Licensing Support Plant Operation Support Universities IFE Halden $ $ NPP Projects JE Temelín JE Dukovany NPP 1 NPP 2 CEZ, a.s. Utility Studsvik MTAEK Škoda JS EU R&D organizations Utility Projects Bulletin Českého jaderného fóra 1/2013, s. 5.
spektivních slitin využitelných jako pokrytí palivových proutků a jako konstrukční materiály palivových souborů. Hlavním partnerem ALVEL v tomto projektu je vědecko-výzkumný ústav neorganických materiálů VNIINM akademika Bočvara, Moskva. Při realizaci spolupracuje ALVEL také s ÚJV Řež, ÚJP Praha, Škoda JS a se společností ČEZ. Inženýrsko-technologické centrum ALVEL poskytuje platformu pro sdílení zkušeností, pro výměnu nových poznatků a je jeden z možných nástrojů, jak čelit nedostatku kvalifikovaných pracovníků a nových odborníků v jaderné energetice. Chceme-li v České republice i nadále aktivně rozvíjet jadernou energetiku, měli bychom se soustředit na spolupráci s těmi zeměmi, které intenzivně investují do rozvoje jaderné energetiky. Jedinými takovými zeměmi v Evropě jsou v současnosti Rusko a Francie. Ing. Josef Běláč, ředitel skupiny Palivový cyklus jaderných elektráren společnosti ALTA, a. s., a výkonný ředitel společnosti ALVEL, a. s. Celní a dozimetrická kontrola přepravních kontejnerů TK-S-5V s čerstvým palivem při vstupu na území ČR Atomenergoprojekt dokončil přípravu typizovaného projektu energobloku VVER-TOI Odborníci z Atomenergoprojektu dokončují práce na projektu VVER-TOI. V současné době probíhají konzultace se zadavatelem, koncernem Rosenergoatom, před odesláním projektové dokumentace k posouzení Rosatomem a Rostěchnadzorem. Vypracování projektu VVER-TOI, typizovaného projektu JE s optimalizovaným a informatizovaným energoblokem o velkém výkonu na základě technologie VVER, se účastnili: Atomenergoprojekt (generální projektant), OKB Gidropress (hlavní konstruktér), NIC Kurčatovský institut (vědecký garant), OAO VNIIAES (generální konstruktér automatizovaných systémů kontroly a řízení), ОАО NIAEP a společnost Alstom (zhotovitel strojovny). Zhotovitelé projektu dosáhli úspory celkových nákladů na výstavbu o 17 %, snížení provozních nákladů téměř o 10 %, výstavba hlavního energobloku by měla trvat zhruba 48 měsíců; projekt je vyhotoven v moderním informačním prostředí, je zajištěna možnost řízení informací v průběhu celé doby životnosti energobloku. Díky aktualizaci normativní základny v průběhu projektování a výstavby je možno použít inovační technologie. Zvláštní pozornost byla věnována zvyšování bezpečnosti energobloku. V rámci projektu VVER-TOI se používají jak aktivní, tak pasivní systémy bezpečnosti. Technická řešení zaručují uvedení reaktoru do bezpečného stavu při různých kombinacích výchozích událostí jak technické, tak přírodní povahy, které by mohly způsobit úplnou ztrátu všech zdrojů napájení. K získání mezinárodní certifikace úplná projektová dokumentace VVER-TOI bude předána do Evropské asociace provozovatelů (EUR) a do MAAE. Zdroj: OAO Atomenergoprojekt Moskva, 2012 Vydává České jaderné fórum, Praha ISSN 1213-4554 E-mail: office@nuclear-forum.cz Bulletin Českého jaderného fóra 1/2013, s. 6.