Dne 8. června 2021 byla v Rusku zahájena výstavba nového, olovem chlazeného reaktoru BREST-OD-300. Jde o experimentální zařízení, které má otevřít nové způsoby efektivnějšího využití uranového paliva.

Z technického hlediska jde o rychlý reaktor chlazený tekutým olovem s tepelným výkonem 700 MW a elektrickým výkonem 300 MW. Aktivní zóna reaktoru měří 2,3 m v průměru a 1,1 m na výšku, obsahuje 16 tun nitridovaného paliva.

Energie bude pocházet z nitridovaného uran-plutoniového paliva, obohaceného na 13,5 %. To je výrazně vyšší míru obohacení než je standardní a jde o dražší a také z administrativního hlediska pro provozovatele náročnější řešení. Brest je ovšem především demonstrační zařízení, které by se nemělo nikdy využít ke komerční výrobě elektřiny.

Proč?

Stavba zařízení má jednoduchý důvod. Má hledat způsob, jak využít výrazně vyšší část energie ukryté v uranu. Klasické reaktory mohou pracovat s uranem 235. Brest a další podobná zařízení si ovšem mají v podstatě vyrábět své palivo z podstatně hojnějšího izotopu uran 238, který tvoří zhruba 99,3 procent uranu na Zemi. Mají tedy obrovský potenciál pro recyklaci jaderného paliva, protože jej mohou používat opakovaně bez nějakých fyzikálních omezení.

Klasické reaktory využívají toho, že neutrony s velmi nízkou rychlostí, blízkou rychlosti jejich tepelného pohybu, mají velmi vysokou pravděpodobnost záchytu uranem 235 a jeho štěpení. Při štěpení uranu se uvolňuje několik neutronů, které pak mohou štěpit další jádra uranu, a rozběhne se tak řetězová štěpná reakce.

Tyto neutrony však mají relativně vysokou energii a na tepelné rychlosti se musí zpomalovat srážkami s jádry moderátoru. Nejvíce energie mohou při srážce předat lehkým jádrům. Jako moderátor se tak často využívá voda (lehký vodík a kyslík) nebo uhlík (jako v Černobylu). V klasickém reaktoru tak stačí poměrně nízký tok neutronů k tomu, aby se zajistil stabilní průběh řetězové reakce.

V rychlém reaktoru se neutrony vzniklé ve štěpení nemoderují a využívají se ke štěpení přímo. Proto musí být v tomto reaktoru velmi intenzivní tok neutronů, aby zde probíhala stabilní řetězová reakce. Uran 235 má lichý počet neutronů a po zachycení dalšího neutronu se tento spáruje s přebývajícím lichým a uvolní se dostatek energie na rozštěpení jádra uranu. U uranu 238 energie uvolněná záchytem neutronu k rozštěpení jádra uranu nestačí. Aby se dal využívat v reaktorech i uran 238, musí se záchytem neutronu a následnými dvěma rozpady beta přeměnit na plutonium 239, které má lichý počet neutronů a může sloužit jako palivo.

Palivo pro Brest-OD-300 (foto Rosatom)
Palivo pro Brest-OD-300 (foto Rosatom)

Proces přeměny uranu 238 na plutonium 239 probíhá i v klasických reaktorech. Tam ovšem kvůli nízkému toku neutronů jen omezeně. Naopak v rychlých reaktorech se při správné konfiguraci díky intenzivnímu toku neutronů může vyrobit více plutonia 239, než se ho ve formě paliva spotřebuje. Pak se mluví o množivých reaktorech. Ty by mohly umožnit využít veškerý energetický potenciál uranu i thoria a zajistit provozování jaderné energetiky na tisíciletí. Efektivněji by dokázaly spalovat i transurany, které jsou nejproblematičtější složkou vyhořelého paliva, a značně by tak snížily objem i nebezpečnost jaderného odpadu, který by se ukládal do trvalého podzemního úložiště.

