A Paksi Atomerőmű indulása óta a biztonságot, a versenyképességet és a fenntarthatóságot célzó fejlesztéseket valósít meg. Ezeket a célokat szolgálja az új üzemanyag alkalmazása és az erőmű 12-ről 15 hónaposra tervezett üzemeltetési ciklusának bevezetése is, amelynek műszaki megvalósításán közel 30 minősített hazai és külföldi szolgáltató, beszállító cég, valamint kétszáznál is jóval több szakember dolgozott.Az MVM Paksi Atomerőmű Zrt. kis mennyiségű hasadóanyag felhasználásával képes nagy mennyiségű, olcsó villamos energiát előállítani, biztonságosan, nagy rendelkezésre állással, a klímát károsító anyagok kibocsátása nélkül. A négy reaktorblokkal üzemelő erőmű első, eredetileg 440 megawattos egységét 1982-ben kapcsolták a magyar villamosenergia-hálózatra. Ezt követően 1984-ben elindult a 2. blokk, majd 1986-ban a 3., és végül 1987-ben a 4. blokk is megszerezte 30 évre szóló üzemelési engedélyét. Az 1. és 2. blokkok 2012-ben, illetve 2014-ben az üzemidő-hosszabbítási eljárások során megkapták a további 20 évre szóló üzemeltetési engedélyt. A 3. és 4. blokkok élettartam-növelését célzó engedélyezési eljárásai 2016-ban, illetve 2017-ben zárulnak.

Ahhoz, hogy egy atomerőmű hatékonyabban és biztonságosan üzemeljen, elengedhetetlen egy idő után bizonyos korszerűsítési munkálatok elvégzése. A paksi blokkok kapcsán már a kétezres évek elejére megtörténtek a biztonsági rendszerek rekonstrukciói, befejeződött a blokkok földrengésvédelmi megerősítése. A kilencvenes évek közepére a turbinát érintő műszaki átalakítások következtében a blokkok villamos teljesítménye 470 mega­wattra emelkedett, bevezetésre kerültek a legmodernebb, a nyugati atomerőművekben is alkalmazott módszertanok és követelményrendszerek.

A paksi atomerőmű biztonsági szempontú felülvizsgálatát a Nyugat-európai Nukleáris Hatóságok Szövetsége (WENRA) végezte el az ország európai uniós csatlakozása előtt. A WENRA alapszabálya értelmében a szervezet egyik célja a nukleáris biztonság, a sugárvédelem és az azokhoz kapcsolódó jogalkotás harmonizációjának kidolgozása. A 2001-ben kiadott WENRA-jelentés a paksi blokkok biztonságát világszínvonalúnak találta, Magyarország megkapta a hozzájárulást a 2004. május 1-ji európai uniós csatlakozás utáni továbbüzemeltethetőséghez. 2006 és 2009 között a Paksi Atomerőmű megvalósította a teljesítménynövelés második fázisát, valamint előkészítette az üzemidő 20 éves meghosszabbítását.

Az 1990-es években, az olajválság után a fosszilis energiahordozók árának drasztikus csökkenését követően az Amerikai Egyesült Államokban kérdésessé vált az atomerőművek versenyképességének fenntarthatósága. Reagálva a változásokra, az amerikai nukleáris műszaki-tudományos háttér kutatási projekteket indított az üzemanyag-fejlesztés és üzemeltetési ciklus meghosszabbítási lehetőségeinek feltárására. Ma már azt látjuk, hogy miközben az Egyesült Államokban működő nyomottvizes atomerőművi blokkok a hetvenes és nyolcvanas években 12 hónapos üzemeltetéssel indultak, 1995-re már 15 hónapra nőtt az átlagos ciklus, 2000-re pedig elérte a 18 hónapot. Franciaországban ugyanakkor a blokkok többsége 15, 17 vagy 18 hónapos üzemanyagciklussal üzemel. A hazánkhoz legközelebbi példa a Pakstól 300 kilométerre található szlovéniai Krško atomerőmű 730 megawattos Westinghouse blokkja, amely 1981-ben kezdte meg működését 12 hónapos ciklusokkal, majd 2004-ben – üzemanyag-módosítással párhuzamosan – 18 hónapos üzemelésre váltott.

