Konference SMR 2018: Český malý jaderný reaktor žádá o patent

• Foto

I čtvrtý ročník tradiční konference Malé jaderné reaktory, která rozebírá aktuální vývoj projektů malých reaktorů ve světě i v Česku, naplnil největší přednáškový sál v budově FJFI na Starém Městě v Praze. Akci pořádá agentura EventEra ve spolupráci s ÚJV Řež a FJFI pod záštitou Ministerstva průmyslu a obchodu ČR.

Na své loňské vystoupení navázal ředitel Centra výzkumu Řež, který představil nové informace o českém projektu malého jaderného reaktoru Energy Well. Vychází ze zkušeností s výzkumem pro solné reaktory, které má Česko jako jedna z mála zemí na světě – výzkum zde probíhá ve spolupráci s americkým ministerstvem energetiky již přes deset let. Potenciál tohoto projektu dokreslují i mladí vědci David Harutyunyan a Josef Pilát, kteří se na výzkumu podílejí a kteří představili základní technické parametry reaktoru.

Půjde o reaktor s tepelným výkonem 20 MW (elektrický 7 až 8,4 MW) chlazený roztavenou solí FliBe. To umožňuje dosahovat pracovních teplot až 700°C a velmi vysokého využití uranu. Svým výkonem a celkovou koncepcí je reaktor určen pro odlehlé oblasti s malou sítí spotřebitelů.

V současnosti projekt žádá o patent a v Řeži pracuje vědecký tým, který provádí materiálové a termohydraulické experimenty na solné smyčce a experimentální ozařování solí v reaktoru LR-0. Probíhá rovněž studie proveditelnosti, hodnocení vyrobitelnosti jednotlivých komponent ve spolupráci s průmyslem a vývoj koncepce zabezpečení. Podstatná část financování pro další fázi projektu byla zajištěna. V samotném závěru Ruščákova vystoupení byl představen model demonstračního reaktoru Energy Well.

Vývoj ve světě

Mezi projekty malých reaktorů vnesl nový vítr Alain Woods z britské společnosti Rolls Royce. „Náš projekt stavíme na ekonomice. Již během přípravy projektu přihlížíme k možnostem výroby, velikosti provozních nákladů a našim zkušenostem se spouštěním nových bloků a jejich vyřazováním z provozu. Čím se odlišujeme od jiných firem, je to, že tento přístup používáme pro celou elektrárnu. Jaderný průmysl často mluví jen o samotném reaktoru. To se ale bavíme jen o zhruba 20 až 25 procentech z ceny celé elektrárny,“ vysvětluje Woods.

„Uplatňujeme princip modularizace, který opět začleňujeme do celé elektrárny včetně třeba stavebních konstrukcí. Projekt vyvíjíme tak, aby byl skutečně typizovaný, a komunikujeme s průmyslem, včetně stavebních firem, aby byly všechny komponenty vyrobitelné. Pomáhá nám v tom i velmi malá zastavěná plocha. Díky ní můžeme celou elektrárnu umístit na seizmicky izolovanou podložku, takže nemusíme jednotlivé moduly nijak významně upravovat pro konkrétní lokalitu a dosáhneme mnohem vyšší míry typizace a s tím spojených úspor,“ uvádí Woods.

Jde o tlakovodní reaktor o elektrickém výkonu 400-450 MW, takže bychom jej mohli řadit spíše mezi reaktory středního výkonu. Jeho konstrukce co nejvíce využívá zkušenosti ze stávajících reaktorů, jak z pohledu použitých materiálů, výrobních postupů, konstrukce paliva, tak provozu.

Americké projekty malých jaderných reaktorů představil Ondřej Chvala působící na University of Tennessee. Uvedl, že se od posledních prezidentských voleb změnilo několik věcí: Spojené státy se soustředí na domácí výrobu a stabilní zdroje, což může domácí vývoj výrazně urychlit. Dokládá to i to, že prezident Donald Trump navrhuje, aby byl pro tuto oblast navýšen rozpočet pro rok 2019. Zmínka padla o tlakovodním reaktoru NuScale a solném reaktoru IMSR-400, který je určen k řešení otázky použitého jaderného paliva a radioaktivních odpadů.

Za Rusatom Overseas vystoupil Nikita Rtišev, který se zaměřil na tlakovodní reaktor RITM-200, vysokoteplotní reaktor RDE a rychlý reaktor SVBR-100. První zmíněný typ vychází z dlouholetých zkušeností s reaktory pro jaderné ponorky a ledoborce. Jeho předchůdci KLT-40S jsou nainstalovány na plovoucí jaderné elektrárně Akademik Lomonosov, která v současnosti podstupuje první testy, a již proběhla montáž reaktorů RITM-200 na dva jaderné ledoborce. Reaktor RDE navazuje na projekty ruských plynem chlazených reaktorů vyvíjené od 60. let min. stol. a je určen pro Indonésii. Výstavba reaktoru SVBR-100 se připravuje v ruském Dimitrovgradu.

Michail Čudakov z Mezinárodní agentury pro atomovou energii (MAAE) představil mnohem širší pohled na jadernou energetiku. Řekl, že pokud mají být splněny cíle pařížské klimatické dohody COP21 musí podíl jaderné energetiky na světové výrobě elektřiny vzrůst ze současných 11 % na 25 %. To znamená spouštět 10 bloků ročně a od roku 2030 navýšit tento počet dokonce na 30. Dnes se postupně blížíme k té 10blokové hranici. Dále řekl, že MAAE pořádá fórum regulačních úřadů, které se zabývají malými reaktory, vytvořila pracovní skupiny a koordinuje výzkumné aktivity.