Vyšší hustota štěpení, která je v rychlých reaktorech potřeba, vede k vyšší hustotě produkce tepla a zvyšuje nároky na efektivitu chlazení. Proto se u některých rychlých reaktorů využívá k chlazení tekutých kovů, sodíku (například také ruského BN-800, ale i dalších) či olova jako v případě zařízení Brest. Olovo má z tohoto hlediska tu výhodu, že nereaguje ze vzduchem.

Z konstrukčního hlediska se tedy od vyýrazně liší od běžných reaktorů. Olovo je 11krát těžší než voda, potrubí a další součásti tedy musejí mít naprosto jiné parametry než chladicí okruhy běžných reaktorů. Zároveň ovšem reaktory chlazené kovem mohou pracovat s výrazně nižším tlakem, v podstatě podobným atmosférickému. Konstrukce tlakové nádoby a dalších systémů je tedy jednodušší a levnější. Údajně je lze od běžných reaktorů poznat i poklepem: jeho stěny jsou totiž podstatně slabší než u klasických tlakovodních reaktorů.

V komplexu

Reaktor je součástí většího komplexu ODEK, který má za cíl ověřit v praxi všechny technologie nezbytné pro recyklaci a použití přepracovaného jaderného paliva. V roce 2018 byly dokončeny stavební práce na lince, který bude bude vyrábět palivové soubory pro reaktor BREST-OD-300. Dále bude postavena linka na přepracování použitého paliva, která bude rozebírat palivové soubory a získávat z nich využitelné materiály.

Stavební povolení pro energetický blok s reaktorem Brest bylo vydáno 10. února 2021 a nyní na něj navazuje zahájení betonáže základů reaktorové budovy. Práce probíhají v areálu podniku SCHK (Sibirskij chimičeskij kombinat), který se zabývá obohacováním uranu a přepracováním použitého jaderného paliva a tvoří součást Rosatomu.

Komplex ODEK (foto Rosatom)
Model komplexu ODEK, ve kterém se mají ověřovat technologie nezbytné pro recyklaci a použití přepracovaného jaderného paliva (foto Rosatom)

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.

V předchozí části našeho textu jsme popsali poměrně málou známou historii jaderných zdrojů pro vesmírné projekty zhruba do konce studené války. V této části se budeme věnovat současným snahám, kterým dominuje tentokrát výzkum pro americkou agenturu NASA.

Americká naděje

Vzhledem ke známým problémům Ruska a celkové relativní slabosti jeho ekonomiky asi není překvapení, že v zemi konstruktérů Sputniku jaderný kosmický program de facto skončil. I přesto, že ruská kosmická agentura Roskomos čas od času vyšle do světa zprávu, že se chystá pokračování vývoje jádra pro použití v kosmu, reálných nových výsledků jsme se od něj od 90. let nedočkali.

To dlouho platilo i pro tradičního rivala Ruska v kosmickém výzkumu, Spojených státech. Američané vyslali do vesmíru pouze jeden jediný pokusný reaktor, který fungoval zhruba měsíc a půl. USA měly i program vývoje jaderných kosmických pohonů, který v 60. a částečně i 70. letech spolykal 100 milion dolarů z veřejného rozpočtu, ale neměl žádný praktický výsledek.

NASA tak měla s jadernou technologií špatné zkušenosti a nové projekty v tomto oboru neměly prakticky žádnou šanci na úspěch. „Měl jsem chuť odejít jinam, i když jsem tomuto oboru věnoval celý svůj život,“ vzpomínal v minulém roce na nedávnou minulost jaderný fyzik David Poston z laboratoří v Los Alamos.

