Když se na konci loňského roku, přesně 27. prosince, zaklaplo víko nad prvním reaktorem v čínské elektrárně v Š’-tao-wanu (anglický přepis Shidaowan), nebyla to žádná dramatická událost. Ale přesto těch 80 t kvalitní oceli – a hlavně to, co se skrývá pod nimi – představuje zatím nejkonkrétnější náznak budoucnosti jedné možné vývojové větve jaderné energetiky. Budoucnosti, která by snad mohla být všestrannější a levnější než dnešek. elektrárně budou stát dva malé reaktory, každý s výkonem něco kolem 200 MW tepla, které dohromady mají roztáčet jedinou turbínu. Ta využije se zhruba poloviční účinností vyprodukované teplo k výrobě elektřiny a do sítě tak má dodávat maximálně zhruba 210 MW elektrického výkonu. Čína si na tomto zařízení chce vyzkoušet hned dvě zajímavé technologické novinky: méně tradiční reaktor pracující s vysokou teplotou a také možnosti „skládaných“ elektráren. Nalo žený oblázky Reaktor označovaný jako HTR-PM (anglicky High Temperature Gas Cooled Reactor – Pebble-Bed Module, tedy zhruba „plynem chlazený vysokoteplotní reaktor s ‚oblázkovým‘ palivem“) používá jako palivo uran, přesněji řečeno oxid uraničitý, s obohacením 8,5 %, což je přibližně dvojnásobná hodnota než u běžných komerčních reaktorů (včetně českých). Ještě nezvyklejší je, že palivo se do reaktoru nenakládá v podobě tyčí, nýbrž malých kuliček o průměru 6 cm. Právě proto se o tomto typu reaktoru občas hovoří jako o „oblázkovém“ (doslovný překlad anglického „pebble reactor“). V jednom jediném reaktoru v Š’-tao- wan má takových kuliček být nasypáno zhruba čtvrt milionu. Velkou výhodou této formy paliva je možnost průběžné výměny paliva za chodu reaktoru. Můžete si jednoduše představit, že reaktor je jakési velké silo, do kterého se shora sype čerstvé palivo a dole vypadává vyhořelé (ale stále radioaktivní, takže se musí ukládat do meziskladu). Cesta jednoho „oblázku“ reaktorem trvá přitom řádově měsíce. Každý oblázek v čínském reaktoru obsahuje 7 g uranu, většinu objemu kuličky totiž tvoří grafit. Ten nejen fyzicky chrání a drží pohromadě samotné palivo a vznikající jaderný odpad, ale také bude sloužit ke „zpomalování“, odborně řečeno moderování neutronů, které z rozpadajících se jader létají. Obecně totiž platí, že neutrony odlétají z rozbitých jader tak rychle, že mají jen malou šanci zasáhnout další atom paliva. Udržet reakci v jaderném reaktoru tedy není jednoduché, pokud nechcete používat vysoce obohacené palivo (což s sebou nese například velká bezpečností rizika) nebo postavit opravdu neprakticky velký reaktor. Většina reaktorů (ne všechny, ale to teď není důležité) tedy obsahuje právě i moderátor, tedy materiál, o jehož atomy se neutrony vzniklé při reakci „zbrzďují“. V případě nejběžnějších tzv. tlakovodních reaktorů k tomu slouží právě voda, ale grafit se v minulosti už také mnohokrát používal; známým příkladem je například „černobylský“ reaktor typu RBMK. Čím tepleji, tím lépe Ale byť v Černobylu způsobila ohromné problémy hořlavost grafenu, velkou výhodou tohoto materiálu je i to, že snáší vysoké teploty, při kterých by HTR- PM měl pracovat (jeho vnitřek je samozřejmě hermeticky uzavřen a atmosféra neobsahuje kyslík). Teplota v pracovním reaktoru by se měla pohybovat kolem 1 000 °C, což dnes nejrozšířenější moderátor (vodu) samozřejmě vylučuje. Voda ovšem v tlakovodních reaktorech neslouží pouze jako moderátor, slouží také jako chladič, který odvádí vznikající teplo z