Inginerii din China au demarat construcţia unei centrale nucleare gigantice, răcită cu aer, care va produce electricitate cât tot consumul anual al României

În lume există mai centrale nucleare gigantice, cu 4-6 reactoare, care produc cantităţi enorme de electricitate. Toate aceste centrale mari folosesc, deocamdată reactoare clasice PWR, adică din cele răcite cu apă presurizată, cu sisteme active care au nevoie de a pompa cantităţi mari de apă în circuitele de răcire a reactoarelor. Tocmai de asta, asemenea centrale mari sunt localizate de obicei pe malul mărilor, oceanelor sau cel puţin a unor râuri mari. Dar în cazul râurilor, puterea cumulată nu poate fi atât de mare, pentru că ar fi nevoie de un debit prea mare de apă pentru răcire, iar la un debit mai mic se poate ajunge la situaţia de încălzire prea puternică a apei din râu, cum s-a întâmplat în Elveţia de mai multe ori cu centrala Beznau, pe timp de vară. Şi tocmai de asta majoritatea centralelor situate mai departe de oceane, au şi turnuri de răcire, unde apa fierbinte, care a preluat căldura generată de reactor trece şi printr-o zonă unde e răcită de aer, în interiorul unui turn de răcire, iar o parte din acea apă se evaporă. Aşa apar acei vapori albi la centralele nucleare care au asemenea turnuri. Inginerii chinezi, însă, s-au gândit că pot exista şi alte soluţii pentru răcirea unei centrale uriaşe, cum ar fi răcirea primară cu aer. Putem face o analogie indirectă cu motoare cu combustie de la maşini, majoritatea cărora sunt răcite cu apă, sau antigel de fapt, iar foarte puţine din lume erau răcite cu aer. Ei bine, China a demarat acum construcţia unei asemenea centrale nucleare gigantice, răcite preponderent cu aer, care va produce electricitate cât tot consumul anual al România.

Foto: Şantierul de construcţie a noii centrale gigantice din China

Iar aici trebuie să facem un pic de claritate, în a spune că aerul e folosit pentru răcire şi la foarte multe centrale actuale obişnuite, în acele turnuri. Acolo apa fierbinte de la reactoare vine şi e pulverizată pentru a intra în contact cu aerul, iar aerul tinde să se ridice în sus, luând cu el şi o mică parte din vapori. Acea evaporare extrage o mare parte din căldură din apă şi o elimină în atmosferă, prin căldură. E ceea ce numim răcire prin evaporare şi aceasta e una din căile de răci centrale care nu au acces la debite imense de apă. Însă tot e nevoie de un debit important de apă pentru răcire.

Foto: Turnuri de răcire la centrale nucleare

Cele care au acces la asemenea debite, pot să nu mai aibă nevoie de turnurile clasice de răcire cu aer, pentru că-şi pot răci circuitele cu ajutor acele ape din râu, mare sau ocean, care trece prin zona schimbătoarelor de căldură şi preia căldura din circuitul închis care răceşte radiatorului. Acest tip de răcire are nevoie de volume mari de apă şi întrucât degajează o căldură enormă în apă, nu e permis peste tot, deoarece dă efectul încălzirii apei care trece prin acest proces, chiar dacă ea trece o singură dată. Centrala elveţiană Beznau, despre care menţionam mai sus, e exact un asemenea tip de centrală, cu răcire doar prin debitul râului Aare, pe care ajunge uneori să-l supraîncălzească vara şi atunci centrala e oprită pentru a nu dăuna vietăţilor din râu.

Foto: Centrala Beznau din Elveţia, fără turnuri de răcire

În viaţa reală, există mai multe centrale care folosesc o combinaţie din cele două, făcând şi răcire prin flux direct de apă, şi prin turnul de aer şi-şi pot adapta proporţia de răcire dintre cele două căi. De asemenea, multe centrale nucleare furnizează şi încălzire centralizată oraşelor din jur, iar asta e tot o formă de răcire a circuitelor lor, întrucât degajează căldura în sistemele de încălzire pentru acele oraşe.