Práce na přípravě prototypu reaktoru Kilowpower o výkonu 10 kW (kredit NASA)
Práce na přípravě prototypu reaktoru Kilowpower o výkonu 10 kW (kredit NASA)

Právě jeho týmu se nakonec podařilo odpor NASA ovšem zlomit – a to především spořivostí. Poston a spol. si vybrali u kolegů z laboratoře a jiných pracovišť všechny „protislužby“, na které si vzpomněli, nadělali spoustu nových podobných „dluhů“. Díky tomu se jim s téměř zanedbatelnými náklady (řádově za miliony korun) podařilo sestavit experiment, ve kterém v roce 2012 ukázali hlavní součástky jaderného reaktoru nové generace.

Na základě tohoto výsledku pak dostali již zajímavějších 25 milionů dolarů (tj. půl miliardy korun), postavili první americký reaktor pro využití ve vesmíru za posledních několik desetiletí. Doslova tak zvzkřísili z mrtvých americký jaderný kosmický program.

Díky, mistře Stirlingu

Jejich zařízení nese název Kilopower. Tak jako starší sovětské kosmické reaktory je konstrukčně velmi jednoduché, ale v řadě důležitých ohledů však u něho došlo k doslova revolučním vylepšením. Klíčovým rozdílem je výrazně vyšší účinnost při výrobě elektřiny, která se pohybuje o řád výše než v případě předchozích sovětských reaktorů: okolo 20 procent.

Hlavní roli v tom hraje nový systém přeměny tepla v elektřinu. Teplo z reaktoru vyvádí tepelná trubice, jež ho předává do systému na výrobu elektřiny, který nikdy předtím v reaktoru nebyl využitý, do tzv. Stirlingova motoru.

To je velmi jednoduchý uzavřený motor, který si s okolím vyměňuje pouze teplo. Píst se v něm pohybuje díky změnám teploty plynu, který je pevně uzavřen v motoru. Stirlingův motor má různé podoby, ale můžete si ho představit jako pístový motor, který má „teplou“ a „studenou“ část. Rozdíly teplot způsobují změnu objemu plynu v motoru, to rozpohybuje píst, a tak se teplo mění na mechanický pohyb.

Ukázka Stirlingova motoru v chodu (kredit Paul U. Ehmer, CC 3.0)
Ukázka Stirlingova motoru v chodu (kredit Paul U. Ehmer)

Stirlingovy stroje se z různých důvodů nedočkaly takového rozšíření jako parní stroje, které vznikly zhruba ve stejné době. Ovšem na rozdíl od parních strojů zájem o jejich využití přetrvává dodnes. Teoreticky může být jejich účinnost poměrně vysoká, navíc se mohou využít i tam, kde se jiné motory s otevřeným cyklem využít nedají, například právě ve vesmíru. Nová generace Stirlingových motorů nevznikala primárně pro Kilopower, ten – a samozřejmě také jiné kosmické jaderné reaktory – z tohoto pokroku ovšem může velmi výrazně profitovat.

Přestože se v poslední době zdá, že první zkoušky proběhnou s vysoce obohaceným palivem, původní návrhy počítaly s nízko i vysoce obohaceným palivem (samozřejmě reaktor musí být konstruovaný v každém případě trochu jinak, ale oba návrhy jsou připravené). Využití nízko obohaceného paliva zvýší hmotnost, na druhou stranu například s takovým palivem mohou nakládat i běžné komerční subjekty a nepodléhá stejné kontrole jako „zbraňový“ uran, který využívá verze s obohaceným palivem.

Reaktor má snadno regulovatelný výkon, je pasivně bezpečný (tedy měl by se chladit bez potřeby dodávek energie) a jeho výkon se „přirozeně“ reguluje podle odběru. Reaktory je možné stavět v různých velikostech, ve hře jsou varianty s výkonem od 1 do 10 kW.

V reálném provozu by měl dodávat stálý výkon více než 10 let, prakticky bez ohledu na okolní podmínky. Největší problém pro něj představuje asi zvýšená teplota. Systém se musí zbavovat přebytečného tepla, což se děje s pomocí radiátoru, který na přímém slunečním záření samozřejmě funguje hůře než ve stínu. V oblastech blízko Slunce je takový systém nepraktický, v extrémních případech by mohl být zcela nepoužitelný.

