Neděle, Říjen 20

Elektrárny do kapsy

Malé reaktory staví ze zemí s dlouhou jadernou tradicí především USA a Rusko (které má v tomto oboru know-how ještě ze sovětských dob), mnoho si od nich slibují i asijské země, jako například Japonsko.

Budoucnost jaderného průmyslu nespočívá ve stavbě velkých atomových bloků. Může však patřit malým reaktorům a elektrárnám připomínajícím stavebnici.

Až se dva velké rozestavěné jaderné reaktory ve francouzském Flamanville a finském Olkiluotu připojí do sítě, každý z nich začne produkovat tolik elektřiny, že by to stačilo městu s jedním a půl milionem obyvatel. Obě stavby jsou však ve skluzu a na každé se prostavělo více než pět miliard dolarů, čímž byl značně překročen rozpočet. S takovými výsledky není divu, že se proklamovaná „jaderná renesance“ jaksi nekoná. Počet fungujících reaktorů ve světě naopak klesá a jaderná energetika se musí poohlížet po nových řešeních. Místo obrovských tradičních obrů za miliardy se přiklání k malým a levným reaktorům, jež mnohdy využívají osvědčené konstrukční typy z jaderných ponorek či bitevních lodí.
Paul Genoa z washingtonské lobbistické organizace Nuclear Energy Institute upozorňuje, že v projektování malých reaktorů se předhání řada zemí světa. Podle něj už o koupi minireaktorů projevilo vážný zájem více než 20 zemí.
Armáda tří tisíc jaderných inženýrů už pracuje nejméně na osmi různých řešeních. Vývoj probíhá zejména v USA a v Asii. Úřední schvalování a licenční řízení jsou zdlouhavá, takže zhruba do roku 2017 se toho moc nepostaví. Poté se však očekává prudký rozmach odvětví. Podle odhadů Mezinárodní agentury pro atomovou energii (MAAE) bude v roce 2030 v provozu nejméně 40 (a možná více než 90) malých reaktorů. Agentura má za to, že více než polovina zemí, které budou v příštích letech budovat jaderné elektrárny, dá přednost menším a jednodušším konstrukčním typům.

Reaktory na klíč

Mezi prvními je Rusko. Státní jaderný kolos Rosatom buduje v petrohradské loděnici plovoucí elektrárnu, již na místo určení dopraví vlečná loď. Akademik Lomonosov vypluje v roce 2012 k vodám u dálněvýchodního města Viljučinsk a následovat ho budou ještě nejméně další čtyři plovoucí jaderné elektrárny směřující do arktických končin Ruska. Plovoucí elektrárny lépe odolávají zemětřesením a odpadnou díky nim obtíže při budování jaderných zařízení na zamrzlé půdě, která může roztát a ohrozit statiku. A při ceně pouhých 550 milionů dolarů za kus stojí jen zlomek ceny tradičního reaktoru (také ovšem vyrábějí méně energie).
Společnost Rosatom doufá, že její elektrárny zaujmou i představitele zahraničních přímořských měst nebo měst na velkých řekách, která mají velkou spotřebu energie. Firma se díky tomu, že staví v Rusku, vyhne některým regulačním požadavkům, na nichž by trvala zákaznická země, kdyby se elektrárna budovala na její vlastní půdě. Dalším komerčním lákadlem je ochota Ruska odvážet si zpátky jaderný odpad. Díky poptávce po plovoucích elektrárnách si Rusko možná také zvýší či alespoň zachová odbornou úroveň v oblasti jaderné energetiky, která utrpěla tím, že jaderní inženýři odešli do zahraničí či do důchodu.
Podobně jsou motivovány snahy o vývoj malých reaktorů i jinde. V USA nebyla připojena do sítě jediná nová jaderná elektrárna od roku 1996. Odvětví utrpělo ránu loni v říjnu, když energetické společnosti ustoupily od úmyslu vybudovat velkou jadernou elektrárnu v Marylandu. Navzdory silné politické podpoře a údajné státní záruce na úvěr ve výši 7,5 miliardy dolarů se zalekly počátečních kapitálových výdajů. Americký ministr energetiky Steven Chu vidí v miniaturizaci možnost, jak oživit kdysi mocné odvětví americké jaderné energetiky.
Výhodou malých reaktorů je jejich modularita. V průběhu let lze k elektrárně připojovat dodatečné reaktory a postupně zvyšovat výkon, když se na to najdou peníze a když se zvýší poptávka po elektřině. Firma NuScale z oregonského města Corvallis nabízí „rozšiřitelné“ jaderné elektrárny, do nichž lze reaktory dopravovat kamionem. Elektrárna s 12 reaktory, z nichž každý má vlastní turbínu vyrábějící elektrickou energii, by stála asi 2,2 miliardy dolarů a produkovala zhruba třetinu energie v porovnání s velkým zařízením. Vzhledem k tomu, že velké elektrárny mohou stát zhruba třikrát tolik, cena elektřiny by byla přibližně stejná. Navíc modulární zařízení by začalo vydělávat, hned jak by se reaktor po několika letech výstavby spustil. Vybudovat velký reaktor obvykle trvá dekádu.

