Krátká informace o únorovém II. ročníku odborné konference Malé jaderné reaktory zaujala řadu čtenářů. Proto se dnes k této tematice vracíme, a to obsáhlejším materiálem, jenž analyzuje nejenom efekty, ale i nároky, příp. realizace tohoto projektu. Pojmem malé modulární reaktory (SMR – small modular reactors) označuje Mezinárodní agentura pro atomovou energii reaktory s výkonem do 300 MW, které lze stavebnicově vyrobit a následně zkompletovat na místě určení. Mohou fungovat samostatně i jako modulové součásti větších komplexů, kdy je výkon flexibilně navyšován až na požadovanou úroveň. U některých se počítá s fungováním v podzemí. Lze je umístit i v blízkosti obydlených oblastí. SMR mohou posloužit jako flexibilní alternativa ke klasickým jaderným elektrárnám. Škála jejich využití je poměrně široká: mohou napomoci s výrobou vodíku, zkapalňováním uhlí, odsolováním mořské a podzemní vody v pouštních a hornatých krajích či se zásobováním teplem. Předností tohoto typu reaktoru je možnost postavit jej i v odlehlých, izolovaných či řídce osídlených oblastech s nedostatečně robustní infrastrukturou a přenosovou sítí. Hodí se také do rozvojových zemí, kde je poptávka po elektřině značná, ale chybí potřebný kapitál a know- -how k výstavbě klasických jaderných zdrojů. Z pohledu investorů pro SMR hovoří především jejich výrazně nižší cena a méně komplikovaná výstavba. Na rozdíl od stavby velkých reaktorů, u nichž se obrovské součástky vyrábějí kusově (čímž dochází k prodlevám ve výstavbě, a tudíž k prodražení zakázky), výstavba SMR představuje menší riziko. Přitom jsou bezpečnostní a technické parametry malých reaktorů v podstatě srovnatelné s moderními reaktory 3. a vyšší generace. SMR představují jednu z cest, jak snížit emise CO2. Z hlediska udržitelného rozvoje tedy jsou perspektivní alternativou ke klasickým jaderným zdrojům. Mohly by tak významně zasáhnout do budoucího rozvoje jaderné energetiky ve světě. VÝVOJ SMR VE SVĚTĚ Při výzkumu a vývoji SMR mohou vědci využít desítky let provozních informací z reaktorů používaných v ponorkách, na letadlových lodích a ledoborcích. V posledních letech je možné vysledovat ve vývoji nových jaderných energetických reaktorů ve světě několik zřetelných trendů. » Jaderné reaktory II. generace, které jsou v současnosti v provozu, prochází postupnou inovací v souladu s postupným zvyšováním požadavků na jadernou bezpečnost a s rozvojem vědy a techniky. » Nové jaderné reaktory III. generace a generace III+ jsou již ve výstavbě v několika zemích a lze očekávat, že postupně budou nahrazovat stávající reaktory II. generace. » Probíhají výzkumné a vývojové práce na reaktorech IV. generace, které by měly díky důrazu na dlouhodobou udržitelnost v oblasti zásobování energii, minimalizaci jaderných a radioaktivních odpadů, zlepšenou ekonomikou provozu, bezpečností a ochranou před zneužitím jaderných materiálů představovat zásadní změnu ve vývoji jaderných energetických reaktorů. Velká Británie představila minulý rok ambiciózní plán pro jadernou inovaci. Cílem ministra financí George Osborna je udělat z Británie globálního lídra v oblasti inovativních nukleárních technologií. Do roku 2020 vynaloží britská vláda na tento program okolo 250 mil. liber. Malé modulární reaktory v něm budou mít klíčovou úlohu. Británie chce být jednou z prvních zemí, která vývoj SMR dovede do fáze výstavby. Tato nízkouhlíková energie představuje nižší počáteční investiční náklady ve srovnání s velkými konvenčními jadernými reaktory. Pro USA je jaderná energie důležitou součástí energetického portfolia. Ministerstvo pro energetiku (DOE) se zavázalo podporovat domácí jaderný průmysl: ať už rozmísťováním bezpečných velkých jaderných reaktorů (v USA a po celém světě), tak hledáním inovativních technologií. DOE vyhlásilo nové granty, jejichž cílem je podpořit certifikaci konstrukce a licencování malých modulárních reaktorů. Spojené státy podporují SMR i proto, že usilují o postupné zavedení nízkouhlíkové energetiky. Koncem roku by ministerstvo mělo mít k dispozici technickou analýzu slabých míst fungování jaderných elektráren v oblastech zajímavých pro SMR. Nové postřehy mají za cíl objasnit počet zaměstnanců potřebných k provozu zařízení a definovat další výzkumnou i vývojovou práci potřebnou pro vývoj SMR technologie. NuScale, jeden z amerických projektů SMR, plánuje koncem letošního roku požádat regulační úřad NRC o certifikaci designu. Následně chce (nejpozději v roce 2018) podat kombinovanou žádost o výstavbu a provoz prvního reaktoru. PERSPEKTI VA SMR V ČESKÉ REPUBLICE Rozmach malých modulárních reaktorů u nás v nejbližších letech očekávat nelze. Výroba elektřiny převyšuje poptávku. Země má robustní přenosovou soustavu. Jsme napojeni na evropské sítě, takže můžeme energii vyvážet i dovážet podle potřeby. Hlavní potenciál SMR pro Česko tedy tkví především v možnosti udržet pracně