Český průmysl

Z českých firem vystoupila společnost ZAT, která vyvíjí a dodává řídicí systémy pro jaderné a klasické elektrárny a pro obecný průmysl. K potenciálu malých reaktorů pro český průmysl uvádí Jan Jaňour, vedoucí vývoje aplikací ve společnosti ZAT: „Protože jsme soukromá firma, zaměřujeme se hlavně na byznys. Děláme i výzkum v rámci různých grantů, ale tím nejzásadnějším pro nás zůstává obchod.

V oblasti malých reaktorů vnímáme velkou neurčitost ohledně technologie. Po světě je mnoho projektů a na základě konkrétního technického řešení je potřeba vyvinout konkrétní čidla. Ke zpracování údajů z čidel můžeme použít náš obecný systém, z nějž poskládáme potřebné funkce, ale musíme nejdříve vědět, co po nás zákazník bude chtít. Například u projektu Energy Well připravovaného v Řeži zhruba víme, co bude potřeba měřit a jaká k tomu budou potřeba čidla. Máme zkušenosti například z výzkumných reaktorů, jsme připraveni spolupracovat, ale čekáme na konkrétní zakázku. Protože malé reaktory mají podle nás budoucnost, tak jsme připraveni se podílet i na výzkumu v rámci grantů.“

ALEŠ JOHN: CO JE NOVÉHO VE SVĚTĚ MALÝCH MODULÁRNÍCH REAKTORŮ

Ve čtvrtek 15. února se v Praze na Fakultě jaderně fyzikální uskutečnil již čtvrtý ročník Konference SMR 2018 (Small Modular Reactors). Tyto reaktory jsou určeny pro kombinovanou dodávku tepla a elektrické energie zejména pro odlehlé a vzdálené oblasti. Typickým příkladem takového nasazení je JE Bilibino na Čukotce se čtyřmi reaktory po 12 MWe, která od roku 1972 dodává teplo pro městečko Bilibino a zásobuje autonomní elektrickou soustavu Čaun –Bilibino. Konferenci organizovala agentura EventEra spolu s FJFI a garancí UJV Řež pod záštitou ministra průmyslu a obchodu.

O problematice malých reaktorů si povídalo na 190 účastníků konference. Byly představeny projekty téměř fantastické, jako např. Alan Bugat z Nuvia představil francouzský projekt Seanenergie, který představuje baterie kompaktních jednotek potopených pod hladinu moře v hloubkách kolem 100 m. Taková podvodní obdoba plovoucí JE Akademik Lomonosov, kterou dokončuje Rosatom, a která má právě nahradit výše zmíněnou JE Bilibino. Také americký projekt fy NuScale s baterií až 12 reaktorů, který je ve stadiu licencování a připravuje se jeho výstavba ve státě Tennessee v USA, zaznamenal za poslední rok docela velký pokrok.

Ale snad nejvíce zaujal projekt Energy well (energetická studna), který po loňském představení myšlenky byl letos koncepčně upřesněn a představen v detailu. Projekt je v řešení skupiny UJV (skupina kolem UJV Řež). Jedná se o projekt jaderného zdroje tepla a elektrické energie s reaktorem používajícím palivo z kulových zrnek uranu obalených keramikou a grafitem. Toto palivo pod názvem Triso je vyvíjeno v US DOE laboratořích v Oak Ridge. Jako chladivo tohoto rektoru je předpokládána roztavená lithium fluoridová sůl. Teploty na primární straně by dosahovaly až 700 °C. I při takové teplotě je však tlak v primárním okruhu atmosférický. Tedy primární okruh je bez tlaku. Koncepce je bez aktivních prvků. Počítá se hodně se samocirkulací. Na sekundární straně se uvažuje s turbínou na nadkritické CO₂. Celková účinnost až 45 %. Tak to jen pro odborníky v termodynamice.

Co skutečně zaujalo a co si Výzkumníci ze skupiny UJV nechali patentovat, je způsob nakládání s jaderným palivem a s jeho výměnou. Předpokládá se totiž, že nádoba, ve které cirkuluje kolem jaderného paliva roztavená sůl, se bude po zastavení štěpné reakce měnit celá i s palivem a i se ztuhlou solí. Prostě budou reaktorové nádoby dvě, cirkulační obvod se přepojí na novou nádobu s čerstvým palivem a ta stará se nechá několik let na místě až do doby, kdy ji bude možné převézt k dalšímu zpracování.

Jako kluk si pamatuji, že jsme měli kamna – piliňáky. Do kamen se dal válec napěchovaný pilinami, večer se zapálilo, zahučelo to a bylo hnedle teplo. Ráno se celý válec i s popelem vytáhl, do kamen se dal nový a večer se mohlo topit nanovo. Nechci zlehčovat úsilí Řežských výzkumníků tímto přirovnáním, ale měnit i s použitým palivem celý reaktor je myšlenka vskutku revoluční a dívám se na ni s nadšením. A to je také to, co je patentově chráněno. Jinak je koncepce rozvržena tak, že lze celý modul dopravit na místo ve třech kontejnerech. Jeden s vlastním reaktorem, druhý s výměníky tepla a třetí s vlastní jednotkou nadkritické turbíny. A aby svým slovům dodali výzkumníci váhu, předvedli dokonce malý model celého modulu.

Musím také dodat, že problematikou tekutých a roztavených solí se ve skupině UJV zabývají již mnoho let a jsou jedním z mála uznávaných světových pracovišť v této oblasti.

Celkově se konference vydařila a všichni jsou v očekávání příštího již pátého ročníku.

Autor

• (red)