aktivní zóny reaktoru ven a k turbínám. (Podle typu reaktoru buď přímo k turbínám, nebo jen do tepelného výměníku, ve kterém se ohřívá médium pohánějící pak turbínu v odděleném okruhu.) To musí tedy u čínského modulárního reaktoru obstarat jiná látka, v tomto případě helium. Helium je sice poměrně drahé, ale má celou řadu dalších výhod. Jako inertní plyn nereaguje s materiály v reaktoru dokonce ani při takto vysokých teplotách – a ani při případných vyšších teplotách po eventuální nehodě. To z hlediska životnosti i bezpečnosti jsou kladné body, a tak i helium už zažilo svou jadernou premiéru dávno před reaktorem HTR-PM. Dohromady použité materiály poskytují zajímavé možnosti, které u komerčních reaktorů nenajdeme. Jde především o vysokou pracovní teplotu, která nejen zvyšuje relativní účinnost přeměny tepla v elektřinu (50 % je nadprůměrné číslo), ale také otevírá nové možnosti využití. Často se zmiňuje možnost výroby vodíku z vody pomocí tzv. jód- sirného procesu, který vyžaduje teploty právě kolem 1 000 °C. Nejsme si jisti, zda nejde spíše o nereálný sen spojený s tzv. vodíkovou ekonomikou, protože práce s reaktivními sloučeninami při tak vysokých teplotách není jednoduchá a klade velké nároky na používané materiály, ale samozřejmě se můžeme plést. Zdroj s maximální výstupní teplotou kolem 1 000 °C by ovšem samozřejmě mohl najít i jiné využití, například v petrochemii, metalurgii, snad i při odsolování mořské vody atp. A zastánci konceptu také připomínají, že reaktory by mohly nahradit dnešní uhelné elektrárny třeba pro vytápění domácností. Ale to už je jednoznačně otázka peněz. Kde na to vzít a nekrást Plynem chlazený reaktor tohoto typu má i další výhody, například je možné u něj poměrně jednoduše regulovat výkon v rozmezí řádově desítek procent, ale má i své nevýhody: a jednou je cena. Vysoké teploty vyžadují například extrémně kvalitní materiály i zpracování. Cena je přitom i tak velkou bolestí současné jaderné energetiky. Právě kvůli ní těžko konkuruje jiným zdrojům i v zemích, které jsou jinak jejímu používání nakloněny. Projekt Š’-tao-wan by tento problém chtěl vyřešit způsobem, který – stejně jako chlazení heliem či oblázkové palivo – navrhovali či zkoušeli jiní, ale zatím nikdo neuspěl. Reaktory HTR-PM by se měly vyrábět sériově. V Š’-tao-wanu zatím mají stát pouze dva, snad už během dvou let by měly začít stavět větší celky, ve kterých jednu turbínu má pohánět šest malých reaktorů, takže dohromady budou mít výkon zhruba 600 MW elektrických. Pokud se tak opravdu stane, čínské reaktory HTR se stanou prvním skutečně existujícím příkladem dlouho slibované třídy tzv. malých modulárních reaktorů. (Malé jsou reaktory s výkonem pod 300 MW, modulární znamená, že se dají jednoduše skládat do bloků.) Uvidíme, zda bude také prvním úspěšným příkladem. Studie OECD před dvěma lety odhadovala, že bez sériové výroby je cena jednoho malého reaktoru na jednotku výkonu zhruba o 50 až 100 % vyšší než u velkých tlakovodních reaktorů. Protože HTR- PM je poměrně technicky náročný projekt, cena bude spíše vyšší. Je sice pravda, že reálné ceny za dostavbu stejných elektráren jsou tady podle odhadů o více než polovinu nižší než v USA a Evropě, ale v Číně je levnější i konkurence. Jedinou záchranou se zdá 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. Nu, a pokud se to stane, je dobře možné, že v nejbližším desetiletí se zavřou víka nad desítkami reaktorů HTR-PM.
