Naděje pod slibnou zkratkou SMR

Pomalu, ale jistě se vrací jaderná energie na výsluní společenského zájmu, který je charakterizován důrazem na snižování uhlíkové stopy. Technologický pokrok zmenšil jaderné reaktory a mnozí odborníci se v této souvislosti domnívají, že nastal čas na jaderné inovace. Snad nejvíc jich věří právě malým modulárním reaktorům.

Naděje pod slibnou zkratkou SMR

ABSTRACT: The development of small modular reactors is gaining intensity and by 2030 pilot projects could be launched in the USA, China and even France.


Malé modulární reaktory (Small Modular Reactors, SMR) mají za sebou dlouhou historii. První nápady se objevily ve 40. letech 20. století, kdy americké letectvo, armáda a námořnictvo zahájily výzkum a vývoj různých typů malých reaktorů. Od té doby vědeckotechnický vývoj značně pokročil, ale po katastrofě velkých elektráren v Černobylu a Fukušimě získaly jaderné elektrárny špatnou pověst.

To se snaží napravit současné technologie malých modulárních reaktorů. Jsou mnohem menší než ty v současných jaderných elekt­rárnách a dosahují výkon od 10 MW do 300 MW. Jsou konstruovány tak, že se vyrobí v továrně a pak se dopraví na místo určení, kde se smontují. Jsou bezpečnější než ty současné a k obsluze potřebují méně lidí. Jednou z jejich předností je snížení nákladů na výstavbu i provoz a možnost přidávat jednotlivé moduly. Navíc mohou být SMR umístěny na ostrovech nebo v odlehlých oblastech odříznutých od centrálních rozvodových sítí.

Umělecké ztvárnění SMR v areálu laboratoře Idaho National Laboratory
Zdroj: NuScale Power


ARMÁDA MÁ ZÁJEM

Není divu, že o takový energetický zdroj mají zájem vojáci. Připomeňme si, že už v roce 1964 byl instalován první armádní malý přenosný jaderný reaktor pod ledovým příkrovem v Grónsku, asi 800 mil od severního pólu. Důstojníci jej sice označili za přenosný, ale vážil 330 t a byl sestaven z jednotlivých dílů, jež se všechny vešly do nákladního letadla C-130. Reaktor napájel elektřinou vojenskou základnu Camp Century.

Nebyla to obyčejná základna, nýbrž systém podzemních tunelů, jež osm let sloužily jak pro vojenské účely, tak pro vědecký výzkum. Armáda se chlubila, že tamní jaderný reaktor, známý jako PM-2A, potřebuje jen asi 20 kg uranu, aby nahradil milion nebo i více galonů nafty. Vygenerovaná energie poskytovala světlo a teplo. Asi 200 mužům posádky nabízela v tom brutálně chladném prostředí tolik horkých sprch, kolik si jen přáli. Americká armáda měla v té době několik malých jaderných reaktorů, ale byly hodně poruchové.

Téměř po 60 letech zkoumá americká armáda znovu malé pozemní jaderné reaktory. Letos v květnu požadoval Pentagon 60 milionů dolarů pro projekt Pele. Jeho cíl byl navrhnout a postavit do pěti let malý přenosný jaderný reaktor namontovaný na nákladním automobilu, který by mohl být letecky převezen do vzdálených míst a válečných zón. Palivo by mělo být reaktoru v uzavřených peletách a chlazené vzduchem, takže nebude třeba likvidovat žádné radioaktivní chladivo. Vzhledem k tomu, že spotřeba kapalného paliva americkou armádou je v současnosti téměř stejná, jako má celé Portugalsko nebo Peru, představují malé jaderné reaktory velkou naději pro budoucnost. Ušetřily by se enormní náklady na dopravu do vzdálených míst, a tím by se i snížilo riziko nepřátelských útoků během transportu.

Koncem října potvrdilo americké letectvo základnu Eielson na Aljašce jako místo, kde bude instalována první malá jaderná elektrárna. Mikroreaktor dodaný firmou NuScale o výkonu až 5 MWe by měl být uveden do provozu již v roce 2027. Základna je v současné době zásobována vlastní uhelnou elektrárnou, která může vyrábět až 25 MWe, ale obvykle běží na 13 - 15 MWe a denně spotřebuje až 800 tun uhlí. Na místě má také zásoby na 90 dní a potřebuje zařízení na rozmrazování uhlí. Je sice energeticky nezávislá, ale má také připojení k síti.


