K problematice paliva ETE (aktualizováno k 21.3.2008)

Vzhledem k zájmu některých domácích i zahraničních médií o vývoji problematiky palivových souborů na Jaderné elektrárně Temelín podáváme opětovně aktualizovanou a rozšířenou informaci o výsledcích zkoušek k 21.3.2008.

Aktualita : Při pravidelné zkoušce pádu klastrů, která proběhla 16.2.2008 na 1. hlavním výrobním bloku (HVB) dopadly všechny klastry ve stanoveném čase do dolních koncových poloh. Se stejným výsledkem proběhlo i odstavení reaktoru HVB1 dne 19.3.2008. Bez nedosedlého klastru proběhlo i odstavení reaktoru HVB2 dne 1.3.2008. 

Celý projekt jaderné elektrárny vychází z mnoha bezpečnostních principů. Jedním z nejdůležitějších je princip ochrany do hloubky, který zabezpečuje oddělení ionizujícího záření a radioaktivních látek od životního prostředí pomocí vícenásobných fyzických bariér bránících šíření ionizujícího záření a radionuklidů do životního prostředí a s opakovaným použitím systému technických a organizačních opatření sloužících k ochraně a zachování účinnosti těchto bariér.

Ochrana je zajištěna pomocí čtyř postupných fyzických bariér bránících úniku štěpných produktů:

• palivové matrice,
• povlaku palivových proutků,
• hermetické hranice okruhu primárního chladiva a
• kontejnmentu.

Palivová matrice slouží jako první fyzická (bezpečnostní) bariéra - je stálá, ve vodě nerozpustná - tzv. "keramické palivo" (někdy se za první bezpečnostní bariéru označuje až pokrytí palivových proutků). Bezpečnostním cílem pokrytí palivových proutků (druhá bezpečnostní bariéra) je zabránit šíření produktů štěpení do primárního okruhu jaderné elektrárny. Třetí bariéra tvoří tlakovou hranici primárního okruhu s bezpečnostním cílem zabránit únikům radioaktivního média do vnitřních prostor jaderné elektrárny a čtvrtá bariéra je tvořena kontejnmentem, který projektově slouží k oddělení radioaktivity od životního prostředí.

Netěsnosti paliva
Jaderný reaktor v elektrárně Temelín pracuje se 163 palivovými soubory, z nichž každý obsahuje 312 palivových proutků. Projekt každé jaderné elektrárny počítá se vznikem určitého množství jejich netěsností. Počet akceptovatelných netěsností (množství netěsných palivových proutků, které zaručuje zanedbatelný vliv na jadernou bezpečnost) je omezeno bezpečnostními analýzami a schopnostmi čistících systémů a je stanoven v Limitách a podmínkách bezpečného provozu, které jsou v souladu se zákonem schvalovány SÚJB. V Jaderné elektrárnu Temelín je těsnost palivových proutků kontrolována sledováním měrné aktivity chladiva primárního okruhu. Limitní podmínka A 3.4.10 stanovuje hodnotu měrné aktivity, která nesmí překročit hodnoty:

1. Ekvivalent ¹³¹I menší nebo roven 2,6 . 10⁷ Bq/kg
2. Celková měrná aktivita menší nebo rovna 3,7 . 10⁹ Bq/l

Vzhledem k identifikovaným netěsnostem paliva SÚJB rozhodl, že držitel povolení je povinen při dosažení hodnot aktivity ¹³⁴I 5 . 10⁵ Bq/l nebo ekvivalentu ¹³¹I 2,29 . 10⁶ Bq/l nebo ekvivalentu ¹³¹I (spike) 6,86 . 10⁷ Bq/l nebo celkové měrné aktivity 8,44 . 10⁸ Bq/l vyhodnotit a potvrdit hodnoty do 24 hodin, do 48 hodin po potvrzení výsledků analýzy převést blok do REŽIMU 4 s teplotou v horkých větvích menších než 237 °C a odstavit blok v souladu s provozními předpisy.

Pro kontrolu a vyhledávání netěsností pokrytí ozářeného paliva se používají dva samostatné systémy:

1. on-line sipping - provádí kvalitativní měření a zjišťuje, který z palivových souborů je poškozen. Systém je založen na plynové metodě kontinuálních změn v koncentraci ¹³³Xe,
2. off-line sipping - provádí kvantitativní měření poškozeného palivového souboru a slouží ke stanovení rozsahu poškození. Měření se provádí na palivovém souboru uzavřeném ve speciálním palivovém pouzdře.