Jaderná baterie

Firma Hyperion Power Generation ze Santa Fe v Novém Mexiku vyrábí komponenty k takzvané „jaderné baterii“. Díky reaktoru Hyperion Power Module (HPM) o velikosti chladničky se značná část montáže přesune z venkovního prostoru do tovární haly, kde jsou díky řízenému prostředí nižší náklady. Navíc nebude potřeba draze stěhovat tolik pracovníků i s rodinami na vzdálená staveniště. Reaktory HPM by se dopravovaly po silnici a měly by dostatečnou zásobu uranu na zhruba desetiletý provoz. Vyráběly by se v sériích s vyměnitelnými součástmi a každý by stál asi 100 milionů dolarů. Fungovat mohou téměř bez obsluhy. „Obrovské elektrárny jsou k ničemu – pořiďme si kapesní,“ navrhuje šéf firmy John Deal. Zálohy na reaktor HPM už složilo pět firem z USA, Británie, Kanady, Číny a Indie.
Konstruktéři malých reaktorů zdůrazňují jejich podobnost s osvědčenými existujícími typy. Třeba těmi, jež pohánějí jaderná plavidla, ponorky či ledoborce. Některé druhy malých reaktorů mají navíc důležitou výhodu. Jelikož produkují méně tepla, malé vodou chlazené reaktory mohou mít jednodušší konstrukci, která nepotřebuje čerpadla, ale vystačí si s přirozeným prouděním. Měly by tudíž být bezpečnější a levnější. Minireaktor HPM firmy Hyperion dokonce využívá k chlazení roztavený kov, a nepotřebuje proto složitý systém ventilů, protože kov na rozdíl od vody nemusí být udržován pod tlakem, aby pohltil velké množství tepla.
Firma Babcock & Wilcox, výrobce jaderných pohonných systémů pro americké námořnictvo i civilní sektor, tvrdí, že její malé reaktory skýtají další zdroj úspor. Dokážou totiž využívat stávající vedení elektřiny, aniž by je přetěžovaly. Modulární reaktor mPower, který společnost vyrábí, proto může nahradit stárnoucí bloky uhelných elektráren, takže odpadá jejich nákladná modernizace.
Zakázky se už objevují. Největší elektrárenská společnost v USA, Tennessee Valley Authority, hodlá instalovat dva tyto modulární reaktory v jedné staré uhelné elektrárně. Nahrazení uhelných pecí jadernými reaktory zvažuje ještě pět dalších amerických elektrárenských firem. Jen v Americe by se dle odhadů dalo 100 starých uhelných elektráren přestavět na jaderné během jednoho desetiletí, což je na poměry v tomto odvětví prakticky okamžik. Všechny jaderné státy ovšem na toto kolbiště nevstoupily. Francie zkoumala potenciál mikroreaktorů pro pohon vesmírných lodí, ovšem podle Christopha Béhara, šéfa Komisariátu pro atomovou energii, na Zemi jsou pro výrobu energie nejlepší reaktory velké. Nové trhy pro velké elektrárny se otevírají v rozvíjejících se zemích, které posilují rozvodné sítě, aby se vyrovnaly s ohromným množstvím vyráběné elektrické energie. Čína staví dva malé reaktory chlazené héliem, ale podle Béhara nebude elektřina z nich nikdy tak levná jako z velkých reaktorů. Číňané ostatně pro jistotu rovněž pověřili francouzské firmy, aby jim vybudovaly dvě velké jaderné elektrárny.
I v Japonsku projevují elektrárenské společnosti o malé reaktory prozatím pramalý zájem. Může však růst. Podpořil by jej všeobecný dnešní trend deregulace cen elektřiny. Elektrárenské společnosti ochotněji investují obrovské částky, pokud dokážou přesně předpovědět budoucí příjmy. Až budou ceny moci více kolísat, krátkodobé investice do menších reaktorů se stanou atraktivnější. A přinejmenším jeden japonský strojírenský gigant pokládá trh s takovými zařízeními za slibný: Toshiba tvrdí, že její vysoce bezpečný, malý a jednoduchý reaktor vydrží běžet třicet let bez doplnění paliva.

