David LeBlanc má nezvyklý sen: chce postavit svůj vlastní jaderný reaktor. Je ředitelem malé kanadské firmy Terrestrial Energy, jež se snaží vyvinout a prodávat typ, ve kterém palivo (tedy například uran), koluje po reaktoru rozptýlené v roztavených solích. Zatím není jasné, o jakou sůl přesně půjde, ale nejčastěji se mluví o sloučeninách fluoru (například fluoridy lithný (LiF), berylnatý (BeF2), sodný (NaF) atp.). Tyto reaktory mají pracovat při teplotách zhruba od 500 do 800 °C, tedy teplotách o několik set stupňů vyšších než mají současné jaderné reaktory využívající vodu (tzv. tlakovodní reaktory). Měly by mít mimo jiné i tu výhodu, že s roztavenou solí se nemusí pracovat pod vysokým tlakem. Místo tlaku, který je 100 či 200krát vyšší než je tlak naší atmosféry, se kterým se musí pracovat v současných reaktorech, je možné pracovat v podstatě s tlakem atmosférickým. A to by samozřejmě mělo znamenat nižší náklady na výrobu a také nižší riziko úniku radioaktivního materiálu ze zařízení. O dalších výhodách už David LeBlanc sám: Proč chcete stavět zrovna reaktory s roztavenou solí? Je to sice méně prověřený typ, protože nemá za sebou příliš veliké provozní zkušenosti, ale může vyniknout prakticky ve všech důležitých parametrech. My bychom to chtěli dokázat. Dokázat, že to platí v bezpečnosti, ceně, množství vznikajícího odpadu s dlouhým poločasem rozpadu, využití zásob paliva. A co principy bezpečnosti? Reaktor by se měl automaticky zastavit v případě jakýchkoliv potíží, a to bez vnějšího zdroje elektřiny, v podstatě samovolně. Velkou výhodou je i to, že by v něm nemělo docházet k chemickým reakcím, třeba k vytváření vodíku, který byl příčinou výbuchů ve Fukušimě. (Vodík tam vznikal z vody na zirkoniových tyčích s palivem – v reaktoru s roztavenou solí nemá být ani voda, ani zirkon, pozn. red.) V nestabilních reaktorech si můžete se značnými náklady vybudovat velmi dobrý bezpečnostní systém. Reaktor, který je bezpečný sám o sobě, by měl být méně nákladný. Jak roztavená sůl vypadá? To je další velká výhoda: je průhledná. Má slabě zelený nádech, ale je průhledná. Pokud byste měli neprůhledné médium, třeba sodík, jak najdete v reaktoru, co tam nepatří, když do něj něco spadne nebo se rozbije? Sůl také teče podobně jako voda, není příliš viskózní, je podobně hustá. V mnoha ohledech je jako voda. Jednou z výhod těchto reaktorů je, že mají být několikanásobně účinnější – spotřebují větší část energie v palivu než současné jaderné reaktory. To je díky kapalnému palivu? Je to souhra několika faktorů, včetně výhod kapalného paliva. Každý jaderný reaktor si vytváří významné množství paliva během provozu. I v jaderných elektrárnách vznikají nové prvky, které se znovu štěpí a přispívají k výrobě energie. Ovšem palivové tyče nemohou v reaktoru zůstat příliš dlouho, aby nedošlo k jejich narušení. Musí se po relativně krátké době vyndat, a tak se velká část toho paliva nevyužije. Takže v reaktoru vzniká další palivo, ale nakonec se vyhodí. Někdy se sice tenhle odpad přepracovává na takzvané MOX palivo, ale to je drahé. U reaktorů s roztavenou solí zůstávají všechny prvky přímo v palivu, a tak jich většinu spálíme. A svou roli má i nakládání s neutrony (neutrony způsobují štěpení paliva a „pohánějí“ výrobu energie v reaktoru, pozn. red.). V běžných reaktorech je také spousta jiných materiálů, které pohlcují uvolňované neutrony. To jsou čisté ztráty. My máme v reaktoru jen grafit a soli, takže ztráty jsou menší. To je značná část úspor. Můžete pružně regulovat výkon reaktoru? U dnešních tlakovodních to není příliš praktické a ideální je pro ně běžet neustále na plný výkon. Ano, proto tyto reaktory vznikly. Vyvíjely se jako možný pohon pro bombardéry (bylo to v USA). Čili když obrazně řečeno přidáte plyn, reaktor okamžitě zvýší výkon. Je to tak, že čím je sůl chladnější, tím je výkon vyšší. A naopak platí, že když se reaktor přehřeje, tak se automaticky vypne. Čím více tepla tedy odeberete ze soli před tím, než ji vrátíte do reaktoru, tím lépe bude reaktor fungovat. Takže u nich lze okamžitě měnit výkon. Větším omezením jsou vlastně limity provozu turbíny, která je k reaktoru připojená. Co je v tuto chvíli hotové a jaké jsou další plány? My se nyní měníme z něčeho, co by se dalo nazvat start-upem a máme hotový předkoncepční návrh. Na základě výpočtů a simulací se domníváme, že by