Nuklearna elektrana Krško (kratica: NEK) je nuklearna elektrana s Westinghouseovim tlakovodnim reaktorom snage 696 MW. Nuklearna elektrana se nalazi u Republici Sloveniji, na lijevoj obali rijeke Save 3 kilometra nizvodno od grada Krško. Republika Hrvatska i Republika Slovenija suvlasnice su nuklearne elektrane, svaka s udjelom od 50 % te svaka dobiva 50 % proizvedene električne energije. Radi se o prvoj nuklearnoj elektrani zapadnog tipa izgrađenoj u nekoj od tadašnjih socijalističkih zemalja. "Nuklearna elektrana Krško", www.mojaenergija.hr, 2012.
Snaga elektrane originalno je bila 632 MW, a nakon zamjene parogeneratora i osuvremenjavanja elektrane 2000. godine iznosi 696 MW. Na godišnjoj razini električna energija dobivena iz NE Krško čini oko 16 % od ukupne električne energije potrošene u Republici Hrvatskoj. Godišnje elektrana proizveda oko 5,5 milijardi kWh električne energije. NEK radi u 18-mjesečnom nuklearnom gorivnom ciklusu, tj. vremensko razdoblje između dva remonta je 18 mjeseci. Tijekom remonta, osim pregleda opreme, zamjene neispravnih i istrošenih dijelova, te kontrolnih testiranja, obavlja se i djelomična zamjena nuklearnog goriva u reaktoru, istrošeno gorivo se vadi iz reaktora i smješta u bazen za istrošeno gorivo, a nadomješta se svježim gorivom. Prema pokazateljima pogonske učinkovitosti 2007. (engl. Performance Indicator Index) dostignuta je vrijednost 98,1 za faktor kapacitivnosti, što je NEK dovelo među četvrtinu najboljih nuklearnih elektrana u svijetu.
Povijest Hrvatska i Slovenija 1970. sklopile su sporazum o izgradnji nuklearne elektrane kod mjesta Krško u Sloveniji. U kolovozu 1974. investitori su sklopili ugovor o nabavi opreme i gradnji nuklearne elektrane snage s američkim poduzećem Westinghouse Electric Corporation, projektant je bilo poduzeće Gilbert Associates Inc., izvođači radovi bila su domaća poduzeća Gradis i Hidroelektra, a montažu su obavili Hidromontaža i Đuro Đaković. "Nuklearna elektrana Krško", eskola.hfd.hr, 2012.
Dana 1. prosinca 1974. položen je kamen temeljac. U siječnju 1984. NEK je dobila dozvolu za redovit rad.
Dijelovi NE Krško
Primarni krug elektrane
Jezgra reaktora NE Krško desno|mini|400px|Presjek kroz tlačni reaktor PWR: 1. zaštitna zgrada (kontejnment), 2. rashladni toranj, 3. gorivni štapovi nuklearnog goriva, 4. kontrolni štapovi, 5. tlačnik, 6. parogenerator, 7. zaštitna reaktorska posuda, 8. parna turbina, 9. električni generator, 10. transformator i spoj na elektroenergetski sustav, 11. kondenzatorska rashladna voda, 12. parovod, 13. izmjenjivač topline, 14. kondenzator rashladnog tornja, 16. cirkulacijska pumpa, 17. pumpa napojne vode. mini|desno|400px|Slikovni prikaz prijenosa energije u reaktoru s vodom pod tlakom. Primarni rashadni krug označen je narančastom, a sekundarni rashladni krug plavom bojom. mini|desno|400px|Nuklearni gorivni štapovi za tlačne reaktore PWR. mini|300px|desno|Kontrolne šipke na vrhu tlačnog reaktora PWR. mini|desno|300px|Kontrola nuklearnog goriva. mini|desno|300px|Nuklearno gorivo u obliku uranijevog oksida UO2. mini|desno|300px|Bazen za privremeno odlaganje istrošenog nuklearnog goriva u nuklearnoj elektrani mini|desno|300px|Poplava u blizini NE Krško 2010. mini|300px|desno|Pogled u mali istraživački nuklearni reaktor snage 1 MW, s obogaćenim uranijem 4 %, gorivnim šipkama od UO2 nuklearnog goriva, s oblogama od cirkonijevih legura. Jezgra NE Krško sadrži 121 nuklearni gorivni element prosječnog obogaćenja od 4,3 % uranija-235. Svaki element je građen od 235 gorivnih šipki razmještenih u matričnoj formi 16 x 16 u kojoj se još nalazi 20 lokacija za kontrolne šipke te jedna instrumentacijska. U prvih 7 ciklusa rada reaktora NE Krško koristili su se standardni Westinghouse (STD) 16 x 16 gorivni elementi s oblogom gorivnih šipki od Zircaloya-4. Od 7 do 11 radnog ciklusa uvodi se noviji tip dizajna, Vantage5 koji koristi gorive tablete