Konec druhé, závěrečné části textu. První část najdete na této stránce.

Až se jednou lidé vydají na Mars, co bude zdrojem energie pro jejich přístroje a zařízení? Nemluvíme teď o samotné raketě, nýbrž přehršli elektronického i mechanického vybavení, které s sebou ponese.

První kandidátem by se mohla zdát, že nejvhodnějším kandidátem je energie Slunce. Fotovoltaické panely se ve výzkumu vesmíru používají běžně a v řadě aplikací se velmi osvědčily. Samy o sobě ovšem nestačí.

Solární energie potřebuje zálohu. Nejen střídání dne a noci, ale i mnohadenní písečné bouře, jsou překážky, se kterými si solární energetika neví rady. Problém by vyřešily baterie, ovšem dopravit kilogram nákladu na Mars stojí dnes v nejlepším případě řádově miliony korun.

Pokud to tedy skutečně v dohledné době bude lidstvo myslet s „dobýváním“ Rudé planety vážně, mělo by zvažovat i další alternativy. Jednou takovou by mohly být jaderné reaktory. Částečně i proto, že se – byť se to o nich málo ví – ve vesmíru již osvědčily.

Snímek z testu reaktoru Kilopower připravovaného NASA. Konkrétně záběr pochází ze zkoušky přenosu tepla pomocí pasivního systému teplovodných trubek s tekutým sodíkem při pracovní teplotě více než 800 ˚C. (foto NASA Glenn)
Snímek z testu reaktor Kilopower připravovaného NASA. Konkrétně záběr pochází ze zkoušky přenosu tepla pomocí pasivního systému teplovodných trubek s tekutým sodíkem při pracovní teplotě více než 800 ˚C. (foto NASA Glenn)

Slabá generace

Na oběžných drahách kolem Země se totiž v současné době pohybují zhruba tři desítky vyloužilých jaderných reaktorů. A skutečně nemluvíme o radioizotopových zdrojích, jaké mají třeba sondy Voyager (o nich více v boxíku na stránce), ale o reaktorech, ve kterých probíhala štěpná reakce. Všechny reaktory nad našimi hlavami byly postaveny za studené války. Většinu z nich tvoří reaktory typu známého jako BES-5 (či „Buk“) na palubách dnes již vysloužilých sovětských špionážních družic.

Palivem pro jejich reaktory byl vysoce obohacený uran (90 procent tvořil aktivní izotop 235U), kterého bylo na zhruba od 30 do 45 kilogramů. Při hmotnosti 900 kilogramů reaktor vyráběl 100 kilowattů tepelné energie. Elektřina se z tepla vyráběla velmi neúčinně: využila se necelá dvě procenta. Na Zemi v reaktorech používáme turbíny, které mají účinnosti kolem 40 procent.

Ovšem ve vesmíru je zapotřebí něco jednoduššího než turbína. První, co konstruktéři mohli reálně použít, byla přímá přeměna tepla na elektřinu pomocí termoelektrického jevu. Ten využívá speciální polovodičový okruh, jehož jedna část je v teple (u jádra reaktoru) a druhá v chladu (chlazena s pomocí radiátoru, který vyzařuje teplo z okruhu do vesmíru). Čím větší je rozdíl v teplotách mezi oběma stranami, tím větší se vytváří napětí.

V případě Buku byl elektrický výkon Buku zhruba od 1,3 do 4 kW. V provozu mohl vydržet maximálně půl půl roku, v praxi to častěji bylo něco mezi čtyřmi až pěti měsíci – i z toho je patrné, že šlo o ryze vojenské zařízení, u kterého byly náklady a efektivita druhotné.

Dnes jsou reaktory odstaveny na tzv. parkovacích drahách zhruba necelých tisíc kilometrů nad povrchem, kde by měly zůstat ještě nejméně tisíce let – a v té době již jejich náklad nebude prakticky aktivní.

