Elektrárna Hualong jedna: visitka čínských technologií jaderné energetiky

Do elektrárny Fujian Fuqing Nuclear Power Co. Ltd. je začleněn první čínský jaderný energetický blok, kdy jde o technologii Hualong jedna, ve Fuqing v jihovýchodní provincii Fuijan,30. ledna. [Photo/Xinhua]

Pro průmyslovou zemi je klíčové mít výkonnou a spolehlivou, k životnímu prostředí šetrnou energetiku. Koneckonců statistiky nám říkají, že svět vyprodukuje tolik HDP, kolik spotřebuje energie. Takže dílně světa, jakou je Čína, se velice hodí stát se také výrobcem jaderných energetických kapacit, jakých bude nepochybně dost potřebovat pro svůj další plánovaný rozvoj a dost možná i energetiku jiných zemí, kterým s rozvojem pomáhá. Nemělo by tedy překvapit, že 30. ledna po testovacím provozu a sériích funkčních testů byl do komerčního provozu převzat první jaderný elektrárenský blok čínské konstrukce Hualong jedna.

Dosáhnout toho vyžadovalo dosáhnout celé řady technologických průlomů a bezpečnostních vychytávek, které zvládá málokdo, díky nimž se Čína tímto jaderným blokem třetí generace staví po bok Spojeným státům, Francii a Rusku, které zatím jediné takovou technologii zvládaly. Kulminuje tím 30 zkušeností s vývojem vlastních elektráren a jaderných technologií a dalších speciálních odvětví a přináší to s sebou nemalé know-how a nově nabytého intelektuálního vlastnictví, kdy doma bylo vyvinuto a vyrobeno přes 400 rozhodujících komponent, takže je možné rozjet vlastní masovou výrobu bez nutností dovozů naopak s možnostmi vývozu.

Stavba bloku v provincii Fujian v městě Fuqing na jihočínském mořském pobřeží začala roku 2015, 27. listopadu 2020 byla připojena k síti, aby se rozběhly série závěrečných provozních zkoušek.

To jsou takové ty testy všech chvění, zkoušky havarijních stavů, kdy se něco vypne, ale blokády a starty záložních zařízení to musí zvládnout, nebo turbína při náhlém odpojení od sítě, i přes výpadek alternátoru musí udržet stále stejné otáčky nouzovým řízením nástřiku páry a další „adrenalinové hry“ pro zúčastněné techniky.

Teď má tento blok ročně vygenerovat 10 miliard kWh elektřiny, což by pokrylo každodenní zásobování elektřinou středně rozvinutou zemi s více než milionem obyvatel. Normálně by se na to potřebovalo 3,12 milionů tun ideálního uhlí ročně s vypuštěním 8,16 milionu tun oxidu uhličitého, k jehož zachycení do biomasy by bylo třeba vypěstovat přes 70 milionů stromů.

Pro svou prudce rostoucí ekonomiku musela Čína zatím jaderné elektrárny importovat. „Na počátku se musely všechny klíčové součástky jaderné energetiky, od šroubů po tlakové komory dovážet,“ říká bývalý generální ředitel China Nuclear Power Engineering Co. (CNPEC) Liu Wei. „Absence vlastních technologií byla úzkým hrdlem vývoje jaderné energetiky, jelikož ty klíčové technologie nikdo neprodá nebo nevymění. Nezbylo nám, než si je vyrobit sami doma a stát se soběstačnými.“

Nejobtížnější součástí, jak říká Liu, se ukázalo být hlavní čerpadlo reaktorového okruhu. To je srdcem celého systému a má složitou a různými technickými triky podmíněnou konstrukci. V předchozích čínských jaderných elektrárnách částečně stavěných z dovezených dílů se musela tato čerpadla dovážet.

Aby Čína získala dovednosti v konstrukci, výrobě, zkouškách a správě takových čerpadel, musel CNPEC nalákat řadu zahraničních specialistů, kteří takové věci učili čínské inženýry, i vyslat řadu svých lidí do světa na zkušenou, aby se s těmito věcmi seznámili v zahraničí.

