ORGANICKÉ LÁTKY DETEGOVANÉ V HELIOVÉM OKRUHU EXPERIMENTÁLNÍ VÝZKUMNÉ APARATURY K SIMULACI CHLAZENÍ JADERNÉHO REAKTORU PŘI ZAHÁJENÍ PROVOZU

Jan Berka, Ivan Víden, Václav Kozmík
2012 Chem. Listy   unpublished
Klíčová slova: jaderný reaktor chlazený heliem, heliový experimentální okruh, organické nečistoty v heliu Úvod Během následujících desetiletí se počítá s postupným uváděním do provozu nových energetických zdrojů. V případě jaderné energetiky se mluví o nové generaci jaderných reaktorů, tzv. reaktorech IV. generace 1 . Tyto reaktory by měly zaručit mimo jiné vyšší účinnost konverze tepelné energie na energii elektrickou, přímé využití tepelné energie chladiva reaktoru v technologických
more » ... lepší využití energie ukryté v jaderném palivu a výrazné omezení možnosti zneužití jaderných paliv pro vojenské účely a terorismus. Dodržení vysokých bezpečnostních standardů se v případě reaktorů Generace IV považuje za samozřejmé. Vyvíjeno je celkem šest typů nových reaktorů, jejich společnými charakteristikami je použití jiného chladiva primárního okruhu a vyšší teplota chladiva než u současných běžně rozšířených typů jaderných reaktorů. Před realizací výstavby nových typů jaderných reaktorů je třeba vyřešit řadu technických problémů a ověřit některé technologické postupy, komponenty, odolnost konstrukčních materiálů, atd. Problematikou související s reaktory IV. generace se zabývá řada výzkumných pracovišť na celém světě, např. ve Francii, Japonsku, Číně nebo USA. Pro výzkum budoucích typů reaktorů je budována rozsáhlá vědecká infrastruktura skládající se často ze složitých unikátních zařízení větších rozměrů, jedná se mimo jiné o tzv. simulační technologické smyčky nebo i výzkumné jaderné reaktory. Mezi reaktory IV. generace patří i dva typy plynem chlazených reaktorů: tzv. vysokoteplotní reaktor (HTR, VHTR), a plynem chlazený rychlý reaktor (GFR). Na výzkumných projektech týkajících se plynem chlazených reaktorů se podílí i Česká republika, konkrétně organizace ÚJV Řež a.s. a CV Řež s.r.o. ve spolupráci s vysokými školami (např. VŠCHT Praha, ČVUT, VUT Brno). V ČR jsou konstruována nová unikátní experimentální zařízení, mezi která patří i tzv. Vysokoteplotní heliová experimentální smyčka (HTHL) v areálu ÚJV Řež a.s. Experimentální část Vysokoteplotní heliová experimentální simulační smyčka Vysokoteplotní heliová experimentální smyčka je nové experimentální zařízení pro výzkum plynem chlazených reaktorů. Konkrétně má sloužit pro výzkum chemických procesů v chladivu a výzkum korozní odolnosti konstrukčních materiálů v podmínkách chlazení reaktorů VHTR nebo GFR. Výhledově má HTHL umožňovat i provádění korozních testů při ozařování vzorků neutrony ve výzkumném reaktoru LVR-15. HTHL patří mezi nejvýznamnější zařízení svého druhu na světě 2 , oproti jiným simulačním smyčkám 3 umožní provádění testů při tlacích a průtocích plynu odpovídajících tlakům a průtokům chladiva ve skutečném reaktoru. Schéma HTHL je na obr. 1. Zařízení se skládá ze dvou paralelních okruhů, tzv. aktivního kanálu (AK) a systému kontroly čistoty a dávkování helia (DHP). Součástí AK jsou cirkulátory zajišťující oběh plynu v celém zařízení a testovací sekce pro umístění vzorků s ohřevem. Součástí DHP je čistící okruh skládající se z mechanických filtrů, oxidační jednotky, adsorberů s molekulovými síty (až 3 v sériovém zapojení) a nízkoteplotního adsorberu s dvoustupňovým chlazením, dále DHP obsahuje místa pro dávkování plynných příměsí kvůli vytvoření požadované korozní atmosféry ve smyčce, trasy pro odběr vzorků a přímé připojení plynového chromatografu. Čidla hygrometru monitorující vlhkost plynu jsou zabudována přímo v okruhu DHP. Základní maximální projektové parametry HTHL jsou: teplota dosažitelná v testovací sekci 900 °C, průtok plynu v AK: 38 kg h -1 , tlak 7 MPa. Podrobný popis HTHL lze nalézt v dalších publikacích 4,5 . První etapa zkušebního provozu HTHL První etapa zkušebního provozu proběhla během 4. čtvrtletí r. 2010 a 1. čtvrtletí 2011. Cílem této etapy bylo ověřit základní funkce celého zařízení a odhalit případné nedostatky, jedním z dílčích cílů bylo i studium rušivých vlivů při provozu nového experimentálního zařízení. Některé systémy, např. plynový chromatograf a některé termočlánky, nebyly uvedeny do provozu. Z provozu byly vyřazeny všechny jednotlivé části čistícího okruhu obtokem (nicméně plyn paralelním okruhem DHP protékal). Při zkouškách ohřevu testovací sekce AK (TS-AK) bylo při odpouštění plynu ze zařízení čichem detegováno silné organické znečištění plynného média, přestože zařízení bylo naplněno heliem o vysoké čistotě (4.8). Proto byl zahájen odběr vzorků pro zjištění původu a druhu znečiště-
fatcat:owdwdvkrkjf6vbv3fdllq3243q