Chladicí věž

Téměř na každé fotografii Temelína jsou vidět chladicí věže – monumentální stavby z betonu, tyčící se k nebi a vypouštějící bílá oblaka vodní páry. Ladnost jejich tvarů ostře kontrastuje s jejich velikostí. Tyto železobetonové skořápky postavené na tenkých desetimetrových nožičkách jsou nedílnou součástí technologie elektrárny. Pokusíme se dále vysvětlit, co v nich probíhá a proč.

Na rozdíl od strojovny a reaktorovny, které jsou plné nejrůznější technologie, jsou vysoké chladicí věže téměř prázdné

Dvě třetiny do vzduchu

Výroba elektřiny v jaderné elektrárně je výsledkem několika dějů nazývaných tepelný oběh. V parogenerátoru se generuje pára, ta roztáčí turbínu s generátorem, dále vstupuje do kondenzátoru, kde zkapalní a kondenzát putuje opět do parogenerátoru. Velkou nevýhodou tepelných cyklů je, že podle termodynamických zákonů nedokáží zpracovat veškeré přivedené teplo, ale velkou část z něj (polovinu až dvě třetiny) musí odvést do okolního prostředí, například do vzduchu. A k tomu slouží ohromné chladicí věže. V nich se ochlazuje velké množství vody, která potom proudí trubkami kondenzátoru a odebírá teplo kondenzující páře. Celý proces se dokola opakuje – odebrat teplo v kondenzátoru a uvolnit jej ve věži do vzduchu.

Při pohledu na majestátnost věží by nás asi zajímalo, kolik tepla se takhle nuceně „vyhazuje“. Jak již bylo řečeno, téměř dvě třetiny. Každá chladicí věž má tepelný výkon přes 1 000 MW, což znamená, že každou hodinu se do ovzduší uvolní tolik tepla, kolik by stačilo k vytápění 80 domácností po dobu 1 roku. Problém je ovšem v tom, že pro vytápění je toto teplo, vzhledem k nízkým parametrům, nepoužitelné a hodí se jen k výrobě oblaků.

Roční spotřeba tepla 80 domácností se každou hodinu odvádí z jediné chladicí věže do ovzduší

Celý plášť stojí na nožkách, které tvoří obrovská trojúhelníková okna, jimiž proudí do věže vzduch

Co je ve věži

Chladicí věž je vlastně takový široký komín stojící na kůlech. Od dvaceti metrů až po vrchol ve výšce 155 metrů je jen prázdný prostor tvořený pláštěm věže. Tloušťka tohoto železobetonového skeletu je v dolní části věže 90 cm, jen třikrát větší než tloušťka základové desky rodinného domu. Směrem nahoru se postupně zmenšuje a u koruny je plášť široký jako kolo osobního auta (asi 18 cm). Celý plášť je postaven na asi stovce betonových noh, tvořících vstupní otvory pro nasávání vzduchu.

Všechny části chladicí technologie jsou ve věži umístěny v její spodní části

Pohled do nitra věží

Nejzajímavější je technologie chlazení. Ta je umístěna ve věži jen pár metrů nad vstupními otvory a sestává z betonových vodních kanálů a plastových zavodňovacích trubek – cestiček, které rozvádějí oteplenou vodu z centrálního vstupu po celé ploše chladicí věže a trysek, které ji rovnoměrně rozstřikují. Je to taková obrovská sprchová hlavice. Kapičky vody padají dolů a ochlazují se studeným vzduchem nasávaným otvory u paty věže a proudícím vzhůru.

Odpařováním ke chlazení

Princip ochlazování vody ve věži je stejný jako foukání polévky. Teplá polévka se z talíře neustále odpařuje a vytváří pověstnou páru nad hrncem (nebo talířem). Když se vzduch nad hladinou ohřeje a nasytí párou, rychlost odpařování se zmenší. A právě foukání do talíře odvane vzduch nasycený párou a nad hladinu se dostane chladnější a sušší vzduch, čímž se opět zintenzivní odpařování. Na to, aby se voda odpařila, ovšem potřebuje nějakou energii. Kde ji vezme? Odebere ji právě horké polévce, která se tím ochladí a my ji můžeme sníst. Dá se říct, že foukáním se množství polévky zmenší, část se prostě vypaří.

V pracující chladicí věži probíhá podobný proces, jen proudění vzduchu nevytváří pusa a plíce, ale komínový efekt (vlhký teplý vzduch ve věži stoupá vzhůru). Rozstřikování teplé vody na kapičky způsobuje mnohanásobné zvětšení povrchu, kterým se voda stýká se vzduchem, čímž se odpaří více vody a dojde k většímu ochlazení. Kolik vody se vlastně z jedné věže odpaří a nebude v okruhu chybět? Odpověď je překvapující. Každou sekundu se z věže odpaří dvě velké plné vany vody. Kdybychom odpařenou vodu jeden celý den zachytávali do krychlové nádrže, musela by mít hranu dlouhou 33 metrů. V praxi to samozřejmě není možné a chybějící voda musí být do okruhu doplňována po úpravě z řeky (v Temelíně z Hněvkovické přehrady na Vltavě).

