Vývoj malých reaktorů zrychluje. Úspěch zaručený nemají

Mezinárodní agentura pro atomovou energii ke konci loňského roku registrovala 70 konkrétních návrhů malých modulárních reaktorů (SMR – small modular reactors), které jsou většinou definovány jako sériově vyráběné reaktory s výkonem do 300 MW a s poloměrem ochranné zóny do 300 metrů.

Hlavním principem SMR je uložení celého primárního jaderného okruhu do jedné kompaktní nádoby, kterou lze od zbytku elektrárny po vyčerpání paliva oddělit a relativně snadno vyměnit za jinou. Klíčové komponenty a systémy, tedy reaktor, oběhová čerpadla, parogenerátory a často i kompenzátor objemu jsou přímo ve výrobních závodech kompletovány do jednoho celku a následně transportovány a instalovány v budované elektrárně.

Nejdále v jejich vývoji pokročily firmy z jaderných mocností, jejichž vlády pokrok v oblasti jaderných technologií různými způsoby přímo podporují. Týká se to USA, Ruska, Číny, Francie i Velké Británie. Technologie SMR vyvíjí rovněž Kanada, Jižní Korea, Indonésie, Argentina a Saudská Arábie.

Uchytí se v severní Americe?

Na jaře roku 2020 udělilo ministerstvo energetiky USA kalifornské společnosti Oklo povolení k zahájení testů rychlého neutronového mikroreaktoru Aurora s výkonem 1,5 MW. V srpnu 2020 se SMR další americké firmy NuScale Power stal prvním a zatím jediným projektem tohoto druhu na světě, který obdržel osvědčení národního úřadu pro jadernou bezpečnost, že splňuje všechny jeho bezpečnostní požadavky. NuScale Power předpokládá, že první elektrárnu složenou z dvanácti samostatných modulů, z nichž každý bude mít výkon 77 MW, spustí v Idahu v roce 2027.

Letos v březnu slíbila kanadská vláda 45 milionů USD (téměř jednu miliardu korun) na podporu vývoje 300 MW solného reaktoru společnosti Moltex Energy Ltd. a kanadský federální regulátor v současné době přezkoumává zhruba deset dalších návrhů SMR.

Kanada je každopádně z různých důvodů v poměrně dobrém postavení, aby podobný systém dotáhla do praxe. Tamní firmy nemají sice kapitálové možnosti například amerických protějšků, mají však poměrně výraznou politickou podporu a dlouholetou tradici domácího jaderného průmyslu.

Kanadský trh je velmi specifický a v jiných podmínkách by sázka na rozvoj malých modulárních reaktorů měla zřejmě menší naděje na úspěch. Nedávná analýza jejich zavedení v českých podmínkách, kterou vedl František Hezoučký, dospěla k závěru, že tato technologie by byla v důsledku nejméně několikanásobně dražší než klasické, velké reaktory chlazené a moderované lehkou vodou.

V Kanadě to ovšem na řadě míst nemusí platit, protože tam stále řeší budování zdrojů energie v odlehlejších oblastech. Výstavba velkých reaktorů je v takových oblastech z praktických důvodů nesmyslná, ať již proto, že mají příliš veliký výkon, nebo by doprava dílů do takových oblastí byla prakticky nemožná. Ekonomické výhledy mohou také samozřejmě změnit i dodávky tepla z reaktoru, zvláště pokud se podaří dodržet slibované parametry. Jak jsme již ale uvedli, jde zatím o nevyzkoušenou technologii. Nasazení musí předcházet demonstrace takového systému.

Zvažovaná podoba nadzemní části reakktoru společnosti Oklo nazývaného Aurora (foto Gensler)
Zvažovaná podoba nadzemní části reakktoru společnosti Oklo nazývaného Aurora (foto Gensler)

Zbylé jaderné velmoci (a Česko)

V dubnu schválila první projekt SMR o výkonu 125 MW také čínská vláda. Modul, který vychází z domácí technologie ACP 1000 má být v jaderné elektrárně Čchang-ťiang v provincii Chaj-nan uveden do provozu dokonce už v roce 2026. Rusko na konci roku 2019 připojilo k síti plovoucí jadernou elektrárnu Akademik Lomonosov se dvěma reaktory s celkovým výkonem 70 MW.