náš reaktor měl pracovat jak si představujeme, a teď bychom se rádi přesunuli do fáze, kdy začneme ověřovat jednotlivé části technického řešení. Podoba reaktoru tedy ještě není pevně daná, o některých věcech budeme rozhodovat. Jsme přesvědčeni, že inovace povedou ke snížení ceny, ale zatím to nemůžeme dokázat. V tuhle chvíli musíme sehnat poměrně malé množství peněz, abychom mohli dokončit práci, zbývající věci rozhodnout a především udělat odhad nákladů na výrobu. Až budeme mít pevně danou podobu reaktoru a cenu, můžeme se pokusit sehnat velké peníze na to, abychom ho postavili. Jaký máte časový plán? Jsem přesvědčený, že se nám podaří vývoj dokončit mezi roky 2020 a 2023. Chceme jej dokončit v Kanadě, i když se aktivně poohlížíme po jiných trzích. My totiž víme, že v Severní Americe hodně jednotek nepostavíme. Nepotřebujeme více energie a Evropa také ne. Ale Evropa a Severní Amerika jsou vhodné místo pro vývoj těchto reaktorů, i když se budou prodávat, spoluvyvíjet a stavět v rozvojovém světě – v Asii, na Středním východě a tak dále. Jsme spokojeni s naším jaderným průmyslem, s naším regulátorem. Máme před sebou přesně narýsovanou cestu a víme, jak dlouho proces schvalování bude trvat. V Kanadě také je hodně nevyužitých dovedností a lidského potenciálu. Kolik peněz je zhruba zapotřebí na dokončení vývoje? Přesné číslo zatím neznáme, ale pokud někdo říká, že zvládne vývoj nového jaderného reaktoru za méně než stovky milionů dolarů, tak neví, o čem mluví. To je takové jednoduché základní pravidlo. Poměrně obvyklá cena za výzkumný reaktor bývá kolem miliardy dolarů. Ale v našem případě může cena za jednotku výrazně klesat, když postavíte druhý, pátý, desátý nebo stý reaktor podle stejného plánu. Co regulátor říká na to, že chcete uvést úplně nový typ reaktoru? Vždyť jde především o bezpečnost... Ale co mohou dělat v případě, když jim předložíte návrh reaktoru, který je na první pohled o tolik bezpečnější než stávající? Navíc platí, že jsme u nás už velmi, velmi dlouho neuvedli do provozu nový reaktor. Takže i kdybychom chtěli postavit nový CANDU reaktor, noví lidé v jaderném dozoru by se toho museli spoustu naučit. Kanadský a britský systém je založený na tom, že se státním dozorem projdete celý návrh a dokážete, že je bezpečný. Už jsem, pravda, viděl hodně přísné požadavky: někdy mi přijde, že jaderný inženýr řekne, že pokud se tohle lano přeřízne, závaží na něm spadne, tak státní dozor mu řekne: „Dokažte, že opravdu spadne.“ Ale je to systém založený na výkonu reaktoru. V USA je to jinak, že? Přesně tak, tam dozor vznikl proto, aby omezil množství typů tlakovodních reaktorů a postupně se přeměnil v systém založený na pravidlech. Musíte dodržovat těchto 100 stránek pravidel, jinak vám nepovolíme provoz. Ta pravidla jsou ale určená pro tlakovodní reaktory, takže třeba kanadské CANDU reaktory by je nikdy nesplnily, protože mají jiný princip, ale přitom jsou také bezpečné. A nevím, jestli si dokážete představit, jak těžké je ve Státech měnit zavedená pravidla... Jak jste se dostal k vývoji nových reaktorů? Jsem vystudovaný fyzik, který tíhne k vývoji nových řešení, a to ve fyzice často znamená, že se začnete věnovat jaderné fúzi. Takže jsem velkou část své doktorské práce věnoval fúzi, ale to je zapeklitý problém. A pak jsem zjistil, že na jaderném štěpení je toho více než jen tlakovodní reaktory a reaktory CANDU. A zjistil jsem, že to je velmi zajímavé. Tak jsem v půlce 90. let na nějakou dobu přerušil doktorské studium, pracoval jsem pro firmy v jaderném průmyslu i ve státním dohledu. Všude jsem chtěl pracovat na vylepšení jaderné technologie, a tak mě to vždy znovu zavedlo k reaktorům využívajícím roztavených solí. Co se v té době v oboru dělo? Po Černobylu, tedy de facto v celých 80. a 90. letech, se na poli jaderného výzkumu obecně neudálo téměř nic. Já i další kolegové jsme pracovali na návrzích ze své vůle, bez finanční podpory. Trochu se to rozhýbalo po přelomu tisíciletí, třeba i proto, že reaktory využívající roztavených solí byly vybrány za jeden z možných typů reaktorů IV. generace. (Dnešní reaktory spadají do II. a III. generace, a všechny využívají prakticky stejné technologie, reaktory IV. generace, u kterých se zatím mluví o šesti možných principech, by měly znamenat revoluční krok k lepším výkonům, spolehlivosti atd. Zatím jsou ale všechny tyto typy