Přehled zjištěných netěsností paliva na JE Temelín

PS - palivový soubor, PP - palivový proutek

Přehled maximálních sumárních aktivit primárního chladiva

Z porovnáním uvedených hodnot aktivit s hodnotou limitní podmínky (3,7 . 10⁹ Bq/l) resp. zpřísněnou hodnotou 8,44 . 10⁸ Bq/l vyplývá značná rezerva Státní dozor neměl důvod k restrikčním opatřením pro provozu bloků se symptomy plynových netěsností paliva.

Mechanické deformace
Mechanické deformace palivových proutků a souborů ve smyslu odchylek od ideálního geometrického tvaru a prodlužování délky palivového souboru (radiační růst) jsou přirozeným jevem doprovázejícím produkci energie v aktivních zónách reaktorů.

1. palivové proutky
   Bezpečnostní analýzy pro provoz reaktorů jsou provedeny s určitými předpoklady mechanických deformací palivových proutků. Důvodem těchto deformací je nerovnoměrná přítlačná síla distančních mřížek udržujících geometrii palivových souborů. Míra mechanických deformací je omezena uvažovaným průtočným průřezem pro chladivo v místě deformace.

2. palivové soubory
   Obdobně jako u palivových proutků dochází i u palivových souborů ke geometrickým změnám. Tyto jsou způsobeny zejména radiačním růstem skeletu palivového souboru a projevují se ohybem a kroucením. Samotné hodnoty rozměrů deformací nejsou důležité, z hlediska jaderné bezpečnosti je důležitá funkceschopnost mechanické regulace reaktoru - klastrů, která může být těmito deformacemi ovlivněna. Bezpečná funkce klastrů je definována limitní podmínkou A.3.1.4., která stanovuje, že klastry musí být schopny pádu do aktivní zóny a doba od jejich uvolnění z horních koncových poloh do jejich vstupů do hydraulických tlumičů vodících trubek musí být menší nebo rovná 3,5 s. V důsledku výše uvedených geometrických změn paliva 1. i 2. bloku bylo identifikováno neúplné dosednutí některých klastrů po jejich průletu aktivní zónou. Od zjištění nedosedání klastrů byly a jsou pády klastrů opakovaně testovány v intervalech stanovených SÚJB.

Výsledky sledování a testování paliva jsou používány ke zlepšení konstrukce palivového souboru a k potvrzení, že projektové zásady a bezpečnostní kritéria jsou splněna. Pro odstranění neúplného dosedání klastrů byly navrženy a schváleny modifikace konstrukce palivových souborů a částečná modifikace byla realizována.

Trend počtu nedosednutých klastrů je analyzován především z hlediska možného zhoršujícího se vývoje. Na základě analýz byla zvážena a již realizována možnost při výměnách paliva použít palivové soubory, u nichž byla změněna technologie hydraulického tlumiče pro zvýšení tuhosti vodících trubek.

Počet klastrů, které nedosedly úplně při provedených testech v roce 2005 - 2007

Hlavní výrobní blok 1

* automatické aktivní zapůsobení ochran při události z 26. 4. 2007 - Výpadek jednoho hlavního cirkulačního čerpadla (HCČ)
** hodnota z odstavování reaktoru kvůli plánovanému dotažení vnitřního těsnění elektroohříváku kompenzátoru objemu (KO).

Hlavní výrobní blok 2

Provoz jaderného paliva je svázán s uvedenými problémy, které by mohly mít potenciální dopad na jadernou bezpečnost. Podobné problémy se vyskytly u všech u všech typů reaktorů a výrobců paliva. Poškození palivových souborů ETE se nachází v rozsahu, vymezeném dosahovaným poškozením palivových souborů na jiných provozovaných blocích v zahraničí s obdobným typem paliva. Přijatá řešení, modifikace a kontroly však zajišťují provoz reaktorů v souladu se stanovenými požadavky a dostatečnou zásobou jaderné bezpečnosti.

Na základě provozní zkušenosti (a v rámci zlepšování kvality paliva VVANTAGE 6) předložil ČEZ, a. s., další návrh dílčí konstrukční změny paliva s cílem omezit geometrické změny paliva změnou materiálu ze Zircaloy-4 (je používán u stávajícího paliva VVANTAGE 6) na ZIRLO^TM (použití u vodících trubek, instrumentačních trubek a pokrytí palivových proutků) a s modifikovanou konstrukcí vodících trubek. Tyto dílčí konstrukční změny paliva byly již povoleny "Rozhodnutím SÚJB". Cílem další předložené úpravy bylo omezení poškozování povlaku opotřebením vlivem tření způsobeném vibrací palivových proutků v místech styku s distančními mřížkami nahrazením nejspodnější vnitřní mřížky bez směšovacích křidélek z materiálu Zircaloy-4 mřížkou bez směšovacích křidélek z inconelové slitiny Alloy 718. I tyto navržené dílčí konstrukční změny byly povoleny "Rozhodnutím SÚJB".