Chladenie jadrových elektrární počas extrémnych horúčav: Výzvy a riešenia

V posledných dňoch Európu sužujú nezvyčajne vysoké teploty, ktoré zasiahli aj prevádzku jadrových elektrární. S tým, ako sa vonkajšie teploty šplhajú nad 35 stupňov Celzia, narastajú aj obavy z dostatočného chladenia reaktorov. Jadrové elektrárne potrebujú na svoju bezpečnú prevádzku veľké množstvo studenej vody.

Výzvy spojené s vysokými teplotami

Príkladom je elektráreň Beznau vo Švajčiarsku. Tento starší komplex čelí zvýšenému riziku kvôli rastúcim teplotám vody v rieke Aare. Spoločnosť Axpo, ktorá elektráreň prevádzkuje, upozorňuje, že environmentálne pravidlá na limitovanie teploty vody sú veľmi prísne.

Výpadky a znižovanie výkonu jadrových elektrární počas horúčav nie sú izolované prípady. Podobné situácie hlásia aj vo Francúzsku, kde teploty dosahujú rekordné hodnoty. V západnej časti Európy museli kvôli vysokým teplotám odstaviť už niekoľko jadrových reaktorov. V Európe aktuálne vrcholí vlna horúčav, ktorá prináša teploty presahujúce 35 °C a podobné hodnoty sa očakávajú aj na Slovensku. Vysoké teploty výrazne komplikujú prevádzku jadrových zariadení, ktoré potrebujú dostatočne studenú vodu na chladenie reaktorov.

Pretrvávajúce horúčavy a s nimi súvisiace oteplenie riek už prinútili švajčiarsku jadrovú elektráreň Beznau odstaviť jeden zo svojich dvoch blokov. Druhý reaktor momentálne funguje iba na polovicu svojho výkonu. Hlavným dôvodom je snaha ochrániť riečny ekosystém pred nadmerným ohrievaním vody. Spoločnosť Axpo, ktorá prevádzkuje elektráreň Beznau, v stredu oznámila, že k tomuto kroku pristúpila v súlade s prísnymi environmentálnymi predpismi. „Tieto opatrenia sú nevyhnutné na ochranu ekosystému rieky Aare a na dodržanie prísnych environmentálnych požiadaviek,“ uviedla spoločnosť Axpo vo svojom stanovisku. Prevádzkovateľ už v nedeľu, keď sa teplota vody priblížila k hraničnej hodnote, znížil výkon oboch reaktorov na polovicu.

Elektráreň Beznau, ktorá sa nachádza neďaleko hraníc s Nemeckom, je v prevádzke od roku 1969 (blok 1) a 1971 (blok 2). Patrí medzi najstaršie stále fungujúce komerčné jadrové elektrárne na svete. Švajčiarsko sa síce rozhodlo pre postupné vyradenie jadrovej energetiky, no existujúce elektrárne môžu fungovať, pokiaľ spĺňajú všetky bezpečnostné štandardy.

Odstávka Beznau však nie je ojedinelým prípadom. V posledných rokoch sa európske elektrárne, najmä jadrové a vodné, čoraz častejšie stretávajú s dôsledkami extrémnych teplôt a sucha. Nedostatok vody alebo jej príliš vysoká teplota obmedzuje chladenie, čo vedie k nútenému znižovaniu výroby či k úplným odstávkam. Prevádzkovateľ Axpo v minulosti opakovane tvrdil, že považuje súčasné limity teploty vody za príliš prísne a usiloval sa o ich uvoľnenie, čo však narážalo na silný odpor ochrancov prírody.

„Namiesto používania chladiacich veží na reguláciu teplôt elektráreň Beznau využíva rieku Aare. Zariadenie počas svojej prevádzky zohrieva túto vodu, ktorá sa napokon vypúšťa naspäť do rieky,“ vysvetľuje portál CNBC.

Riešenia v slovenských jadrových elektrárňach

Jadrové elektrárne v SR fungujú spoľahlivo aj v rekordných letných horúčavách. V niektorých krajinách Európskej únie majú počas horúcich letných dní problémy s chladením svojich jadrových reaktorov. Vodný zdroj, ktorý na chladenie používajú, má totiž pre teplé počasie vysokú teplotu. Slovenské jadrové elektrárne však fungujú spoľahlivo aj v rekordných letných horúčavách.

Hovorkyňa Slovenských elektrární Oľga Baková uviedla, že slovenské reaktory majú veľké, viac než 120 metrov vysoké chladiace veže. Zo veže sa odparí asi tristo litrov vody za sekundu a zvyšná, ochladená voda slúži na prevádzku elektrárne. Takzvaný odpar potom elektráreň dočerpáva z neďalekej vodnej nádrže: zo Slňavy pri Jaslovských Bohuniciach a z Veľkých Kozmáloviec pri Mochovciach.

