Malé modulární reaktory se stávají realitou, ale mají před sebou řadu překážek

• Foto

Ve světě běží výstavba několika typů reaktorů, které bychom díky jejich výkonu zařadili do kategorie malých. Ruské reaktory KLT-40S na palubě plovoucí jaderné elektrárny byly v prosinci 2019 připojeny k síti a v říjnu 2019 začalo fyzikální spouštění reaktorů RITM-200 na palubě jaderného ledoborce Arktika. Pokračuje výstavba argentinského reaktoru CAREM, která se opět zpožďuje, a čínských reaktorů HTRPM, která by mohla být dokončena letos. Dalším letošním mezníkem pro Čínu by podle plánů měl být první beton pro čínský reaktor ACP100.

Dále mají malé a střední reaktory velkou podporu v zemích jako Spojené státy, Anglie a Kanada. A souhrnně můžeme říci, že celá řada projektů v celé řadě zemí se za uplynulý rok trochu posunula ve vývoji. Jmenované typy jsou však, až na výjimku vysokoteplotních HTR-PM, tlakovodní reaktory, které toho z technického hlediska moc nového nepřinášejí.

Potenciál SMR v ČR

Podle Vojtěcha Michalce z expertního týmu vládního zmocněnce mají malé reaktory pro Česko největší potenciál ve dvou oblastech: v průmyslu, výzkumu a vývoji a v rozložení výrobních bloků na území republiky. Po uzavření uhelných bloků by totiž největší výrobní bloky ležely v jižních Čechách a na Moravě, což by kladlo velké nároky na přenosovou soustavu.

ČEZ už se žádostí o informace oslovil 11 dodavatelů malých reaktorů. „V prvním kole preferujeme tlakovodní reaktory, ale ostatní technologie budeme sledovat. Co se týče lokalit, uvažujeme o jaderných lokalitách a brownfieldech. U jednotlivých projektů budeme sledovat pokrok v projektování a licencování a jejich technologické výhody, rovněž je pro nás důležité, aby projekt měl certifikát od Mezinárodní agentury pro atomovou energii a organizace EUR,“ uvedl Martin Uhlíř, ředitel Elektrárny Dukovany II.

Zájem má ČEZ o anglický střední reaktor od firmy Rolls-Royce, americké projekty mPower, NuScale, SMR-160 a Westinghouse SMR, argentinský projekt CAREM, čínský ACP100, francouzský Nuward, jihokorejský SMART a ruský RITM-200. Jediným varným reaktorem na seznamu je BWRX300 od americko-japonské firmy GE Hitachi. „Sledujeme projekty s výkonem 30-300 MW, protože nám jde o náhradu uhelných elektráren a tepláren,“ vysvětluje Uhlíř.

Velkou otázkou, která se vznáší nad malými a středními reaktory, je jejich cena. Při přepočtu investičních nákladů na jednotku výkonu vycházejí výrazně dráž než velké bloky s výkonem nad 1000 MWe. Evžen Losa z FJFI uvedl, že podle nezávislé expertní analýzy dosahují náklady v případě ruské plovoucí jaderné elektrárny Akademik Lomonosov částky 10,5 tisíce dolarů za kW výkonu, což je třikrát více než pro velké bloky VVER. Podobně je na tom i čínský vysokoteplotní reaktor HTR-PM (6 000 $/kW), a argentinský CAREM vychází dokonce ještě hůře (21 900 $/kW).

V minulosti se objevily názory, že pro českou přenosovou soustavu jsou z výkonového pohledu nejvhodnější reaktory podobného výkonu jako ty v Dukovanech. Ale ani u této kategorie se problémů s vysokými investičními náklady nezbavíme. František Hezoučký ze Západočeské univerzity uvedl: „Cena 1 kW instalovaného výkonu reaktoru VVER-600 vychází 1,6krát vyšší než cena reaktorů VVER-1200. To je také důvod, proč tento projekt, podobně jako americký AP600, nebyl nikdy realizován, ač byl technický projekt k dispozici.“ A nutno poznamenat, že reaktor VVER-600 používá stejné parogenerátory a stejné palivové kazety jako reaktory VVER-1200, čímž sdílí výzkumné a výrobní zkušenosti s reálným projektem.

Snížení ceny u SMR

Obecně se očekává, že malé reaktory přinesou některá revoluční řešení, která umožní snížit jejich investiční náklady vztažené na jednotku výkonu. Velký význam se přikládá standardizaci výroby, kdy by hlavní komponenty bloků byly vyráběny ve velkých sériích a jejich cena by tak přirozeně klesla. Ale reálné zlevnění se ukáže až na základě reálného příkladu z praxe.

Výraznější přínosy se ale očekávají od revolučních změn v oblasti bezpečnosti. Pokročilé typy reaktorů mají specifické vlastnosti, které přinášejí revoluční změny z pohledu bezpečnosti.

Rozdíly mezi tlakovodními reaktory malého a velkého výkonu popisuje Jozef Mišák, manažer pro strategický rozvoj ÚJV Řež: „Malé reaktory ve srovnání s velkými bloky mají výhody v tom, že mají větší inherentní bezpečnost a většina projektů využívá přirozenou cirkulaci a pasivní bezpečnostní systémy. Díky tomu je pravděpodobnost úniku radioaktivity výrazně menší než u velkých bloků. U generace III+ je tato pravděpodobnost typicky 10-9 a například autoři NuScale uvádějí 10-11.“

Problémem je ale to, že tyto revoluční změny v oblasti ekonomiky projektu dnes nemohou malé reaktory plně využít, protože jim v tom brání legislativa. Jedním z příkladů toho, jak je možné snížit investiční a provozní náklady malých reaktorů, jsou tzv. jaderné baterie. Tyto zapouzdřené bloky, které mají palivovou kampaň dlouhou podobně jako svou životnost, je teoreticky možné provozovat dálkově a mít v lokalitě jen nezbytně nutný personál.

„Aby se malé reaktory mohly široce rozšířit, je nezbytné pracovat nejen na standardizaci projektů a efektivním palivovém cyklu, ale rovněž na harmonizaci požadavků a úpravě legislativy,“ uvádí Artem Larionov z Rusatom Service. Na změnách legislativy, které by nesnížily bezpečnost malých reaktorů, ale umožnily jim plně využít jejich potenciál i z hlediska ekonomiky, pracují Spojené státy, Kanada, Spojené království a Rusko. „Řada malých reaktorů nebude realizována, pokud nebude licencování podstatně zjednodušeno,“ uzavírá Mišák.

Autor

• Větrovec Vladislav