06/08/2026
Nem igazán CNC-s témával jelentkezem most, de úgy gondolom, hogy a Paksi Atomerőmű hűtése körül kialakult helyzet most sokakat érdekelhet.
Jogosan merül fel a kérdés: mit keres ez a téma egy CNC-s oldalon? A válasz egyszerű: sokkal többet, mint elsőre gondolnánk. A hőelvonás alapvető fizikai törvényei ugyanazok egy forgácsoló szerszámnál, mint egy több gigawattos atomerőmű hűtésénél. Hogy pontosan hogyan kapcsolódik mindez a mi szakmánkhoz, a CNC-forgácsoláshoz, az a cikk végére remélhetőleg világossá válik.
A tartós szárazság és a Duna alacsony vízhozama ismét ráirányította a figyelmet a Paksi Atomerőmű hűtésének kérdésére. Ennek kapcsán egy ismerősöm a Heller–Forgó rendszer alkalmazhatóságáról írt egy érdekes bejegyzést, amely arra ösztönzött, hogy én is végig gondoljam a kérdést hőtechnikai szempontból.
Az alábbi írás erre a bejegyzésre adott szakmai reakció, amelyet néhány kiegészítő számítással és műszaki megjegyzéssel kibővítve itt olvashattok. Célom nem állást foglalni egy energetikai vagy politikai vitában, hanem a kérdést a hőtan és az energetika alapvető összefüggései alapján megvizsgálni.
A hőtan nem tartozott a kedvenc tantárgyaim közé az egyetemen. A hőtan előadásokat Dr. Jászay Tamás tartotta. Az előadásain elhangzott szellemes megjegyzéseit a végzős hallgatók által összeállított Ballagó c. kiadványok is előszeret***el idézték. A Heller–Forgó hűtőrendszerről is az ő előadásain hallottam először.
Ennek már közel ötven éve, és be kell vallanom, hogy a hőtani ismereteim azóta megkoptak, ezért újra elő kellett vennem az alapfogalmakat és a szakirodalmat. Közben az is kiderült számomra, hogy a szakirodalom Heller László munkásságának tovább vivői között Dr. Jászay Tamást is említi. Így nem csupán oktatóként ismertem meg, hanem a Heller-féle energetikai iskola egyik folytatójaként is.
A Heller–Forgó rendszer igazi jelentőségét ezek után már sokkal jobban értem. A megoldás nem egyszerűen egy hűtőtorony, hanem egy összetett hőtechnikai rendszer, amelynek lényegét a teljes hőmérleg, a keverőkondenzátor, Forgó László apróbordás lég-hőcserélője és a természetes huzat együttes alkalmazása adja.
Innen indultam el, amikor megpróbáltam utánaszámolni annak, hogy ez a rendszer milyen mértékben jelenthetne reális alternatívát a Paksi Atomerőmű hűtésében.
1. A hőelvonási igény
A Paksi blokkok névleges teljesítményadatai alapján a környezetnek átadandó hőteljesítmény nagyságrendileg 4 GW.
Nézzük meg a hogyan alakulnak az adatok ha a vízoldali hőteljesítmény alapján indulunk el.
Paksnál a Duna sokéves átlagos vízhozama nagyjából 2300 m³/s. Most 700 m³/s körül van. Az MVM Paksi Atomerőmű jelenlegi tájékoztatója 100-105 m³/s hűtővízigényt közöl. Ez a mai ínséges időszakban a Duna vízhozamának a kb. 15%
A vízoldali ellenőrző számításban a feltételezett 105 m³/s nagyságrendű hűtővíz-térfogatáram és ΔT = 10 K (pl.: 24C - 35C) vízoldali hőmérséklet-emelkedést feltételezve mintegy 4,4 GW adódik. Túl nagy hőmérséklet különbséget nem célszerű alkalmazni, mert az a Duna élővilágát veszélyeztetné.
