31/07/2026
Köszönjük szépen Kemény kollégának a szakmailag igényes és alapos magyarázatot, ami valószínűleg csak minket mérnököket fog érdekelni. A többiek biztosan tudnak vizet fakasztani vagy 100m3/s térfogat áramnál Celsius fokokat csökkenteni raolvasással. Itt mindenki nagyon okos, ez Magyarország.
Egy-két dolgot tegyünk tisztába Paks kapcsán, mert a közbeszédben/vanábi-szakértőék három különböző problémát mosnak össze (hosszú lesz, de megéri):
1) mennyi víz folyik a Dunában;
2) képesek-e ezt a vizet a szivattyúk biztonságosan kiemelni;
3) mekkora hőterhelést okoz a felmelegített hűtővíz visszavezetése.
Ez a három kérdés összefügg, de egyáltalán nem ugyanaz.
Mi történik, amikor csökken a Duna vízszintje?
Először is: a szivattyúnak nem „egyre több levegőt kell felszívnia”.
A helyes műszaki megfogalmazás az, hogy a vízszint csökkenésével romlanak a szivattyú szívóoldali feltételei, vagyis csökken a rendelkezésre álló NPSH – Net Positive Suction Head.
Egyszerűbben: egy szivattyú valójában nem úgy „felszívja” a vizet, mint egy porszívó. A szívóoldalon alacsonyabb nyomást hoz létre, a külső légnyomás pedig benyomja a vizet ebbe az alacsonyabb nyomású térbe.
Tengerszinten, hideg vízzel, tökéletes vákuumot feltételezve a légköri nyomás nagyjából 10,3 méter magas vízoszlopot tud megtartani. Ez azonban csak elméleti határ. A valós rendszerben le kell vonni:
- a víz gőznyomásának megfelelő nyomásmagasságot;
- a csővezeték, a szűrők és az idomok áramlási ellenállását;
- a szivattyú által igényelt kavitációs tartalékot;
- továbbá megfelelő bemerülést kell biztosítani az örvényképződés és a levegőbeszívás elkerülésére.
Minél alacsonyabb a Duna vízszintje, annál kisebb a rendelkezésre álló NPSH. Minél melegebb a víz, annál nagyobb a gőznyomása, tehát annál tovább romlik a helyzet.
Ha a szivattyú belépő oldalán a helyi nyomás a víz gőznyomása alá csökken, gőzbuborékok keletkeznek. Ezek a magasabb nyomású zónába kerülve összeroppannak: ez a kavitáció.
A kavitáció nem egyszerűen kellemetlen zaj. Vibrációt, teljesítményromlást, instabil üzemet, valamint a járókerék és más szerkezeti elemek gyors károsodását okozhatja.
Van még egy gond:
A forráspont nem kizárólag a hőmérséklettől függ, hanem a nyomástól is.
Az úgynevezett Armstrong-határon, körülbelül 19 kilométeres magasságban a légköri nyomás már megközelíti a víz 37 °C-hoz tartozó gőznyomását. Emiatt a szabadon lévő testfolyadékok ezen a nyomáson testhőmérsékleten is forrni kezdhetnek.
Miért van most gond a szivattyúk beépítési magasságával?
A szivattyú szempontjából nem önmagában a mederfenék mélysége a döntő, hanem a hidegvíz-csatornában és a szivattyúk szívóoldalán rendelkezésre álló vízszint. A meder mélyülése azonban megváltoztathatja a Duna vízhozama és vízállása közötti kapcsolatot. Ugyanahhoz a vízhozamhoz idővel alacsonyabb vízállás tartozhat.
Ez hasonló ahhoz, ahogyan korróziós sebességből becsüljük a maradék élettartamot: ha a hosszú távú tendencia ismert, akkor a kritikus állapot várható időpontja is becsülhető. Tettem fel ezekről elég képet ide :)
A paksi Duna-szakasz mederváltozását és a kisvízszintek csökkenését már a 2010-es évek elején részletesen vizsgálták. A dokumentumok évtizedekre előre tartalmaztak trendbecsléseket, tehát a jelenséget nem lehet váratlan, előre nem látható eseményként bemutatni.
Az sem igaz, hogy korábban semmit nem csináltak
A történeti dokumentumok szerint a tervezési alapul szolgáló szélsőséges kisvízszintet korábban lefelé kellett módosítani. Ennek következtében a biztonsági hűtővízszivattyúkat meghosszabbították, a szívókönyököket kicserélték, és így azok 83,50 mBf vízszintig indíthatóvá és üzemben tarthatóvá váltak.
Tehát az az állítás, hogy:
„Évtizedekig mindenki csak ült, és senki nem csinált semmit” nem helytálló.
Történtek átalakítások, újraértékelték a szélsőséges alacsony vízállásokat, és megerősítették a biztonsági hűtővízellátást.
