Elektrický generátor

Elektrické generátory temelínských bloků jsou největšími generátory v ČR. Každý z nich má výkon téměř 1 000 MW, i když všechna vyrobená elektřina se za hranice elektrárny nedostane. Určitou část (asi 70 MW) spotřebuje technologie elektrárny. Tolik energie, kolik jeden blok jaderky potřebuje na svůj provoz, vyrobila v roce 1926 první elektrárna v ČR v Ervěnicích. Mimochodem, je to asi dvakrát větší spotřeba, než jakou vyrobí současná největší česká fotovoltaická elektrárna.

Dohromady vyrobí dva bloky elektrárny Temelín za rok asi 15 TWh (15 terawatthodin – to je číslo 15 a dvanáct nul za ním) elektřiny. Je to hodně energie, která ročně pokryje pětinu české spotřeby. Samotné Praze by tato elektřina stačila na 2,5 roku, jižní Čechy by s ní vydržely 4,5 roku, a kdyby ji odebíraly jenom české domácnosti, stačila by jim na dlouhých 12 let. A milion 100W žárovek by roční výroba Temelína napájela 17 let.

Na výstupu velkých temelínských generátorů je poměrně vysoké elektrické napětí 24 000 voltů. To je 2 000krát víc, než má autobaterie. Řada tužkových baterií, které by dosahovaly stejného napětí, by byla dlouhá 800 m a čítala by 16 000 kusů (pro 9V baterie by to bylo jen 68 metrů a 2 660 ks). Tak vysoké napětí je zvoleno z důvodu velkého přenášeného výkonu (výkon = napětí × proud) a snahy snížit protékající proud kvůli ztrátám. I tak je proud generátoru v řádu desítek tisíc ampérů. Podobných hodnot proudu dosahují například elektrické výboje blesku, ale napětí je při blescích ještě asi 10 000krát větší.

Rotor elektrického generátoru se otáčí stejně jako rotor turbíny rychlostí 3 000 otáček za minutu, tj. 50 otáček za sekundu. Říká se, že generátor pracuje s frekvencí 50 Hertz – 50krát za sekundu se změní polarita napětí nebo proudu na jeho výstupu.

To je tak rychlý otáčivý pohyb, že již nedokážeme postřehnout jeho jednotlivé fáze, které splynou dohromady. V domácnosti pracuje dost zařízení, která se otáčejí přibližně stejnou rychlostí (3 000 otáček za minutu) a pohyb jejich rotujících částí splývá. Třeba nevidíme zuby pilového kotouče pracující cirkulárky nebo listy vrtule ventilátoru. Stejně nepostřehnutelná jsou křídla malého kolibříka, který jimi mává podobnou frekvencí.

Ve velkých alternátorech, které jsou instalovány v uhelných a jaderných elektrárnách, se v rotoru nacházejí cívky elektromagnetů. Stejnosměrné napětí, dodávané malým pomocným generátorem zvaným budič, v nich vybudí magnetické pole a to se společně s rotorem otáčí a umožňuje výrobu elektřiny na principu elektromagnetické indukce. Velikostí budícího napětí a proudu lze plynule regulovat výstupní parametry i výkon elektrického generátoru.

Při práci generátoru se malá část energie (několik procent) nepřemění v elektřinu, ale v neužitečné teplo, a proto je třeba každý generátor chladit. Při malých výkonech postačí proudící vzduch, v Temelíně se na chlazení výkonných generátorů používá voda a vodík. Řeknete si, voda v generátoru? Ano, ale zde protéká jen izolovanými dutými vodiči statorových cívek, takže dovnitř generátoru se samozřejmě nedostane. Rotor a prostor mezi rotorem a statorem je ochlazován cirkulujícím vodíkem. To klade dost velké nároky na těsnost celého generátoru.

Elektrický generátor v Jaderné elektrárně Temelín je vzhledem k poskytovanému výkonu dost velké zařízení. Nemá sice rozměry turbíny nebo váhu plné reaktorové nádoby, ale i tak se svou délkou 15 metrů a průměrem přes 3 metry budí respekt. Generátor se skládá z rotoru, otáčejícího se v otvoru pevného statoru. Rotor je štíhlý dlouhý válec. Aby se měděné závity budícího vinutí nevytrhaly vlivem odstředivé síly z drážek (při rychlosti 3 000 otáček za minutu), vyrábějí se rotory v průměru maximálně kolem 1 metru. Pro velké a výkonné stroje typu temelínského generátoru pak vede k zvýšení výkonu jediná cesta – prodloužení rotoru. A proto je temelínský rotor dlouhý jako zpívající velryba – dospělý keporkak, jen je z kovu, a proto je asi 3 až 4krát těžší (90 tun) než ona velryba. Kdybychom jej položili pod koš, zabral by celou šířku basketbalového hřiště.

Hmotnost celého elektrického generátoru je, stejně jako hmotnosti všech hlavních zařízení 1 000MW jaderné elektrárny, běžnými smysly nepředstavitelná, vždyť se pohybujeme v řádu stovek tun. Pro porovnání, stejnou hmotnost jako generátor (564 tun) má plně naložené největší dopravní letadlo světa – dvoupatrový Airbus A380. Kdyby se mohl generátor rozřezat na 1 000 stejných kousků, odvezlo by jej přesně 1 000 osobních octavií.

Jednoduše by se dalo říct, že elektrický generátor je dlouhý jako lokomotiva a váží stejně jako letadlo…