Foto: Centrala Golfech din Franţa, care foloseşte o combinaţie din ambele tipuri de răcire

Şi aici facem o mică abatere de la reactoarele clasice de mai sus, PWR, pentru a menţiona că există deja şi reactoare de generaţie nouă, cu sare topită, care au răcire pasivă, unde reacţia nucleară are un echilibru intrinsec şi acolo răcirea n-are nevoie de asemenea debite de apă. Acum o săptămână, explicam profund cum funcţionează acele reactoare într-un articol despre prima navă transportatoare de containere cu propulsie nucleară cu toriu şi cu autonomie de 10 ani de navigare.

În lumea centralelor nucleare de uscat există deja primele asemenea centrale experimentale sau aflate în construcţie, care folosesc o răcire similară pasivă. Dar centrala despre care vorbim azi, numită Zhaoyuan, va folosi reactoare PWR clasice, cu tehnologie verificată în timp, întrucât era nevoie de o putere gigantică şi un proiect care să poată fi construit relativ repede. Deci, revenim la ea şi inovaţia pe care o va aduce ea în circuitul său de răcire.

Centrala va avea în total 6 reactoare chinezeşti de tip HPR1000, numite şi Hualong One. Acest tip de reactor nuclear chinezesc a fost până acum instalat la mai multe centrale din China, dar toate răcite doar cu debit mare de apă de ocean, fără turn de răcire, întrucât e o construcţie mai simplă şi mai eficientă în consumul de energie destinat proprii răciri. Acum va fi pentru prima dată când acest reactor chinezesc va fi cooptat cu un alt tip de răcire.

Foto: Centraă nucleară din China cu reactor Hualong One, răcit doar cu debit de apă salină

Noua centrală chinezească va avea aduce căldura de la reactor în mod similar în turnul de apă, dar pe lângă circuitul închis de răcire directă a reactorului, va avea alte două circuite de apă curată, în loc de unul. Primul circuit îşi degajează căldura în al doilea printr-un schimb de căldură, iar al doilea e cel care merge spre turnul de aer. În mod normal, în loc de acest al doilea circuit ar fi un circuit deschis care ar prelua debitul de apă proaspătă dintr-un râu, sau o mare, spre exemplu, şi apa ar trece odată, după care ar reveni în aval. Aici, însă, e un circuit închis, care e suplimentat cu apă proaspătă doar în măsura evaporării. Iar turnul de aer e mult mai înalt, de 203 metri, şi are o suprafaţă enormă de contact cu aer, sistemul fiind conceput ca aerul să preia aproape toată căldura generată.

Asta face ca aerul să degajeze efectiv toată căldura generată în mod normal de reactor, fără a fi nevoie de debite mari de apă, ci doar de vreo 5% din normalul debitului necesar la o centrală cu turn de răcire, pentru că se suplineşte doar apa evaporată. Şi asta face posibil, teoretic, ca o asemenea centrală să fie construită mult mai departe de surse majore de apă, ba chiar acolo unde se poate trage o conductă cu debit mai mic şi un rezervor pentru volumul minim de redundanţă.

În acest caz, e impresionant că acest principiu de răcire va fi aplicat din start la tocmai 6 reactoare. Puterea minimă netă a acestora e estimată la 1.150 MW în aplicaţiile actuale, ceea ce ar însemna 6.900 MW pentru toată centrala. Dar inginerii chinezi spun că printr-un consum mai mic al noului sistem de răcire şi mici perfecţionări la reactor vor atinge un salt de producţie netă de 50 MW la fiecare reactor şi vor ajunge la 7.200 MW în total, adică 7,2 GW putere.

Producţia anuală de electricitate e estimată la minim 50-54 TWh, exact cât e consumul anual de electricitate al României. Deci, o singură nouă centrală va produce echivalentul de electricitate necesar unei ţări ca România.

Pentru chinezi, însă, centrala de acum reprezintă şi un pas major de inginerie prin noul sistem de răcire, care le va permite să construiască ulterior şi alte centrale mai depărtate de oceane şi mări.