De itt van a fontos különbség:
A leállított reaktor biztonsági és maradványhő-hűtése nem ugyanaz a feladat, mint a négy blokk teljes teljesítményű kondenzátorhűtése.
A biztonsági hűtőrendszer néhány köbméter per perc nagyságrendű vízellátása és a névleges üzemben szükséges körülbelül 100 m³/s hűtővíz két teljesen eltérő mérnöki feladat.
Vagyis valóban történtek fejlesztések, de ezekből nem következik, hogy a teljes teljesítményű normál üzemi vízkivétel hosszú távú problémáját is véglegesen megoldották.
Történtek nemzetközi szakértői felülvizsgálatok - peer review - az IAEA (Nemzetközi Atomenergia Ügynökség) részéről, összevetések az üzemeltetési gyakorlatot érintő nemzetközi biztonsági standardokkal, majd ajánlásokat és javaslatokat fogalmaz meg.
Paks esetében is történtek ilyen OSART-felülvizsgálatok és utánkövetések. Az IAEA maga hangsúlyozza, hogy az OSART nem hatósági ellenőrzés és nem helyettesíti a nemzeti nukleáris hatóság munkáját. A kötelező engedélyezési és felügyeleti szerepet Magyarországon az Országos Atomenergia Hivatal tölti be legutolsó információm szerint.
Akkor adódik kérdés: miért kellene leállítani?
Az a mondat, hogy:
„Kevés víz van a Dunában, ezért le kell állítani Paksot”
műszakilag pontatlan.
A helyes megfogalmazás:
A Duna vízszintje olyan alacsonyra csökkenhet, hogy a normál üzemi szivattyúk megfelelő bemerülése, levegőmentes beszívása és kavitációs tartaléka már nem garantálható.
Ez nem ugyanaz, mint hogy fizikailag nincs elegendő vízmennyiség a folyóban.
Ha a megadott pillanatnyi Duna-vízhozam 690 m³/s, miközben Paks teljes teljesítményen körülbelül 100 m³/s hűtővizet igényel, akkor pusztán mennyiségi szempontból van elegendő víz.
A kérdés az, hogy ezt a vizet a meglévő vízkivételi mű és szivattyúrendszer képes-e biztonságosan, stabilan és az előírt tartalékokkal kiemelni.
A teljesítménycsökkentés csökkentheti a szükséges hűtővíz mennyiségét, a hidraulikai veszteségeket és bizonyos esetekben javíthatja a kavitációs tartalékot. Ha azonban a szívónyílás bemerülése már nem megfelelő, felszíni örvény és levegőbeszívás alakul ki, azt nem feltétlenül oldja meg, hogy a blokkot 70 vagy 50 százalékra visszaterhelik.
Ebben az esetben a leállítás valóban műszakilag indokolt lehet.
Játszunk kicsit a számokkal:
Tegyük fel, hogy:
Paks villamos teljesítménye 2000 MW;
a termikus hatásfok 34%;
a teljes veszteséghő végül a hűtővízbe kerül;
a hűtővízigény 100 m³/s.
A reaktorok összes termikus teljesítménye:
Pth =2000MW/0,34%=5882 MW
A környezet felé elvezetendő hulladékhő:
Phulladék=5882−2000=3882 MW
A 100 m³/s víz tömegárama megközelítőleg:
m=100000 kg/s, víz fajhője 4180J/KgK
A hűtővíz elméleti felmelegedése:
ΔT=3,882⋅10^9/ (100000⋅4180)≈9,3°C
Ez jól egyezik az erőművi dokumentumokban szereplő tipikus 8–10 °C-os hőlépcsővel.
Ha ezt a hőmennyiséget tökéletesen elkeverjük a Duna teljes, 690 m³/s-os vízhozamában:
ΔTDuna=3,882⋅10^9/(690000⋅4180)≈1,35°C
Tehát a Duna teljes keresztmetszetére vett, teljes elkeveredés utáni elméleti átlagos hőmérséklet-emelkedés körülbelül 1,35°C
LENNE.
A valóságban ugyanis nincs azonnali és tökéletes elkeveredés.
A probléma a lokális hőcsóva
A felmelegedett víz a jobb part közelében lép be a Dunába, majd egy fokozatosan szélesedő hőcsóvát alkot.
Az erőmű környezeti dokumentumai szerint:
- a hőcsóva jellemzően a jobb part közelében marad;
- 500 méteren belül a hőmérséklet-különbség még közel 4 °C lehet;
- a csóva csak lassan terjed a folyó közepe felé;
- a biológiailag kimutatható hatásterület a jobb part mentén körülbelül 2,5 kilométer lehet.