získané jaderné know-how. Státní energetická koncepce sice počítá s výstavbou dalších jaderných bloků, ale ta se rozběhne nejdříve za 10–15 let. Řada firem z oblasti jaderného inženýrství, chemického cyklu, strojírenství, systémech řízení, ale i výzkum si však nemohou dovolit čekat tak dlouho. Malé reaktory skýtají příležitost, jak české know- -how uplatnit a zachovat do doby, až je budeme sami potřebovat. Vzhledem k turbulencím ve světě energetiky je ale možné, že SMR najdou uplatnění v ČR dříve, než si nyní představujeme. Kde všude by se mohly objevit? NÁHRADA UHELNÝCH ELEKTRÁREN V květnu 2014 ČEZ oznámil, že do roku 2050 z jeho výrobního portfolia zmizí všechny elektrárny na fosilní paliva, čímž se stane společností s nulovými emisemi. V současné době vyrábí přes 60 % elektřiny z jádra. V celorepublikovém kontextu tvoří podíl jádra cca 35 %, zatímco uhlí (hnědé i černé) 47 % výroby elektřiny. Přístup ČEZ je v souladu s kroky největších světových ekonomik sdružených v G7. I ony vloni slíbily, že do konce století zcela vypustí uhlí z energetického mixu. Podle výsledků tříleté studie ÚJV Řež a Fakulty jaderné a fyzikálně inženýrské ČVUT je náhrada uhelných elektráren malými reaktory technicky i ekonomicky uskutečnitelná. Autoři studie vycházeli z velmi konzervativních cen (1 MWh elektřiny za 800 Kč a teplo 250 Kč za 1 GJ). Přesto došli k návratnosti investice v rozmezí 12–15 let. Životnost reaktorů činí cca 40 let. Stejně jako uhelné a plynové elektrárny i jaderné mohou sloužit současně ke kogenerační výrobě elektřiny a tepla. V řadě zemí reaktory tímto způsobem zásobují okolní obce a města (v Maďarsku, Rusku, Švýcarsku či na Slovensku). Ve Švédsku v letech 1964–1974 zásobovala předměstí Stockholmu přímo jaderná teplárna Agesta (tepelný výkon 80 MW). Ani v Česku není myšlenka využít jaderné reaktory primárně k výrobě tepla nijak nová. Již v roce 1979 vznikla na tehdejším resortním ministerstvu studie výstavby jaderné teplárny na Ostravsku. Koncem 80. let se uvažovalo o jaderných teplárnách u Plzně. Nakonec se však z ekonomických i politických důvodů rozvíjely jen teplárny využívající fosilní paliva. Současná situace, kdy postupně zásoby uhlí docházejí a navíc se minimalizují škodlivé emise, myšlence využití jádra v teplárenství opět nahrává. Poměrně nedávno řešily budoucnost zásobování teplem Plzeň, Liberec a Jablonec. Ve svých dlouhodobých plánech tato města vážně počítají i s variantou jaderné teplárny. Výhodou SMR je, že mohou být nainstalovány do stávající vybudované infrastruktury, příp. pro větší bezpečnost do 20 m pod zemí. Jednou za 5–10 let by proběhla výměna paliva. V případě zvýšení spotřeby lze reaktorové moduly přikoupit a paralelně připojit. Dnes teplárny, elektrárny, závodní energetiky a plynové kotelny zásobují teplem asi 1,6 mil. českých domácností. Zhruba 55 % tepla pro tuzemské byty se v teplárnách vyrábí z uhlí (přičemž na hnědé uhlí připadá necelých 50 %), třetina ze zemního plynu. Zbytek pokrývá biomasa a druhotné zdroje energie (kupř. odpady, topné oleje apod.). LOKÁLNÍ PRŮMYSLO VÉ ZDROJE Velké průmyslové areály a energeticky náročné výrobní jednotky (hutě, železárny, sklárny, rafinerie, textilky apod.) z ekonomických, bezpečnostních i technických důvodů často využívají vlastní energetické zdroje. Reaktory SMR mohou tyto lokální zdroje plnohodnotně nahradit, a to nejenom při výrobě elektřiny, ale i tepla. Zkušenosti s dodávkami průmyslového tepla má řada světových jaderných elektráren. Kanadská JE Bruce kupř. zásobuje závod na výrobu těžké vody, švýcarská JE Gosgen výrobnu lepenky, ruská JE Bilibino zase vyhřívá obrovské skleníky na zeleninu a květiny. Německá JE Stade v letech 1984–2003 dodávala páru do továrny na rafinaci soli. Po ukončení provozu elektrárny postupně utlumil výrobu i solivar. Ruský rychlý reaktor BN-350 na pobřeží Kaspického moře dodával v letech 1973–1998 elektřinu a páru do místního odsolovacího zařízení. Vize budoucí energetiky počítá s odklonem od současné koncepce velkých zdrojů. Místo nich bude fungovat řada malých decentralizovaných jednojednotek. Firmy i jednotlivé domácnosti budou podle potřeby fungovat jako spotřebitelé i jako dodavatelé energie. Zároveň dojde k rozvoji tzv. chytrých sítí (smart grids), které budou neustále monitorovat každou událost v síti a pružně na ni reagovat. Počítá se s velkým podílem nefosilních zdrojů (především fotovoltaických). To vše bude klást poměrně velké nároky na stabilitu sítě. Různé výkyvy mají vyrovnávat záložní zdroje s možností rychlého najetí. Nyní tuto funkci plní kupř. přečerpávací vodní a plynové elektrárny. V budoucnu by je mohly doplnit i reaktory SMR. Oproti velkým reaktorům mají variabilnější výkon a rychlejší start. Navíc lze mít v pohotovosti několik modulů a zapínat je postupně podle aktuální situace. /ex/ Zdroj: podklady k II. ročníku odborné konference Malé jaderné reaktory
