Jaderná fyzika a energetika

Článků v rubrice: 414

Co jsou rekombinátory vodíku

Uvnitř kontejnmentů a reaktorových hal jaderných elektráren se umisťují tzv. rekombinátory vodíku. Jsou připraveny zafungovat v případě, že by se v ovzduší objevil plynný vodík – ten totiž v kombinaci se vzduchem vytváří třaskavou směs. Rekombinátory vodík „vychytají“ a podstatně tak snižují nebezpečí exploze uvnitř jaderného zařízení v případě hrozící havarijní události.

Fotogalerie (4)
Projekt umístění rekombinátorů na stěnách kontejnmentu reaktoru EPR (Zdroj: Areva)

Havárie v jaderné elektrárně Fukušima sice nikoho nepřipravila o život, vzbudila však diskuse o zabezpečení jaderných zařízení proti přírodním katastrofám nečekané síly. Na mnoha elektrárnách ve světě proto proběhly takzvané zátěžové testy, které prověřovaly, jak by si dané zařízení poradilo s podobnou situací, které musela čelit právě Fukušima – záplava doprovázená ztrátou elektrického napájení a chlazení. Jedním z navrhovaných preventivních opatření proti tzv. nadprojektovým a i maximálně nepravděpodobným haváriím je zvýšení počtu rekombinátorů vodíku. Právě nahromadění vodíku, výbuch a destrukce střechy nad ochrannou obálkou reaktoru totiž ve Fukušimě způsobilo největší problém.

Jak může vodík vzniknout?
Vodík se vyvíjí při reakci horké vodní páry s kovy. Při hypotetické havárii tedy může vzniknout v důsledku reakce mezi zirkoniovým pokrytím palivového proutku a chladivem, při radiolytickém rozkladu vody, nebo díkykorozi kovů vystavených roztokům použitým při sprchování kontejnmentu a ze systému havarijního chlazení aktivní zóny. Vodík je ale také – díky větší tepelné vodivosti ve srovnání se vzduchem a tím vyšší účinnosti – často používaným chladicím médiem v elektrických generátorech, motorech a frekvenčních převaděčích. Nebezpečí jeho výskytu tedy existuje i v mnoha jiných průmyslových provozech, než jen u jaderných reaktorů.

Nejnebezpečnější jsou dva režimy hoření vodíku – rychlá tzv. deflagrace (horký hořící materiál ohřívá další vrstvu chladnějšího materiálu a zapaluje ho) a detonace (výbuch, chemická reakce šířící se nadzvukovou rychlostí). Při projektování jaderné elektrárny se hodnotí „vodíkové riziko“, tj. jaké množství vodíku se při projektem uvažovaných největších haváriích může objevit, a analyzují se časové průběhy šíření vodíku v celém prostoru kontejnmentu. Podle toho se pak interiér vybaví dostatečnou kapacitou rekombinátorů. Například kontejnmenty bloků Jaderné elektrárny Temelín jsou vybaveny systémem automaticky fungujících autokatalytických rekombinátorů, který je schopen dlouhodobě likvidovat vodík uvolňovaný při haváriích a v pohavarijních podmínkách a tím udržovat koncentraci vodíku pod hranicí 2,5 % objemových. Při ní nemůže dojít k jeho zapálení – koncentrace vodíku odpovídající hranici vznícení má hodnotu 4 objemová %.

Jak funguje rekombinátor

Zařízení využívá zajímavou vlastnost vodíku – schopnost „rozpouštět“ se v některých kovech, např. v palladiu nebo platině; ty pak fungují jako katalyzátory a vodík z ovzduší „vychytají“. Umožňují to velmi malé molekuly vodíku, které mohou procházet různými materiály. Rekombinátor tedy funguje na principu katalytického spalování vodíku, tj. exotermního slučování vodíku a kyslíku za vzniku vodní páry, která zůstává v kontejnmentu. Proces rekombinace začíná v závislosti na teplotě už při objemové koncentraci vodíku 2 % při teplotě menší než 100 oC a při koncentraci 1 % při teplotě převyšující 100 oC. V závislosti na koncentraci vodíku v ovzduší dokáží nejúčinnější typy vyčistit až 1 500 m3 vzduchu za hodinu. Rekombinátory nepotřebují elektrické napájení, žádné aktivační ani řídicí prvky, ani zásahy obsluhy. Mají podobu plechové nerezové krabice s mřížkou pro výstup vzduchu, uvnitř jsou tzv. autokatalytické bloky tvořené porézním materiálem s platinou. Bloky jsou vodoodpudivé a termostabilní, odolné vůči katalytickým jedům, což zaručuje spolehlivou práci i při nejtěžší projektové havárii až do koncentrace vodíku 10 objemových %. Vykazují i dlouhou životnost (až 30 let). Při reakci vodíku s katalyzátorem se vyvíjí teplo, které napomáhá k proudění vzduchu – teplejší stoupá vzhůru a spodem se samočinně nasává do zařízení vzduch nový. Tímto způsobem se zvyšuje účinnost.

Marie Dufková
Poslat odkaz na článek

Opište prosím text z obrázku

Nejnovější články

Které země Evropy mají největší zájem o „inteligentní“ domácí zařízení

Stále více lidí vyhledává techničtější životní styl, snaží se ulehčit si život či stihnout více, zajistit domácnost plně integrovanými bezpečnostními systémy, ...

Lechtat draka se nevyplácí

Devatenácté století končí. Svět je opojen elektřinou a jinými technickými zázraky. Jules Verne o překot vydává romány, v nichž hrdinové ovládají balóny, ...

Co nám při prohlížení webu zvedá tlak

Téměř všichni z nás každý den z nejrůznějších důvodů používáme různé webové stránky. Samozřejmě chceme, aby naše uživatelská zkušenost byla pozitivní a pokud možno bezchybná.

Centrum pro testování technologie samořiditelných vozidel

Jaguar Land Rover plánuje spolupracovat s nejrenomovanějšími světovými softwarovými a telekomunikačními společnostmi a firmami zabývajícími se mobilitou na vytvoření tzv.

Chladicí systém ITER

Pro odvod tepla generovaného během provozu tokamaku bude ITER vybaven systémem chladicí vody. Vnitřní povrchy vakuové nádoby (obal a divertor) se musejí chladit na přibližně 240 °C jen několik metrů od plazmatu horkého 150 milionů stupňů.

Nejnovější video

Bez jaderné energie se ve vesmíru daleko nedostaneme

Krátké výstižné video z dílny Mezinárodní agentury pro atomovou energii ve Vídni ukazuje využití jaderné energie a jaderných technologií při výzkumu vesmíru. Ne každý ví, že jádro pohání vesmírné sondy už po desetiletí. Zopakujme si to. (Film je v angličtině.)

close
detail