A dokumentum ugyanakkor azt is megállapítja, hogy a hatás általában nem éri el a vízi élővilág számára pusztító szintet, és a természetes változatosság sok esetben meghaladhatja a hőterhelés kimutatható hatását. Extrém meleg időben azonban a halak már elkerülhetik a kibocsátás környezetét.
Vagyis:
A hőterhelés valós, de elsősorban lokális. Gondoljunk arra, hogy egy gyertya van a szobában. Ha messze állunk, csak látjuk, de nem érezzük a hőt, viszont ha belenyúlunk a lángba - nos az kellemetlen tud lenni.
Nem a teljes Duna egyenletes felmelegedése a kritikus, hanem a jobb parti hőcsóvában kialakuló maximum.
Nem mindegy, hogy 20 vagy 29°C-os a Duna - és itt az igazi probléma
Ha a Duna kiinduló hőmérséklete 20 °C, akkor az elméleti, teljes elkeveredés utáni 21,35°C nem jelent komoly ökológiai problémát.
Ha azonban a Duna már eleve 29 °C-os, akkor ugyanez 30,35°C lenne – ráadásul csak a teljes keresztmetszetre számított átlag. A lokális hőcsóvában ennél jóval magasabb hőmérséklet alakulhat ki.
A magasabb vízhőmérséklet két oldalról terheli az élővilágot:
- csökken a vízben oldható oxigén mennyisége;
- közben a vízi szervezetek anyagcseréje és oxigénigénye növekszik.
Ezért számít sokkal többet ugyanaz az 1,35 °C-os többlet egy már eleve forró nyári Duna esetében.
Mit mond a szabályozás?
Alapesetben két hőmérsékleti feltételt kell teljesíteni:
- a kibocsátott és a befogadó víz közötti hőmérséklet-különbség legfeljebb 11°C lehet;
- a kibocsátási ponttól 500 méterre lévő referenciaszelvényben a víz hőmérséklete nem haladhatja meg a 30°C-ot.
A jelenlegi szabályozás ellátásbiztonsági okból, miniszteri hozzájárulással lehetővé teszi a 30°C-os korlát átmeneti túllépését, de az MVM ismertetése szerint ilyenkor sem léphető túl a 31,5°C-os maximum.
Az erőmű saját beavatkozási határa 29,5°C, amely fölött szabályozott leterhelést kell végrehajtani; az ismertetett szabály szerint 0,1°C-onként 80 MW teljesítménycsökkentéssel számolnak.
Vagyis a magas vízhőmérsékletre adott első üzemi válasz valóban nem az automatikus teljes leállítás, hanem a fokozatos teljesítménycsökkentés.
Mit jelent a 29°C-os egyszerűsített számítás?
Ha kizárólag a teljes Duna tökéletes elkeveredését vizsgáljuk, akkor 29°C-ról legfeljebb 1°C-os átlagos melegedést engedhetünk meg.
Ebből körülbelül:
Pel,max≈1486 MW adódik. Ez a 2000 MW-hoz képest körülbelül 26% teljesítménycsökkentés. Ez a 26% nem a Paks számára ténylegesen szükséges üzemi leterhelés, hanem egy idealizált, teljes elkeveredéses energiamérlegből adódó legkedvezőbb elméleti érték.
A jogszabály nem a teljes Duna átlaghőmérsékletét vizsgálja, hanem az 500 méterre lévő szelvény hőcsóvájának maximumát. Mivel ott az elkeveredés még nem teljes, a valós szükséges leterhelés nagyobb is lehet.
A végső következtetés
A Dunában mennyiségileg van elegendő víz. A kérdés az, hogy a meglévő vízkivételi rendszer az aktuális vízszint mellett képes-e ezt a vizet megfelelő bemerüléssel, levegőbeszívás nélkül és elegendő kavitációs tartalékkal kiemelni.
Ha csak a hőterhelési határ közeledik, a műszakilag logikus válasz a teljesítmény csökkentése. Ha viszont a szivattyúk biztonságos szívóoldali feltételei megszűnnek, akkor akár a teljes leállítás is indokolt lehet.
A jelek szerint ez történik
Ami számomra érdekes:
- Abból, hogy a problémát régóta ismerték, még nem következik automatikusan, hogy létezett egy teljesen megtervezett és engedélyezett szivattyútelep, amelyet valamelyik kormány egyszerűen leállított. Ehhez konkrét tervek, döntések, költségvetések és beruházási dokumentumok kellenek.
- Ami viszont a nyilvános műszaki dokumentumokból is látható: a probléma ismert volt, történtek részleges biztonsági átalakítások - pl. kicseréltek számos, régi könyököt a csőrendszerben, ami csökkentette az áramlási ellenállást és így nőtt az NPSH - kismértékben, de a teljes teljesítményű normál üzemi vízkivétel hosszú távú, végleges megoldása nem készült el időben.