Trosky Kosmosu 954
Jedna ze sovětských špionážních družic s jaderným pohonem Kosmosu 954 se v lednu 1978 zřítila na území Kanady. Byl z toho menší diplomatický incident, který nakonec vyřešila alespoň částečně sovětská platba za práce spojené s vyhledáváním a likvidací materiálu. Na snímku je největší nalazený kus Kosmosu 954, který dostal přezdívku „paroží“. Šlo o součást řídícího systému reaktoru – trubkami se do něj spouštěly řídící tyče, které zpomalily štěpení. „Parohy“ nebyly nijak výrazně radioaktivní. Snímky jsou tak dramaticky barevné, protože díl obsahoval původně zhruba 50 kilogramů nápadně zbarvaného hydroxidu lithného, který zřejmě chránil elektroniku na palubě satelitu před radiací z reaktoru. (foto zpráva GEOSCAN)

Zlepšíme se!

Vývoj Bukem neskončil. SSSR do vesmíru v roce 1987 dostal i pokročilejší typ označovaný jako TOPAZ. Šlo o reaktor chlazený tekutým kovem (konkrétně slitinou sodíku a draslíku) s pracovní teplotou zhruba 610 °C (maximální teplota v aktivní zóně mohla být až třikrát vyšší). Vysoká teplota se využila při výrobě elektřiny, pomocí tzv. termionické přeměny.

Tento jev byl v roce 1893 objeven v Edisonových laboratořích, když jeho spolupracovníci zjistili, že některé materiály při velmi vysokých teplotách uvolňují elektrony, a de facto tedy přímo vyrábí z tepla elektřinu. Účinnost je o něco vyšší než u termoelektrických článků, ovšem pouze pokud jsou teploty dostatečně vysoké. Vyvinout materiály, které splní všechny nároky včetně odolnosti proti radiaci, není triviální a Sověti v tom ve své době velmi zajímavě pokročili.

Maketa jaderného reaktoru TOPAZ
Maketa jaderného reaktoru TOPAZ, který se do vesmíru dostal ve dvou exemplářích v druhé polovině 80. let. Maketa je umístěna v Polytechnickém muzeu v Moskvě. (foto собственная работа)

Díky zvýšení účinnosti výroby elektřiny na zhruba pět procent se snížila hmotnost celého reaktoru i paliva na palubě. TOPAZ s pouze 12 kilogramy uranového paliva dodával 5-10 kW údajně až po dobu jednoho roku při celkové hmotnosti 320 kilogramů.

Existovala již zmíněná vylepšená varianta TOPAZ-II, kterou pohřbil kolaps SSSR. Šlo o větší zařízení s 27 kilogramy paliva a celkovou hmotností kolem jedné tuny, které mělo zhruba stejné výkony (vyrábělo 135 kW tepla, 6 kW elektrických), ale mohlo pracovat až tři roky. V 90. letech krátce žila naděje, že by mohly letět ve spolupráci s cizinou, dokonce se několik zařízení na Západě intenzivně testovalo, údajně úspěšně. Let se ovšem žádný nekonal.

Inspirace ovšem ani v západních zemí nezapadla. Praktické pokroky v posledních letech nakonec učinily týmy v USA pod kuratelou NASA. O tom více v další části článku.

Maďarsko je nyní šestou evropskou zemí, která plánuje urychlit svůj původní plán na odstavení uhelných elektráren. V září 2019 totiž maďarský prezident János Áder na klimatickém sumitu v New Yorku oznámil, že země by skončit se spalováním uhlí v elektrárnách do roku 2030. Růst měla kapacita jádra, výrazně by se měl zvýšit i příspěvek solárních elektráren. V daném roce se tak měloaž 90% elektřiny vyrábět z bezemisních zdrojů.

Ovšem v posledním březnovém týdnu roku 2021 státní tajemník pro ekonomiku, energie a klimatickou politiku, Attila Steiner, během setkání aliance Powering Past Coal (PPCA) mluvil o mnohem ambicióznějších cílích. Podle něj by se mělo Maďarsko plně vzdát uhlí už do roku 2025.