od prirodnog uranija obogaćenja 0,74 w/o U-235, pri čemu su implementirane neke od karakteristika Vantage5 serije gorivnih elemenata poput uvođenja aksijalnih zona od prirodnog uranija, čime je poboljšana ekonomičnost iskorištenja termičkih neutrona, korištenje integriranih gorivih apsorbera (engl. Integrated Fuel Burnable Absorbers – IFBA), te visok stupanj odgora (do 60 GWd/tU). U 11. ciklusu se uvode novine u smislu naprednije i poboljšane izvedbe Zircaloy-4 obloge gorivnih šipki. S početkom 15 radnog ciklusa jezgre reaktora s regijom 17 započinje uvođenje standardne serije Westinghouse 16x16 (STD) gorivnih elemenata VANTAGE+ s gorivim tabletama anularnog obogaćenja od 2,6 w/o U-235. Glavna razlika u odnosu na VANTAGE5 seriju je u materijalu obloge gorivnih šipki. U ovom slučaju se koristi slitina ZIRLO čije su glavne karakteristike povećana otpornost prema koroziji i smanjen utjecaj neutronskog ozračivanja. Pri svakom punjenju jezgre na početku novog radnog ciklusa jedan dio gorivih elemenata sadrži sagorive apsorbere koji smanjuju reaktivnost svježeg goriva, poboljšavaju raspodjelu snage i smanjuju koncentraciju borne kiseline na početku ciklusa. U NE Krško se upotrebljavaju Westinghouse integralni sagorivi apsorberi koji sadrže gorive tablete naparene tankim slojem cirkonijevog diborida. Vanjske dimenzije gorivne šipke koje sadrže IFBA-u u odnosu na one koje ne sadrže su identične. Jedina razlika je u početnoj širini zazora i tlaku helija u zazoru (1,379 u odnosu na 1,896 ). Gorivne tablete s IFBA-om se nalaze u centralnom dijelu gorivne šipke u ukupnoj dužini od 305 cm. Važno je za napomenuti da se Westinghouseove gorivne šipke s IFBA-om koriste od 1987. Parametri kojima se karakteriziraju pojedini dizajni gorivnih elemenata koji sadrže gorivne šipke s IFBA-om su kao što je navedeno linearna gustoća u cirkonij diboridu, zatim broj šipki koje sadrže IFBA-u te njihov raspored u gorivnom elementu. Broj IFBA gorivnih šipki po gorivnom elementu obično varira od nule do 60 % ukupnog broja gorivnih šipki u elementu (npr. za 16 x 16 matričnu formu broj IFBA šipki može varirati od 0 do 141). Broj gorivnih šipki s IFBA-om po gorivnom elementu za 16 x 16 formu može biti 20, 32, 48, 64, 80, 92, 116 ili 148. "Nuklearna Elektrarna Krško", www.nemis.zpf.fer.hr, 2012.
Reaktorska posuda Reaktorska posuda sadrži jezgru nuklearnog reaktora i vodu (rashladno sredstvo i moderator ili usporivač neutrona pod tlakom). Kao reaktorsko hladilo, moderator neutrona i otapalo borne kiseline upotrebljava se obična demineralizirana voda. Reaktorska posuda je napravljena od ugljičnog čelika s dodacima molibdena i mangana, zbog povećanja čvrstoće i žilavosti, a unutrašnjost je presvučena slojem nehrđajućeg čelika zbog sprječavanja korozije. Uloge reaktorske posude vezane s radom reaktora su: podržavanje i učvršćivanje gorivnih elemenata, vođenje rashladnog fluida kroz jezgru, vođenje i učvršćivanje kontrolnih štapova, vođenje neutronskih detektora u jezgri. "Tipovi reaktora", Nuklearna Elektrarna Krško, www.nek.si/hr, 2012.
Da bi to bilo moguće u unutrašnjost reaktorske posude ovjesi se posebna cilindrična posuda manjeg promjera sastavljena iz dva dijela. Gornji dio služi kao vodilica kontrolnih štapova, a u donji se smještaju gorivni elementi. Otvor za ulaz rashladne vode u reaktor nalazi se iznad jezgre, pa fluid nakon ulaska u reaktor struji prema dolje u prostoru između reaktorske posude i unutarnje posude, sve dok ne dođe ispod donjeg nivoa jezgre. Tada se tok fluida usmjerava prema gore kroz jezgru paralelno s gorivnim štapovima, a nakon toga prema izlaznom otvoru. Reaktorska posuda NEK-a ima po dva ulazna i izlazna otvora. Kontrolni štapovi ulaze u jezgru s gornje strane, a neutronski detektori s donje strane. Vanjski promjer reaktorske posude je 3,69 metara, visina 11,9 metara, debljina stijenke 168 milimetara, a masa prazne posude 327 tona.