„Ak by sme chladiace veže nemali, ako niektoré jadrové elektrárne vo Francúzsku alebo v maďarskej elektrárni Paks, museli by sme chladnejšiu vodu čerpať na hornom toku a teplú vodu vypúšťať na dolnom toku naspäť do rieky. To by však v prípade zvýšených teplôt mohlo ohroziť rastliny a živočíchy vo vodných tokoch a teda v letných horúčavách by sme museli výrobu elektriny z jadra podstatne znížiť. Vďaka ekologickým chladiacim vežiam sa s takýmito problémami nemusíme pasovať,“ vysvetlila Baková.

Vplyv vonkajšej teploty na výkon

Neznamená to však, že vonkajšia teplota nemá vplyv na prevádzku aj slovenských jadrových elektrární. Počas veľkých horúčav môže zvýšenie teploty chladiacej vody o 1 °C znížiť výkon elektrárne až o 3 megawatty. „Preto môže byť rozdiel medzi maximálnym výkonom v zime a v lete až 7 % (35 megawattov na jednom jadrovom bloku s výkonom 500 megawattov),“ konštatovala Baková.

Na Slovensku je v súčasnosti v prevádzke päť jadrových blokov: dva v Jaslovských Bohuniciach a tri v Mochovciach. Aktuálne vysoké teploty, ktoré obmedzujú výrobu elektriny v niektorých európskych krajinách, nemajú vplyv na bezpečnosť prevádzky jadrových elektrární v Slovenskej republike.

Porovnanie systémov chladenia

Náš systém chladenia je odlišný od zahraničných jadrových elektrární, ako sú napr. JE Paks pri Dunaji, ale aj JE Beznau na rieke Aare a francúzske JE na veľkých vodných tokoch, kde aplikujú tzv. prietočné chladenie. Pri prietočnom chladení sa voda na chladenie odoberá priamo z rieky a oteplená sa vracia naspäť do rieky ďalej po prúde.

Systém chladenia využívaný v slovenských jadrových elektrárňach, tzv. cirkulačné chladenie, využíva určité množstvo vody, ktoré cirkuluje v terciálnom chladiacom okruhu. Táto voda sa používa na ochladenie kondenzátora, následne sa privádza ku chladiacim vežiam a ochladené späť ku kondenzátoru. Pri ochladzovaní v chladiacich vežiach sa časť vody odparí a je nutné ju doplniť prídavnou vodou z blízkeho zdroja vody. Toto dopĺňané množstvo ale nie je veľké.

Tento spôsob je ekonomicky náročnejší (potrebuje chladiace veže), no netreba pri ňom veľký zdroj vody. Navyše je tento spôsob šetrnejší k životnému prostrediu, nakoľko sa neohrozuje biotop rieky. Pri vysokých vonkajších teplotách sa chladiaca voda v chladiacich vežiach ochladí samozrejme menej. Nárastom teploty chladiacej vody sa znižuje účinnosť tepelného cyklu elektrárne, resp. presnejšie sa znižuje účinnosť parných turbín, čiže aj množstvo vyrobenej elektrickej energie, ale nehrozí neočakávaný výpadok.

Ďalšie príklady z Európy a sveta

Zaporižská jadrová elektráreň má dostatok vody na chladenie, uviedol šéf Medzinárodnej agentúry pre atómovú energiu Rafael Grossi počas návštevy Ruskom okupovaného zariadenia. Rusko obsadilo najväčšiu jadrovú elektráreň v Európe v marci 2022 krátko po začatí invázie na Ukrajinu. „Navštívili sme to, čo bolo pre mňa dôležité - chladiace bazény. A uistili sme sa, že vrty, ktoré sú tam umiestnené, stačia na to, aby tieto bazény dostatočne zásobovali vodou,“ uviedol Grossi.

Meteorológia na Slovensku už niekoľko mesiacov hlásia extrémne sucho, pričom maximálne denné teploty v krajine sa v júli vyšplhali až na 40 stupňov. Ako táto situácia ovplyvňuje výrobu jadrových blokov v Jaslovských Bohuniciach a Mochovciach? V dôsledku vysokých teplôt a nízkych hladín vôd v súčasnosti pracujú v obmedzenom výkone viaceré európske vodné elektrárne a jadrové elektrárne chladené prietokom rieky. Znížením výkonu na extrémne teplá obdobia rovnako reagovali aj jadrové elektrárne chladené prietokom rieky v Belgicku.

tags: #jadrova #elektraren #chladenie