prakticky jen ve fázi ověřovacích zařízení, některé ani to ne. Pozn. red.) Postupně se z nás vytvořila taková skupina lidí a v roce 2013 jsme po poradách s lidmi z oboru financí a dalšími založili novou firmu. Myslíte, že to přerušení zájmu o výzkum v oblasti jaderných reaktorů bylo dáno jen Černobylem? Ne, lidé z toho sice viní Černobyl nebo havárii na Three Mile Island, ale podle mého to bylo dáno také poptávkou po energiích. Stavěly se nové elektrárny, ale zlepšení v efektivitě, zpomalení ekonomiky a další faktory přispěly k tomu, že poptávka po nové energii nebyla nijak ohromná. Nyní se situace změnila, je přístup třeba ke státním penězům? Situace se trochu změnila, ale podpora v této oblasti stále není příliš veliká, hlavně co se týče právě reaktorů využívajících roztavené soli. Vlády velmi často nedokážou vést výzkum v novém směru, ale místo nich mohou nastoupit zájmy soukromého sektoru nebo jiných států, jako je Čína. Zájem se probudil hlavně díky tomu. A co tyhle strany chtějí? Malý zdroj pro méně vyvinuté oblasti... Víte, začátek vývoje atomové energie byl plný příslibů. Tehdy jste měli nápad a o dva roky později jste měli prototyp reaktoru. Každý měl svou vlastní představu, jak by měly reaktory vypadat, a pak následovně musel přijít střet s realitou. Tehdy vznikl v USA atomový dozor, který měl dohlédnout na stavitele různých typů tlakovodních reaktorů. Každý stavěl podle jiných pravidel a podle svých vlastních plánů. Navíc reaktory s pevným palivem mají tu nevýhodu, že u nich každá změna trvá velice dlouho. Nová podoba paliva se musí vždy velmi pečlivě ověřovat po dobu životnosti, a tak se vžilo pravidlo, že zavést něco nového v atomovém průmyslu trvá desítky let. A ono to tak je, když stavíte velké atomové bloky o výkonu 1500 MW. Ale v posledních letech se objevily nové typy jaderných reaktorů, které jsou ze své podstaty mnohem jednodušší, takže alespoň u některých z nich není zapotřebí takového objemu výzkumu a vývoje. A také platí, že je jednodušší připravit k provozu malý reaktor, který má jen 50 nebo 200 MW než velký blok (Terrestrial Energy chce stavět „malé“, tzv. modulární reaktory, které mají výkon řádově v desítkách či stovkách MW). Doteď tedy sice platilo pravidlo, že nové reaktory mohou stavět v podstatě jen státy, ale s možností vývoje těchto nových, menších a jednodušších typů se pole otevřelo i pro soukromé firmy. Analogicky k tomu se ale také říkalo, že nové rakety dokážou postavit také jen státy, a když pak soukromý kapitál vstoupil do vesmírné dopravy, ukázal, jak být praktičtější, úspornější a jak stavět věci jednodušeji. Obvykle dělají přesný opak toho, co státní výzkumné instituce. Ty dělají úžasné věci, ale jejich cílem obvykle je posunout hranice technologických možností – u reaktoru třeba chtějí zvýšit pracovní teplotu. Když do oboru vstoupí soukromé firmy, tak nejčastěji zjednodušují. Dobrý příklad je SpaceX: nevymýšlely se nové technologie, ale začalo se se zjednodušováním. Ale zatím jsou výsledky takové rozpačité... Ono to není jednoduché. Uvedu příklad: vedoucími firmami v oboru malých modulárních reaktorů byly do nedávna firmy mPower a NuScale (obě chtějí nebo chtěly stavět malé reaktory klasického, tlakovodního typu s výkony řádově o stovkách megawattů). mPower byla jednička, NuScale byla dvojka. mPower se zdál mít i tu výhodu, že za sebou má firmu Babcock & Wilcox, což je špičková firma v oboru jaderných zařízení. Ale zároveň je to velká firma s řadou jiných produktů. Velká firma, která utrácela část zisku svých akcionářů s nadějí, že akcionářům časem vydělá mnohem více peněz. Leč akcionáři jsou krátkozrací a hlavně díky nim teď projekt malých reaktorů mPower je v podstatě u ledu. Byli v oboru jasnými jedničkami a najednou se stáhli. A to proto, že vývoj jaderných technologií není pro běžného akcionáře. Naproti tomu NuScale je malá firma, která nedělá nic jiného, než vyvíjí nový typ reaktoru. Jejich akcionáři ví, že budou muset čekat, ale mají šanci dočkat se vysokého zisku. A to je i váš příklad? Ano, všichni vědí, že vyvíjíme reaktor s roztavenou solí, a to není firma pro běžného investora. Ale najdou se investoři, kteří se toho nebojí. A když jednou soukromníci ukážou cestu, může se přidat i vláda. My jsme tak trochu hrdí na to, že jsme zatím nevzali ani cent ze státního rozpočtu. Byť do budoucna to tak asi nezůstane.