„Během dekády 2008 až 2018 jsme s domácími čerpadly hlavních okruhů už pohnuli. Skoro všechny součástky čerpadla hlavního okruhu Hualong jedna jsou domácí výroby a mají projektovanou životnost 60 let,“ říká Liu.

Ale jiný expert, bývalý viceprezident Institutu jaderné energie Číny (NPIC) Wu Lin, to vidí jinak. Pro něj bylo největší výzvou pro Hualong jedna vyrobit parní generátor, tedy vlastně kotel pohonu turbín, tj. nejklíčovější složku všech tepelných elektráren. Ten prý představuje nejúžasnější pokrok domácí konstrukce a výroby.

Na konstrukci takových parních generátorů mívala know-how jen hrstka zahraničních firem. Tak pokročilé konstrukce potřebné pro miliony kilowatů výkonu Čína neměla. Pod vedením Zhang Fuyuana s 30 lety zkušeností v oboru takových řešení dosáhli však průlomu a potřebný „kotel“ byl na světě. Podařilo se to za necelé tři roky a model ZH-65 pro zvlášť vysoký tlak páry s nízkou vlhkostí je prý ještě ekonomičtější než zahraniční produkty.

„Hualong jedna za sebou táhl celkový vzestup čínského strojírenského průmyslu. Teď více než 5000 podniků v průmyslovém řetězci vyrábí 411 doma vyvinutých klíčových zařízení, takže ten reaktor je z 88 procent domácí. Tím jsme poskočili od země výrobců k zemi inovátorů,“ říká Liu.

Během už od 90. let trvajícího vývoje Hualong jedna patřila k hlavním prioritám vysoká bezpečnost. Po zkušenostech světa s Three Mile Island a Černobylem přišla pro vývojáře děsná výstraha v podobě katastrofy jaderné elektrárny Fukushima Daichi roku 2011 zničené tsunami ze zemětřesení připomínající, jakou hrozbu představují takové přírodní katastrofy.

„Hualong jedna má ta nejpřísnější možná bezpečnostní opatření,“ řekl Xing. „Splňuje požadavky stanovené Mezinárodní agenturou jaderné energie (IAEA) a normy pro třetí generaci jaderných elektráren pro USA a Evropu.“

Konstrukce reaktoru ACP-1000 je odolná k vyššímu zrychlení zemského povrchu při zemětřesení (PGA) než se požaduje pro evropské reaktory. Samozřejmě, že ani kdyby do elektrárny nabouralo letadlo jako do mrakodrapů 11.9.2001, tak se nic nestane.

„Překonstruovali jsme ACP-1000, aby vydržel nejen ohromné katastrofy, ale i lidské útoky,“ řekl Xing. „Po teroristických útocích 11. září se zavedly do požadavků na konstrukce jaderných elektrárenských reaktorů třetí generace v Evropě možnosti nárazu letadla. Tak jsme to udělali i my.“

Jelikož ty firmy, které takové modely a parametry umí řešit, si to pečlivě tají, je nesmírně těžké se k něčemu takovému dopracovat. Výzkumný tým tedy dost dlouho vytvářel třírozměrné modely a simuloval všemožné takové situace a možnosti, jak si s tím poradit.

„Každý krok při technologických inovacích s sebou nese rizika,“ říká Xing, „my je však svou prací minimalizovali.“

V srpnu 2014 schválila konstrukci příslušná národní komise, v prosinci pak i IAEA. Poté začala stavba. O vysoké míře sebedůvěry výrobců svědčí to, že kromě Fuqingu se už bloky s technologií Hualong jedna staví na pěti místech po světě.

Vývoj vlastního jaderného elektrárenského bloku třetí generace by však měl představovat teprve začátek a základ dalšího postupu k úspěchu, myslí si Xing. Podle něj je nutno vypracovat vlastní normy, aby se Čína dostala do čela těchto technologií a rozjet hromadný export takových bloků do světa, je přesvědčen Xing. „Měli bychom stanovit své vlastní standardy jaderně energetických technologií pro výrobu, abychom zajistili, že v tom nebudeme pod dominancí jiných zemí,“ říká.