Ochlazení vody závisí především na klimatických podmínkách. Obyčejně se ve věži ochladí o 15 stupňů Celsia. V zimě je výstupní voda z věže podstatně chladnější než v létě. To způsobí snížení teploty a tlaku kondenzace v kondenzátoru, větší využití energie páry a tím i zvýšení výroby elektřiny. Je to tak, v zimě prostě elektrárna Temelín vyrábí o nějakou tu megawatthodinu více.

Jak je to velké

Chladicí věž je největší a nejviditelnější stavbou v areálu jaderné elektrárny. V případě Temelína jde o vůbec největší věže v Čechách. Tyčí se hrdě k nebi a jsou viditelné až ze vzdálenosti 40 km. Pro někoho může být překvapující, že tento technický skvost je vlastně jenom prázdná skořápka z betonu.

Pod chladicí věží se nachází bazén, do kterého prší ochlazená voda a vede z něj potrubí do čerpací stanice. Velká věž musí uchladit velké množství vody. Každou minutu jí naprší do bazénu přes 1 000 krychlových metrů. Pro představu je to, jako by jednou věží protékala celá Vltava v Českém Krumlově.

Korytem Vltavy v Českém Krumlově protéká přibližně stejné množství vody jako jedinou temelínskou věží

Kruhový bazén pod věží má stejně jako věž průměr přibližně 130 metrů. Pokud bychom na každý metr čtvereční jeho plochy umístili jednu osobu, vešlo by se jich do bazénu asi 13 000. Pokud by se trochu potlačily a na metru by stály čtyři osoby (jako v MHD), vešlo by se jich pod věž přes 50 000. Ještě štěstí, že je v bazénu jen voda (i když ke koupání vzhledem k chemické úpravě moc není). Kdyby to byla nádrž na benzín, naplnit by ji muselo 2 333 automobilových cisteren a skupina 1 000 fabií by k ní mohla zajet společně natankovat plnou nádrž 777krát.

Výška věže je úctyhodných 155 metrů, je tedy asi 2,5krát vyšší než pražská Eiffelovka – Petřínská rozhledna. Výhled z koruny temelínské chladicí věže (z trojnásobné výšky vyhlídkové plošiny rozhledny) musí být nádherný, i když pod nohama není vidět Praha, ale krásné jižní Čechy. Škoda jen, že veřejnosti není přístupná a na řebříčku návštěvnosti je úplně na opačném konci než například Karlštejn. Mimochodem, proslulá Velká věž na Karlštejně jí svou výškou sahá jen do dvou pětin. Kdybychom temelínskou věž postavili na dno propasti Macocha, koukal by z ní jen 15metrový vršek.

Porovnání výšky známých staveb – Petřínské rozhledny a Velké věže na Karlštejně s výškou temelínského monumentu

Betonový plášť věže, armovaný spoustou železa, má hmotnost téměř 30 000 tun. Stejná hmotnost ocele by stačila na konstrukce šesti Žďákovských obloukových mostů, překonávajících řeku Vltavu v místech Orlické přehrady. A to je jen hmotnost pláště. Na výstavbu celé věže bylo železobetonu použito dvakrát tolik.

Průměr věže u země je prakticky stejný jako průměr moderní O2 areny v Praze. Směrem nahoru je věž stále štíhlejší, až dosáhne nejužšího místa (v pase má kráska přibližně poloviční průměr) a pak se její průměr opět zvětšuje až na konečných 82 metrů v koruně. Podobný průměr má vrtule moderní větrné elektrárny o výkonu 2 MW. Na kruhovou plochu pod věží by se bez problémů vešlo celé fotbalové hřiště. O mohutnosti chladicích věží vás přesvědčí ještě jedno přirovnání. Na obdélníkový půdorys areálu Pražského hradu by se vešly jen čtyři temelínské chladicí věže (i když je zapsán v Guinnessově knize rekordů jako největší hradní komplex na světě).

Plocha pod věží je dost velká na umístění fotbalového hřiště, a větrání by zajistila vrtule větrné elektrárny. Do areálu Pražského hradu by se vešly jen čtyři tyto energetické stadiony

Při pohledu na chladicí věž vidíme jen vnější plochu jejího pláště. Kdybychom tuto betonovou tapetu opatrně z věže sundali (z vnitřku i vnějšku) a rozprostřeli po zemi, vznikla by stejná plocha, jakou má Karlovo náměstí v Praze (mimochodem, je to největší náměstí v ČR). Když má plášť věže takovou plochu, jak obrovský musí být její objem? To se dá dost těžko představit, je to totiž přes milion krychlových metrů. Objem jedné temelínské věže je 10krát větší, než je vnitřní objem světoznámé pařížské katedrály Notre-Dame. Kdyby to pevnostní poměry dovolily, mohla by se v 11 temelínských věžích uskladnit voda z celé vodní nádrže elektrárny Štěchovice.