Hogyan számítható ki a vízoldali hőelvonási igény? A vízoldali hőteljesítmény képlete:
Q̇= ṁ *cp*ΔT
ahol:
Q̇ = [W] Hőteljesítmény (hőáram)
ρ ≈1000 [kg/m3 ] – a víz sűrűsége,
V˙=105 [m3/s ]– a hűtővíz térfogatárama,
cp ≈4180 [J/(kg⋅K) ] – a víz fajhője,
ΔT =10 [ K ] – a víz hőmérséklet-emelkedése C fokban
ṁ = ρ⋅V˙ [kg/s ] – tömegáram (1000*105=105 000 kg/s)
Q̇=105000*4180*10=4389000000 J/s [W] =.4.39 GW
Tehát a két megközelítés alapján a teljes hőelvonási igény körülbelül 3,9–4,4 GW nagyságrendű.
2. A szükséges levegőmennyiség
Amennyiben ezt a hőteljesítményt kizárólag közvetett száraz levegős (Heller–Forgó rendszerű) hűtéssel kellene elvezetni, akkor a Q̇ = ṁ·cp·ΔT hőmérleg alapján – 15–25 K levegőoldali hőmérséklet-emelkedést feltételezve (ami a száraz hűtőrendszereknél reális tervezési nagyságrend) – 155–292 ezer kg/s levegő-tömegáram, illetve hozzávetőleg 500–930 millió m³/óra levegő-térfogatáram adódik. Ha a 4,4 GW-os felső értékkel számolunk, akkor 175–292 ezer kg/s, illetve 560–930 millió m³/óra.
3. A Heller–Forgó hűtő rendszer alkalmazhatósága
A természetes huzatú Heller–Forgó rendszer elvileg képes lehet ilyen nagyságrendű hő elvezetésére. A magas nyári külső hőmérséklet azonban rontja a természetes huzatot, növeli a hőcserélő megközelítési hőmérsékletét, emeli a kondenzációs nyomást és csökkenti a villamos teljesítményt. Heller-Forgó rendszerű működő hűtőtornyokkal Visontán találkozhattok, de ipari műemlékként Várpalotán és Dunaújvárosban is láthatók. A világon több működik Dél-Afrikában, Kínában, Indiában, Egyesült Államokban és több Európai országban is.
4. A szükséges tornyok száma
Egy nagy, természetes huzatú Heller–Forgó hűtőtorony hőelvonó képessége tipikusan néhány száz MW, nagyjából 300–700 MW hőteljesítmény nagyságrendjébe esik. A pontos érték a torony méretétől, a hőcserélő felületétől és a külső meteorológiai viszonyoktól függ. Az MVM adatai alapján egy 1000 MW-os villamos teljesítményű blokkokhoz amelynek a hőelvonási igénye 2000 MW, 2–4 torony szolgál ki, így egy toronyra 500–1000 MW hőelvonás jut.
Ha 400–600 MW/torony névleges hőelvonó képességgel számolunk, akkor a teljes 4 GW hőterheléshez 8–10 nagy torony adódik. Azonban a 42 °C-os tervezési állapotban a teljes névleges teljesítmény megtartása inkább 8–12 tervezhető.
5. Beruházási és engedélyezési kérdések
A beruházás nem gyors válságkezelő eszköz. Jelentős hőtechnikai, csővezetéki, kondenzátor- és turbinaoldali átalakításra, nukleáris, környezetvédelmi és európai uniós engedélyezésre lenne szükség. A 700–1500 milliárd Ft-os összeg előzetes mérnöki nagyságrendi becslés. A 8–12 torony×50–100 milliárd Ft/torony majd a kapcsolódó erőművi munkákkal együtt jön ki a 700–1500 milliárd Ft
A 2026. évi központi költségvetéshez viszonyítva ez mintegy 1,6–3,4%-ot jelentene.
6. Szivattyús tározó és hulladékhő-hasznosítás
A Stirling-motor vagy más alacsony hőmérsékletű hulladékhő-hasznosító technológia a Carnot-hatásfok által meghatározott elméleti korlátok miatt csak a hulladékhő kisebb részét képes villamos energiává alakítani. Ezért alkalmazásuk csökkentheti ugyan a végső hőelvonási igényt, de azt nem szünteti meg.
