Záporožskou elektrárnu teď před pohromou ochrání fyzika a gigantická nádrž

Přes protrženou hráz přehrady Nová Kachovka se od noci z 5. na 6. června valí každou sekundou zřejmě více než 10 milionů litrů vody (odhad založený na této simulaci). A povalí se ještě dlouho: Kachovská přehrada totiž obsahuje přes 18 km3 vody, tedy zhruba 60krát více než Lipno.

Oblasti pod přehradou tak už zažívají intenzivní záplavy, které postihnou rozsáhlé oblasti a na týdny je změní v bažinu a močály. Zároveň ovšem o svou zásobu vody přichází největší jaderná elektrárna v Evropě, tedy Záporožská jaderná elektrárna. V jejím areálu stojí šest reaktorů typu VVER-1000, tedy stejného jako v Temelíně.

Areál elektrárny nestojí na břehu velké přehrady náhodou. Jaderné elektrárny potřebují vodu k chlazení svých reaktorů – a čím větší výkon, tím ji pochopitelně potřebují více. Pokud by fungující elektrárna nebyla chlazena, následky by mohly být dramatické, včetně úniku radioaktivního materiálu. Není proto nijak překvapivé, že na sociálních sítích se začalo hned po oznámení zničení přehrady spekulovat o tom, jaký dopad to bude mít na chod elektrárny.

„Zničení přehrady nemá bezprostřední vliv na bezpečnost elektrárny,“ říká Dana Drábová, předsedkyně Státního úřadu pro jadernou bezpečnost. Stejně situaci na twitteru hodnotí i Mezinárodní agentura pro atomovou energii. Důvodů je hned několik.

Prvním je skutečnost, že elektrárna sama nečerpá pro chlazení reaktorů přímo z Kachovské přehrady, ale z velké nádrže určené právě pro tento účel. Nádrž sice používá vodu z přehrady, ale je od ní oddělena a v tuto chvíli by tedy neměla ztrácet vodu.

Legenda:

1 - Chladící nádrž, která není dotčena protržením přehrady

2 - elektrárna samotná, tady v řadě stojí šest reaktorů VVER

3 – plocha Kachovské přehrady

Nádrž určená pro elektrárnu je obrovská: má strany o délce zhruba 2 a 3 kilometry.

Druhým důvodem je, že v žádném rektoru elektrárny už neprobíhá štěpení uranu – a to už dlouhou dobu. Od září 2022 jsou všechny reaktory tzv. „odstavené“.

Za běžného provozu energie štěpné reakce vytváří teplo, díky kterému vzniká v okruhu pára, a ta pak přenáší energii k turbínám (nepřímo, tedy přes ocelovou stěnu, aby turbíny nebyly radioaktivní). Za provozu tak vzniká v reaktorech ohromné množství tepla; v případě těch záporožských je to kolem 3000 MW. Vyrábí tedy zhruba třikrát více tepla než elektřiny.

V Záporoží to ovšem už dávno neplatí. Čtyři ze šesti reaktorů jsou ve „studené“ odstávce, tedy teplota v nich je pod 100 °C. V jednom se udržuje vyšší teplota, aby mohl sloužit jako případný zdroj horké vody a páry pro areál elektrárny. (To se teď nejspíše změní a operátoři reaktor nechají úplně vychladnout, ale není to zatím potvrzené.)

V reaktorech i po měsících vzniká nějaké teplo. Nemá ho na svědomí štěpení uranu, ale radioaktivní rozpad jiných látek. Jedná se různé prvky, které vznikají v každém reaktoru za chodu, a jsou tak nestálé, že se postupně rozpadnou samovolně.

Odborníci je hází do jednoho pytle pod názvem „produkty štěpení“. Tvoří pouze malou příměs ve většinovém uranu, ale intenzivně září a vytváří teplo i po odstavení reaktoru, tedy po zastavení štěpné reakce.

Naštěstí je jich opravdu málo, takže jakmile se zastaví štěpení uranu, množství vyrobené energie rychle klesne. Po hodině od vypnutí reaktoru místo 3000 MW vzniká v reaktorech kolem 50 MW tepla. V dalších hodinách pak výkon ještě rychle klesá a další den už se dostává na úroveň jednotek megawattů.

Vývoj ukazuje následující graf. Vznikl sice pro popis situace na jaderné elektrárně ve Fukušimě, její počáteční tepelný výkon byl nižší (2400 MW proti 3000 MW), ovšem v obou reaktorech se děje prakticky totéž, pouze ve větším či menším měřítku.

Od té doby výkon klesl ještě o další řád, tedy na stovky kilowattů na jeden reaktor. V podstatě by se dalo říci, že v jádru každého reaktoru teď funguje větší lodní motor. Není to úplně zanedbatelná energie, proti plnému výkonu je ovšem řádově tisíckrát nižší.

Chlazení by tedy neměl být problém. Nádrž vedle elektrárny obsahuje dostatek vody na to, aby elektrárnu dokázala zchladit reaktory na 24 hodin i při plném výkonu, uvádí zpráva o bezpečnosti tohoto zdroje z roku 2021 (v PDF). A vzhledem k tomu, že tepelný výkon reaktorů je nyní řádově tisíckrát menší než v provozu, voda by měla stačit na výrazně delší dobu, pravděpodobně celé měsíce.

A do té doby má tedy obsluha čas situaci řešit jinak a zajistit přívod vody odjinud. Zároveň bude množství zbytkového tepla nadále klesat, takže vody bude zapotřebí stále méně.

I v nejhorším případě, tedy kdyby chlazení někdy vypadlo úplně, je tepla tak málo, že poškození reaktorů nehrozí bezprostředně. Situace je prostě jiná než ve Fukušimě, kde k odpojení chlazení došlo zhruba hodinu po odstavení pracujících reaktorů (to byly reaktory 1,2 a 3).

V Záporoží by tak například stačilo to, co ve Fukušimě nestačilo: „V nejhorším případě by se dalo chlazení zvládnout s pomocí požární cisterny,“ říká Dana Drábová. V případě havárie japonské elektrárny však výkon požárních a policejních vodních děl nedokázal zabránit tepelnému poškození reaktoru a roztavení části paliva a dalšího zařízení. Na Ukrajině je ale situace mnohem příhodnější.

Jadernou havárii tedy v dohledné době na Ukrajině snad nebude zapotřebí řešit, pokud nedojde k přímému útoku na zařízení elektrárny. Což je asi jedině dobře, protože už škody způsobené záplavami po přetržení přehrady budou nepochybně obrovské.

Oprava: V článku vznikla chyba v údaji o tepelném výkonu záporožských reaktorů. Za plného výkonu vyrábí 3000 MW tepla, nikoliv 300 MW. Za chybu se omlouváme.