Co se změnilo? Nejdůležitější zřejmě bylo, že Maďarsko získalo podporu z evropského Fondu spravedlivé transformace na odstavení uhelné elektrárny Matra o instalovaném výkonu 884 MW. Jinak se počítá ovšem především s centrální rolí jaderné energie.

Maďarsko má čtyři jaderné reaktory, které uspokojují přibližně polovinu poptávky po elektřině v zemi. V roce 2018 byl podíl jádra na výrobě elektřiny 49 % (dalších 23 % dodávaly plynové elektrárny a 15 % vyráběla uhelná energetika).

Maďarské jaderné reaktory jsou umístěny v lokalitě Pakš, přibližně 100 km jižně od Budapeště. Zde jsou provozovány čtyři bloky ruských tlakovodních reaktorů VVER-440. Bloky byly spouštěny mezi lety 1982 a 1987 s plánovanou životností 40 let. Bloky bude možné provozovat i po dovršení jejich plánované životnosti, konkrétně čtvrtý blok získal povolení k provozu až do roku 2037 a podle současného plánu mají být bloky 1 a 2 odstaveny v letech 2032 a 2034.

Maďarsko a Rusko podepsaly v roce 2014 mezivládní dohodu o výstavbě dvou reaktorů VVER-1200 v lokalitě Pakš. Rusko poskytlo Maďarsku půjčku v hodnotě 10 miliard euro, které pokryjí 80 % nákladů projektu známého jako Pakš II. V listopadu minulého roku schválil maďarský regulační úřad pro energetiku a veřejné služby plán společnosti Atomerőmű Zrt na výstavbu dvou nových bloků v lokalitě Pakš. Nyní se čeká na vydání povolení k výstavbě od maďarského dozorného orgánu.

Polská flotila

V Evropě na uhlí nejzávislejší zemí je Polsko. I to však v příštích několika desetiletích přejít hlavně k jiným zdrojům energií, a to jak zdrojů obnovitelných (především fotovoltaika a vítr). V roce 2040 by měl podíl místo cca 75 procent jako v roce 2019 klesnout na 11 až 28 % do roku 2040 v závislosti na ceně emisních povolenek.

Významným faktorem má být stavba hned několika jaderných elektráren. Do roku 2043 bych země měla údajně provozovat šest jednotek, tedy cca mezi 6 a 9 GW instalovaného výkonu (to by stačilo na pokrytí zhruba 10 procent spotřeby). Podle plánů polské vlády by první jaderný blok měl být postaven v Gdańsku a jeho provoz se očekává už v roce 2033. Druhý jaderný blok bude s největší pravděpodobností postaven v lokalitě Belchatów.

Na rozdíl od Maďarska se ovšem Polsko chce opírat o úplně jiné dodavatele – tím hlavním by měly být možná USA. Jednoznačně prevefuje geopolotické zřetele a ruské dodavatele nechce přizvat. Americká a polská diplomacie se údajně intenzivně zabývají debatami kolem dalšího vývoje polského programu civilní jaderné energetiky. Spojené státy mají nyní 18 měsíců na přípravu jak technologie, tak finanční nabídky na výstavbu jaderných elektráren v Polsku.

Společnost ČEZ vyhlásila nové zadávací řízení na dostavbu horkovodu z Temelína do Českých Budějovic. Horkovod měl začít dodávat teplo do Českých Budějovic na přelomu loňského a letošního roku. Od konce loňského roku ale práce na projektu stojí.

Po únorovém úpadku firmy Tenza, která horkovod stavěla od března 2019, zbývá dokončit 11 z 26 kilometrů. Nového dodavatele stavby za víc než 1,4 miliardy Kč chtějí energetici vybrat letos na podzim, řekl mluvčí Temelína Marek Sviták.