Tokom rada reaktora dio neutrona i gama zraka bježi iz jezgre i bombardira reaktorsku posudu uzrokujući radijacijsko oštećenje tj. smanjuje žilavost materijala i time skraćuje radni vijek elektrane. Da bi se smanjilo ozračivanje reaktorske posude promijenjena je i shema zamjene goriva, te se sada svježe gorivo stavlja bliže centru. Iako bi NEK trebao prestati s radom 2023., očekuje se da će u slučaju zadovoljavajućeg stanja reaktorske posude taj radni vijek biti produljen.
Parogeneratori Parogeneratori su izmjenjivači topline, a zadatak im je toplinsku energiju nastalu u primarnom krugu prenijeti u sekundarni rashladni krug. NEK ima dva okomito postavljena parogeneratora (po jedan u svakoj rashladnoj petlji). Primarni dio parogeneratora je snop od 5428 tankih U-cijevi, ukupne površine 7177 m2, kroz koje protječe voda zagrijana u reaktoru. Velika površina potrebna je da bi se korisnije prenijela toplina sekundarnom krugu. Voda u sekundarnoj strani parogeneratora (napojna voda) nalazi se na nižem tlaku nego što je tlak u primarnom dijelu parogeneratora, te nakon zagrijavanja isparava. Smjesa vode i pare podiže se prema gore zbog konvekcije. Budući da je zbog očuvanja turbinskih lopatica dozvoljen maseni udio vlage u pari do 0,25 %, smjesa vode i pare prolazi kroz separatore vlage, a nakon toga i kroz sušionike pare. Para koja izlazi iz parogeneratora je suhozasićena para tlaka 6,5 MPa i temperature oko 280 °C. Visina parogeneratora je 20,7 metara, a masa preko 320 tone. "Nuklearni reaktori/elektrane", www.nemis.zpf.fer.hr, 2012.
Tlačnik Uloga tlačnika je održavanje tlaka u primarnom krugu u stacionarnom pogonu ili prilikom brzih prijelaznih pojava. Tlačnik je čelična posuda cilindričnog oblika u čijem se donjem dijelu nalaze električni grijači vode i priključak na primarni krug, a u gornjem rasteretni ventili, sigurnosni ventili, te uređaji za ubrizgavanje vode. U normalnom pogonu 60 % tlačnika ispunjeno je vodom, a ostatak je vodena para. Ako iz nekog razloga (hlađenja npr.) dolazi do pada tlaka u primarnom sistemu, nivo vode u tlačniku opada, jer voda iz njega istječe. Tlak u tlačniku također će padati što za posljedicu ima dodatno isparavanje vode u tlačniku, odnosno ublažavanje pada tlaka. Povećanjem snage grijača taj se efekt pojačava. U slučaju rasta tlaka u primarnom krugu raste i nivo vode u tlačniku, te dolazi do komprimiranja pare u gornjem dijelu tlačnika. Ubrizgavanjem vode u parni prostor, ili smanjivanjem snage grijača, može se smanjivati tlak. Obujam tlačnika NE Krško je 28,3 m3.
Glavne primarne pumpe Uloga glavnih cirkulacijskih pumpi je uspostava i održavanje prisilne cirkulacije rashladnog fluida u primarnom krugu pri konstantnom tlaku. S obzirom na to da toplinski stupanj djelovanja u nuklearnoj elektrani ovisi o prosječnoj temperaturi rashladnog fluida, poželjno je da je ta temperatura što viša. Međutim, maksimalna temperatura hladioca ograničena je dopuštenim iznosom temperature hladioca u reaktoru, pa se povećanje prosječne temperature hladioca može postići smanjenjem prirasta temperature hladioca u reaktoru. Da bi za danu snagu prirast temperature bio manji, mora se povećavati protok (brzina) rashladnog sredstva kroz reaktor. Veća brzina strujanja zahtjeva veću snagu pumpe (ovisnost je o v3), iz čega proizlazi da je snaga pumpe ograničavajući faktor za smanjenje prirasta temperature u primarnom krugu. Smanjenje istjecanja primarnog fluida reaktora kroz osovinu pumpe postiže se protutlačnim brtvljenjem, a podmazivanje se također vrši vodom, jer upotreba maziva ne dolazi u obzir. Svaka od dvije glavne cirkulacijske pumpe NE Krško pogonjene su asinkronim motorima snaga 5,2 MW, nazivnog napona 6 kV. Masa pojedine pumpe iznosi 78,5 tona, visina 8,1 metara, a volumni protok vode je 6,3 m3/s.
Cjevovodi primarnog kruga Cjevovodi primarnog kruga napravljeni su od nehrđajućeg čelika, a dijele se na: tople (između nuklearnog reaktora i parogeneratora), hladne (između glavne primarne pumpe i reaktora), poprečne (između parogeneratora i pumpe napojne vode). Unutarnji promjeri cjevovoda u NE Krško se mijenjaju od 699 mm do 737 mm, dok su debljine stijenki od 59 do 62 mm.
Zaštitna zgrada