Az oroszországi atomerőműveket üzemeltető Roszenergoatom 2008-ban kezdte meg azokat a munkálatokat, amelyek az 1000 MW-os VVER-blokkok üzemanyagciklusának 12 hónapról 18 hónapra történő meghosszabbítását célozták. 2013 áprilisában már 8 blokk üzemelt 12 hónapnál hosszabb átmeneti üzemanyagciklussal. Az orosz tervek szerint 2016-ra minden oroszországi VVER-1000-es blokk áttér a meghosszabbított üzemre.

Pakson az üzemanyag-fejlesztési folyamat első lépése a második generációs, gadolíniumtartalmú kazetták bevezetése volt. Ennek köszönhetően vált lehetővé 2009-re a paksi blokkok villamos teljesítményének 500 megawattra történő növelése. A gadolíniumos kazetták alkalmazása kapcsán felhalmozódott pozitív tapasztalatok értékelését követően az MVM Paksi Atomerőmű Zrt. tovább kereste a fűtőelem fejlesztésében rejlő lehetőségeket. 2009-ben az orosz üzemanyaggyártó kínálatában megjelentek az 5 százalékhoz közeli U-235 dúsítású pálcákat tartalmazó, a VVER-440 reaktortípushoz készített üzemanyag-kazetták. Az új üzemanyagot bevezették és sikerrel alkalmazzák a szlovákiai bochunicei erőmű 3. és 4. számú, valamint a mochovcei erőmű 1. és 2. számú blokkjain. Az alkalmazott gyártási technológia, a fejlett módszerekre alapozott elemzések, valamint a kedvező üzemeltetési tapasztalatok a nagy kiégési értékekig terjedő biztonságos, gazdaságos és megbízható üzemeltetést támasztották alá, ezért az üzemanyag alkalmazásának lehetőségét a Paksi Atomerőmű is vizsgálni kezdte.

A magyar mérnökök ugyanakkor arra a megállapításra jutottak, hogy az orosz gyártó által ajánlott 4,87 százalékos átlagdúsítású üzemanyag paksi blokkokon történő alkalmazása nem lenne optimális, ezért az orosz partnerrel, valamint a Magyar Tudományos Akadémia Energiatudományi Központtal történt konzultációk mellett az atomerőmű szakemberei maguk határozták meg az alkalmazandó kazetta dúsítását-eloszlását a paksi üzemeltetési körülményekhez igazítva. Így a szakemberek számos opciót megvizsgálva a 4,7 százalékos átlagdúsítású, 6 darab gadolíniumpálcát tartalmazó üzemanyag-kazetta terv megvalósítását találták célszerűnek, amelynek anyagi-mechanikai-geometriai jellemzői megegyeznek a jelenleg alkalmazott 4,2 százalékos átlagdúsítású második generációs üzemanyaggal.

A Paksi Atomerőmű jelenleg használt fűtőelemei néhány év alatt teljesen „kiégnek”, hasadóanyag-tartalmuk lecsökken és felszaporodnak bennük a különböző magreakciók során keletkező hasadási termékek és az uránnál nehezebb atomok. Ezért meghatározott időnként ki kell venni a kiégett üzemanyag bizonyos részét és friss fűtőelemmel kell feltölteni a reaktort. A fűtőelem-átrakás a reaktor szétszerelésével jár. Bár az elsődleges cél a friss kazetták berakása, valamint a kiégett üzemanyag egy részének kirakása a reaktorból, ilyenkor nyílik lehetőség az ellenőrző vizsgálatok végrehajtására és a berendezések karbantartására is. A jelenlegi üzemelés 12 hónapos ciklusokban történik, azaz nagyjából 11 hónapnyi üzem után szétszerelik a reaktort és a berendezések egy részét. Az új üzemanyag-kazetta magasabb hasadóanyag-tartalma lehetőséget biztosít az atomerőművi blokkok maximum 425-428 napos kampányainak megvalósításához. A fenntarthatósági és gazdaságossági szempontokat is figyelembe véve ezért a Paksi Atomerőmű a 15 hónapos üzemeltetési ciklusok bevezetése mellett döntött. A 15 hónapos ciklus bevezetése azt jelenti, hogy reaktor szétszerelése 14 hónapnyi üzem után történik az eddigi 11 hónap helyett. A hosszabbított ciklus bevezetése során az erőmű berendezéseinek fizikai átalakítására nincs szükség.