7. Mi lehet a hosszabb távú megoldás?
Feltételezve, hogy a klímaváltozás következtében a tartós aszályos időszakok gyakoribbá válnak, és a Duna alacsony vízhozamai hosszabb időn keresztül fennmaradnak, hosszú távon indokolt lehet a jelenlegi hűtési rendszer felülvizsgálata és egy, a szélsőséges hidrológiai viszonyokhoz is alkalmazkodó hűtési koncepció kidolgozása.
Hosszú távon a folyóvízi hűtés, a száraz Heller–Forgó tartalék- vagy rásegítő hűtés, szükség esetén korlátozott nedves (hibrid) csúcshűtés, valamint a gazdaságosan hasznosítható hulladékhő kombinációja tűnik műszakilag a legvédhetőbb iránynak.
Egy ilyen rendszer kiépítése azonban rendkívül költséges, hosszú tervezési és engedélyezési folyamatot igénylő beruházás lenne.
Rövid távon ezért az elsődleges cél az lehetne, hogy a blokkok teljes leállítását – amennyiben a nukleáris biztonság ezt lehetővé teszi – lehetőség szerint elkerüljék, és szükség esetén szabályozott teljesítménycsökkentéssel biztosítsák az üzembiztonságot. A blokkok tartós vagy egyidejű leállítása ugyanis jelentős villamosenergia-ellátási, gazdasági és rendszerirányítási következményekkel járhatna.
Az így biztosított idő alatt lehetne részletesen kidolgozni és összehasonlítani azokat a műszakilag, gazdaságilag és környezetvédelmi szempontból is megvalósítható hűtési változatokat, amelyek hosszú távon alkalmazkodni tudnak a Duna csökkenő vízhozamához és emelkedő nyári vízhőmérsékletéhez.
Még egy kis érdekesség
Hogyan kapcsolódik mindez a mi szakmánkhoz, a CNC-forgácsoláshoz?
A hőelvonás alapösszefüggése ugyanaz a forgácsolásban, mint egy atomerőmű hűtésénél:
Q̇= ṁ *cp*ΔT
A víz fajhője körülbelül négyszer nagyobb, mint a levegőé, egy köbméter víz tömege pedig közel 800–850-szer nagyobb, mint ugyanekkora térfogatú levegőé.
A két hatás együtt azt eredményezi, hogy azonos térfogat mellett a víz több mint háromezerszer nagyobb hőmennyiséget képes elszállítani, mint a levegő.
Ezért, ha egy CNC-megmunkálás során kikapcsoljuk az emulziót, és kizárólag sűrített levegővel hűtünk, a szerszám és a munkadarab jóval gyorsabban felmelegszik. Ennek oka nem az, hogy a levegő rossz hűtőközeg, hanem az, hogy jóval kisebb a hőszállító képessége, ezért ugyanannyi hő elvezetéséhez sokkal nagyobb levegőtömeget kell átáramoltatni.
Természetesen vannak olyan megmunkálási technológiák – például egyes alumínium-, öntöttvas- vagy HSC-megmunkálások –, ahol a levegős vagy száraz forgácsolás kifejezetten előnyös lehet. Ezekben az esetekben azonban a keletkező hő mennyisége és a technológia sajátosságai lehetővé teszik a folyadékhűtés mellőzését.
Pontosan ugyanez a fizikai összefüggés jelenik meg a Paksi Atomerőmű hűtésénél is. Nem a Heller–Forgó rendszer működési elve a kérdéses, hanem az, hogy ugyanannyi – több gigawatt nagyságrendű – hő elvezetéséhez a levegőből óriási tömegáramot kell megmozgatni. Ez az oka annak, hogy a természetes huzatú Heller–Forgó hűtőtornyok rendkívül nagy méretűek.
A fizika tehát ugyanaz a CNC-gép mellett, mint egy atomerőműben – csak a hőmennyiség nagyságrendje különbözik.