Řešení dle Billa Gatese

Skeptici se obávají, že malé a levné reaktory samy o sobě jaderný průmysl oživit nedokážou. Jaderný expert Mycle Schneider, jenž mimo jiné působí jako poradce německého ministerstva životního prostředí, tvrdí, že licencování a stavba malých jaderných elektráren bude trvat příliš dlouho na to, aby přinesla zisk. S klesajícími cenami solární a větrné energie a elektřiny z bioplynu budou podle něj investoři čím dál víc podporovat výrobu elektrické energie přímo v domácnostech a prodej nadbytečné elektřiny do sítě. Jihoafrická republika se v září minulého roku rozhodla zastavit stavbu malého reaktoru, přestože do ní již investovala zhruba 1,3 miliardy dolarů. Ukazuje to, jak velká jsou v tomto sektoru rizika.
Zaznívají i obavy, že velký počet malých reaktorů bude obtížněji hlídatelný a zranitelnější vůči teroristickému útoku. Dle výrobců by však malý reaktor nedokázala rozbít pancéřová pěst ani tank. Lze na ně vybudovat štít ze silné vrstvy betonu a zapustit je do země, čímž budou bezpečnější než velké reaktory, jejichž ochranné betonové kupole mohou být jen tak tlusté, aby se nezhroutily pod vlastní váhou.
Co když se ale nějaký lotrovský stát pokusí využít cenově přijatelného reaktoru k získání jaderných vědomostí či materiálu na výrobu zbraně? Pokud se kvůli zásobování spousty malých jaderných reaktorů postaví nové závody na obohacování uranu, může to skutečně vést k šíření materiálu a znalostí užitečných při výrobě bomb.
Avšak TerraPower, americká firma podporovaná Billem Gatesem, se domnívá, že si s tím ví rady. Pracuje s Toshibou na malém množivém reaktoru s postupnou vlnou. Jakmile se reakce nastartuje pomocí velmi malého množství obohaceného uranu, celá desetiletí může spotřebovávat neobohacený, ochuzený uran, což je široce dostupný materiál. Štěpná reakce totiž bude postupovat aktivní zónou reaktoru rychlostí zhruba jednoho centimetru za rok a postupně promění ochuzený uran ve štěpitelné plutonium – vlastně si „namnoží“ vysoce kvalitní palivo a pak ho spotřebuje.
Bill Gates poukazuje na to, že zastánce jaderné energie v minulosti trápilo pět problémů: bezpečnost, šíření jaderných zbraní, odpad, náklady a dostupnost paliva. „A tohle je zázrak, který řeší všech pět,“ uvádí americký miliardář a filantrop. Nasvědčuje tomu i skutečnost, že jeden závod na obohacování uranu by měl stačit na výrobu veškerého materiálu k nastartování všech minireaktorů na světě.
Vyhlídky malých i velkých reaktorů závisejí na kombinaci technických, komerčních a regulačních faktorů. Budoucnost velkých jaderných bloků nevypadá úplně růžově, ale to nevadí, protože už mají alternativu.

Zdroj: The Economist, Respekt

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Tato stránka používá Akismet k omezení spamu. Podívejte se, jak vaše data z komentářů zpracováváme..