A 15 hónapos ciklusok komplex bevezetése – mint bármilyen atomerőművi műszaki változás – hatósági engedélyhez kötött. A hosszabbított üzemeltetési ciklus, valamint az ezt kiszolgáló, módosított üzemanyag-kazetta alkalmazásához nukleáris biztonsági engedély megszerzése szükséges. A nukleáris engedély kiadásának előfeltétele, hogy az erőmű rendelkezzen a módosított üzemanyag alkalmazására vonatkozó környezetvédelmi engedéllyel, valamint igazolni kell a kiégett fűtőelemeket tároló létesítmény megfelelőségét a magasabb átlagdúsítású üzemanyagra vonatkozóan.

A Paksi Atomerőmű a blokkok üzemidő-hosszabbítási eljárásainak előzményeként 2003 és 2006 között elkészíttette az üzemidő-hosszabbítás környezeti hatástanulmányát, amelynek eredményeképpen az illetékes környezetvédelmi felügyelőség kiadta az atomerőmű 20 évvel történő továbbüzemelésére vonatkozó, valamint a 4,7 százalék átlagdúsítású fűtőelem alkalmazását lehetővé tévő környezetvédelmi engedélyt. A nukleáris biztonsági engedélyeztetési eljárás 2014. november 26-án indult meg.

Az engedélyeztetés koordinálására a Paksi Atomerőmű 2013 júniusában létrehozta a C15 Kiemelt Projektet (C15P). A „C” a ciklus szóra, a „15” a 15 hónapra utal. A C15P feladatai az atomerőmű műszaki szakterületei szerint tagolódtak. Az egyik legfontosabb feladatcsoport az üzem­idő-hosszabbítási eljárások során a Paksi Atomerőmű által a hatóság felé benyújtott, a tervezési alap megfelelőségét igazoló számítások érintettségével foglalkozott. Minden, a C15 bevezetésével érintett dokumentum esetében megtörtént az üzemidő-hosszabbítás alapját képező biztonsági elemzések és igazolások újraszámítása. Az elemzések az ötvenéves meghosszabbított üzemidőre, még további 10 év biztonsági tartalék figyelembevételével készültek, és a C15 bevezetésével is igazolták a meghosszabbított üzemidő fenntarthatóságát.

A 15 hónapos üzemeltetési ciklus bevezetése számos előnnyel jár: évenként 12 és 40 nap közötti főjavítás-hossz megtakarítást jelent, ami közel 2 százalékkal növeli a Paksi Atomerőmű által megtermelhető villamos energia mennyiségét, mindez 80 000 háztartás – közel negyedmillió ember – szükségletét fedezi, ráadásul a megtermelt többlet villamos energiával arányosan, 1 százalékkal csökkenthető Magyarország villamosenergia-import-függősége. Emellett körülbelül 3 százalékkal csökken a kiégett fűtőelemek mennyisége, csökkentve ezáltal az atomerőmű egyébként is rendkívül alacsony környezeti terhelését, és közel 20 százalékkal csökken a karbantartások során keletkező kis- és közepes aktivitású radioaktív hulladékok, valamint a nem radioaktív hulladékok mennyisége is. Összefoglalva, az új üzemeltetési ciklussal fenntartható, növelhető az atomerőmű biztonsága, és jelentősen csökkenthető a környezetterhelés is.

A 15 hónapos üzem bevezetése két fázisban történik. A vonatkozó engedélyek megszerzését követően a 3. blokkon 2014 novemberében megkezdődött az új üzemanyag tesztüzeme 12 darab új típusú kazettával, 365 napos kampányban. A teszt­üzem célja az üzemanyag viselkedésének értékelése. A tesztüzem hamarosan lezárul, a mért adatok nagyfokú egyezést mutatnak a várt értékekkel. A 15 hónapos üzemeltetési ciklus bevezetése az engedélyeztetést követően 2015 végén kezdődhet meg, az üzemanyag-átrakási ütemtervvel párhuzamosan 2016 végéig pedig kiterjesztésre kerül mind a négy atomerőművi blokkon.

Takó Szabolcs