Při výběru nového dodavatele musí ČEZ postupovat podle zákona o zadávání veřejných zakázek. Zájemci mají na přihlášku 30 dní, musí mít kromě jiného zkušenosti s podobným typem staveb. „Vyhlášení výběrového řízení je aktuálně jedinou možností, kterou nám legislativa umožňuje,“ uvedl Sviták. Tendr bude vícekolový.

ČEZ vypsal zadávací řízení poté, co se půl roku zkoušel s firmou Tenza domluvit. Její vedení na konci února vyhlásilo úpadek. Problémy s insolvencí Tenzy mají také Teplárny Brno, pro které měla vyměnit parovody za horkovody v Brně Poříčí. Ani zde Tenza projekt nedokončí a Teplárny budou řešit výběr nového zhotovitele.

Práce na horkovodu zastavila Tenza v závěru loňského roku. Důvodem byly problémy, které společnost zdůvodnila hlavně pandemií koronaviru a s tím spojeným odkladem plateb. Z 26 kilometrů potrubí předala společnosti ČEZ 15 kilometrů. Problémy zaviněné úpadkem Tenzy evidují i její subdodavatelé: Česká televize v březnu týden uvedla, že nedostali zaplaceno zhruba 300 milionů korun. ČEZ uplatňuje po firmě Tenza pohledávku přes miliardu Kč, firma navíc dluží i bankám; Komerční banka eviduje pohledávky v řádech stovek milionů, jak vyplývá z insolvenčního rejstříku.

Na Budějovice

Temelínské teplo by mělo pokrýt 30 % výroby tepla pro České Budějovice, zbytek zajistí městská teplárna z vlastních zdrojů. Temelín městu ročně dodá 750 TJ tepla, hlavně pro sídliště Vltava, Šumava, Máj a Pražské předměstí. Díky temelínskému teplu bude moci Teplárna České Budějovice snížit spotřebu uhlí až o 80 tisíc t ročně. Nejen z hlediska emisí, ale také vzhledem k nepříliš jasným vyhlídkám v zásobování uhlím na českém trhu lze takový krok považovat za naprosto racionální. Smlouvu o dodávkách podepsalo město se společností ČEZ v prosinci 2018, teplo by měl Temelín Budějovicím dodávat nejméně 20 let.

Do Českých Budějovic bude proudit voda o teplotě 140 stupňů, k jejímuž ohřevu se využije část páry pro turbínu. Teplovod tedy nevyužívá odpadního tepla z elektrárny. V tomto okruhu jsou příliš nízké teploty pro daný účel: voda proudící do chladírenských věží má teploty pouze kolem 30 stupňů.

Plán propojit elektrárnu s krajským městem se poprvé objevil v polovině 80. let 20. století. Projektanti s ním počítali ještě v době, kdy se elektrárna začala v roce 1987 stavět. V rámci projektu se uvažovalo o vývodu zmiňovaného odpadního tepla z Temelína, které se pro teplovod nehodí. Mělo se využít v bezprostředním okolí elektrárny, například na vytápění velkoprostorových skleníků. Plán tehdy měl ztroskotat na nezájmu místního zemědělského družstva.

O teplovodu se neuvažovalo pouze v Temelíně, ve hře svého času byla také varianta stavby teplovodu z Dukovan do Brna. Teplovod měl měřit zhruba 42 km a vedl by podstatně složitějším terénem s poměrně značnými výškovými rozdíly. Jednalo se tedy o náročnější stavbu s uvažovanou cenou miliard korun v cenách z 90. let.

Česká vláda rozhodla v březnu o dalším kroku ve výstavbě nového bloku Jaderné elektrárny Dukovany. Rozhodnutí je to ovšem opravdu jen částečné a do celého procesu vnáší další nejistotu: volba se do značné míry přesunuje na další vládu.