Francouzský energetický gigant EDF je lídrem národního francouzského konsorcia, které vyvíjí lehkovodní reaktor 170 MW navržený tak, aby se mohl stát náhradou středně velkých elektráren na fosilní paliva. EDF podle vedoucího její divize nových jaderných projektů Xaviera Ursata očekává, že po roce 2030 bude řada zemí potřebovat nahradit ropné, uhelné a případně plynové elektrárny, jejichž areály budou ideálním místem pro instalaci SMR. Základní konstrukce francouzského reaktoru má být dokončena příští rok a mezitím chce EDF přesvědčit vládu, aby už do roku 2030 umožnila výstavbu pilotního zařízení, které se stane referenčním vzorkem a odrazovým můstkem k obchodní expanzi.

Na vývoji SMR pracuje také české Centrum výzkumu Řež, které je součástí skupiny ČEZ. V lednu loňského roku získal jeho projekt malého modulárního reaktoru s označením Energy Well patent Úřadu průmyslového vlastnictví a nyní probíhá příprava na výstavbu experimentální jednotky.

Praktické zkušenosti s malými (pod 300 MW elektrického výkonu) reaktory jsou relativně omezené, byť rozhodně ne špatné. Ovšem zcela chybějí zkušenosti s jejich výrobou ve větším množství, ve kterém má být skryto kouzlo snižování cen tohoto typu jaderného zdroje. Před několika lety studie OECD totiž odhadovala, že bez sériové výroby je cena jednoho malého reaktoru na jednotku výkonu zhruba o 50 až 100 % vyšší než u velkých tlakovodních reaktorů.

Jedinou možností se zdát být jen výroba ve velkém, nic jiného nedává ekonomický smysl. Ta je možná ovšem pouze v případě, že se projekt neukáže příliš technologicky náročný, uvádění do provozu proběhne bez velkých komplikací a provoz sám bude bezproblémový.

Plovoucí elektrárna Akademik Lomonosov v Peveku (foto Rosatom)
Plovoucí elektrárna Akademik Lomonosov v Peveku (foto Rosatom)

Paradoxní realita

Všeobecně se totiž předpokládá, že největší naději na nasazení ve větším měřítku mají tzv. tlakovodní reaktory, tedy velmi zjednodušeně a nepřesně řečeno zmenšená varianta reaktorů, které dnes slouží ve velkých elektrárnách typu Temelína. Tato technologie je nejlépe známá, nejen výrobcům, ale i regulátorům. A to i v malém měřítku, protože tlakovodní reaktory se používají také v současných ponorkách či letadlových lodích (technická řešení jsou trochu jiná, protože určení je také jiné, ale to není v principu důležité).

Paradoxně, dnes je v praxi nasazen vlastně jen jediný typ, který by se dal označit za malý modulární reaktor – a ten patří do jiné kategorie než mezi tlakovodní reaktory. Jedná se o indický těžkovodní reaktor s výkonem 220 MW s označením IPHWR-220. Jde o reaktor s konstrukcí právě kanadského původu, který Indové v průběhu let vylepšili.

Dnes provozují 16 reaktorů této nebo odvozené konstrukce, které všechny používají jako palivo přírodní uran. Indie tak nemusí stavět závod na obohacování paliva pro své reaktory. To je v souladu s dlouhodobou koncepcí indické jaderné energetiky, která mimo jiné usiluje o energetické využití thoria. Tempo indického jaderného vývoje je ovšem spíše pomalejší.

Jaderná energetika v současné době pokrývá zhruba 10 % celosvětové spotřeby elektřiny. V provozu je 440 jaderných reaktorů s celkovou kapacitou přibližně 400 GWe v 32 zemích a na Tchaj-wanu. Zhruba 50 reaktorů v 16 zemích je nyní ve výstavbě, zejména v Číně, Indii, Rusku a Spojených arabských emirátech.

Světová jaderná asociace (WNA) v této souvislosti upozorňuje, že pro nadcházející dvě desetiletí neexistují žádné pevné scénáře uzavírání starých jaderných elektráren a výstavby nových zařízení. Odhady hovoří o tom, že do roku 2040 se uzavře 154 reaktorů, zatímco 289 elektráren bude uvedeno do provozu.

Související články

Vložit komentář...