Vláda do celého procesu vložila další, nečekaný krok: „Na základě diskuse se zástupci investora (tím je ČEZem vlastněná firma Elektrárna Dukovany II, pozn.red.), bezpečnostních složek nebo politických stran jsme se rozhodli uskutečnit před zahájením samotného tendru ještě fázi takzvaného Bezpečnostního posouzení. Finální rozhodnutí bude na příští vládě, která díky tomuto postupu bude mít maximum informací,“ řekl Havlíček.

MPO nyní osloví vybrané zájemce, aby do konce listopadu letošního roku předložili souhrnné informace, jak budou naplňovat bezpečnostní požadavky na dodavatele nového jaderného zdroje. Především půjde o strukturu, v jaké hodlají podávat nabídku, nebo vlastnickou strukturu hlavního dodavatele a členů konsorcií, včetně finančních ukazatelů. Stanovený termín je až po volbách do Poslanecké sněmovny, které se uskuteční 8. a 9. října.

Model financování nového jaderného bloku v Dukovanech na Třebíčsku zhruba za šest miliard eur (přibližně 162 miliard korun) schválila vláda loni. Podle ministerstva Česko v tendru neosloví čínského zájemce, společnost CGN. Zůstávají čtyři uchazeči – francouzská EdF, jihokorejská KNHP, kanadsko-americký Westinghouse a také ruský Rosatom, jehož možnou účast v tendru kritizuje část opozice.

Schéma jaderné elektrárny Dukovany
Schéma jaderné elektrárny Dukovany (foto ČEZ)

Informace získané do konce listopadu od zájemců podle ministerstva ČEZ následně předloží vládě, a ta rozhodne, kteří uchazeči budou přizváni a vyzváni k předložení nabídek v rámci výběrového řízení. Pro zpracování souhrnné informace týkající se naplnění bezpečnostních požadavků budou uchazeči mít možnost seznámit se s detailní technickou specifikaci požadavků zadavatele na nový jaderný zdroj, vycházející z předběžné dokumentace k výběrovému řízení. To jim umožní zahájit i přípravu na samotný tendr, uvedlo ministerstvo průmyslu.

K čemu to?

Rozhodnutí evidentně zaskočilo jak větší část zbylé politické scény, tak i odborníci. Předsedkyně Státního úřadu pro jadernou bezpečnost Dana Drábová pro ČTK řekla, že krok ji přijde nestandardní a ne zcela pochopitelný: „Z hlediska kritického pohledu bezpečnostní komunity jsou na tom Rusko a Čína úplně stejně,“ uvedla pro ČTK Chápala by proto, pokud by Česko oslovilo všech pět zájemců včetně Ruska a Číny, nebo pokud by nepřizvalo obě tyto země.

Rozhodnutí podle zjištění Respektu a Aktuálně.cz v dopise bezpečnostní radě státu kritizoval jaderný zmocněnec Jaroslav Míl. Podle zjištění novinářů konkrétně kritizoval to, že bezpečnostní dotazník bude zaslán i Rosatomu. V dopise, který novináři mají mít k dispozici, Míl údajně uvádí, že počítal s původně s tím, že stát bude postupovat dle jednání, které 11. března vedl ministr průmyslu Karel Havlíček. To s rozesíláním bezpečnostního dotazníku ani zadávací dokumentace nepočítalo.

Ministr Havlíček následně podle usnesení, které mají redakce k dispozici, navrhl vládě Mílovo odvolání. Hlavní důvodem mělo být, že Míl nemá bezpečnostní prověrku. Ta původně pro pozici nebyla podmínkou. Ještě tentýž den odpoledne Havlíček oznámil, že vláda Míla skutečně odvolala. Agenda zmocněnce má být přesunuta pod ministerstvo průmyslu.

Z reakce politiků jiných stran je zcela zjevné, že zařazení „bezpečnostního posouzení“ neexistuje jasný a široká politická shoda. Jediné, co zřejmě většinu politických stran spojuje, že nemají jasnou představu, co se bude dít dále. Což u tak dlouhodobého a náročného projektu představuje značné riziko.

Načíst další