PRVNÍ SLIBNÉ PROJEKTY

Nejen Ministerstvo obrany, ale také americké Ministerstvo energetiky (Department of Energy, DOE) podporuje vývoj malých jaderných reaktorů. Vše je ve stádiu vývoje a testování, ale zatím se zdá, že megawattové reaktory (1 megawatt napájí asi 650 domácností) budou levnější z hlediska výstavby a provozu a mohou být umístěny kdekoli na světě. Lokalizovaný jaderný energetický průmysl – ve kterém malá města, vzdálená zařízení a velká města nacházejí jaderná řešení šitá na míru svým potřebám – by mohl přispět k náhradě elektráren na fosilní paliva.

Už před rokem schválilo americké Ministerstvo energetiky příspěvek ve výši 1,355 miliardy dolarů na financování projektu Carbon Free Power Project (CFPP), potenciální elektrárny NuScale o výkonu 720 MWe, kterou vyvíjí Utah Associated Municipal Power Systems (UAMPS). Rodí se v areálu laboratoře Idaho National Laboratory (INL) v Idaho Falls. To byl první silný impuls pro společnost NuScale, která pracuje s „časovou osou plného provozu závodu“ do roku 2027. Zmíněná dotace je dlouho očekávaným vítězstvím UAMPS, což je agentura pro energetické služby státu Utah. Založena byla v roce 1980 a tvoří ji 47 členů z Utahu, Kalifornie, Idaha, Nevady, Nového Mexika a Wyomingu. Stojí v čele vývoje komerčního projektu SMR v západních státech USA od roku 2013, kdy se spojila s energetickou společností Energy Northwest a technologickou firmou NuScale se sídlem v Portlandu v Oregonu. 

Dotace Ministerstva energetiky tvoří však pouze asi 23 % současných celkových nákladů na projekt, které vzrostly z odhadovaných 3,6 miliardy USD v roce 2017 na současných předpokládaných 6,1 miliardy USD. Provoz prvního z 12 modulů CFPP je plánován na rok 2029 a dalších 11 modulů by mohlo začít fungovat v roce 2030.

Technologie NuScale je pozorně sledována po celém světě kvůli klíčovým výhodám proti větším projektům jaderné výstavby. Během posledních dvou let společnost NuScale iniciovala memoranda o porozumění s několika domácími a mezinárodními subjekty, aby prozkoumala možné nasazení elektrárny NuScale s malým modulárním reaktorem. Patří mezi ně smlouvy se subjekty v Kanadě, Rumunsku, České republice a Jordánsku. NuScale připravuje také projekt o výkonu 2,5 GW pro Afriku.

NuScale je nejkonzervativnější z malojaderných programů, které se snaží dostat na trh. Základem je tradiční lehkovodní reaktor, ale jednodušší. Konstrukce eliminuje čerpadla chladicí kapaliny, externí nádoby generátoru páry a další zařízení, takže NuScale tvrdí, že výroba je levnější, riziko pro obsluhu je nižší a údržba snadnější. Reaktor NuScale se bude snažit doplnit, nikoli nahradit, síť napojenou na obnovitelné zdroje. Během dne může pracovat s 20% výrobou energie, aby se mohla využívat obnovitelná energie, ale v noci začne pracovat až na 100 %.

NuScale Power Module může generovat 250 MWt tepla ve formě přehřáté páry nebo 77 MWe. Je 19,8 m vysoký, v průměru má 2,7 m a je umístěn v ochranné nádobě vysoké 23,1 m (a průměru 4,5 m). Moduly jsou umístěny pod úrovní terénu ve vodní nádrži, která zajišťuje pasivní chlazení kontejnmentu a odvod odpadního tepla.

Vlajková loď společnosti NuScale s 12 mo-­­ duly NuScale poskytuje celkový výkon 924 MWe. V nabídce jsou také menší čtyřmodulová (308 MWe) a šestimodulová (462 MWe) řešení. Dříve americká NRC (The Office of Nuclear Reactor Regulation) stanovila, že z jedné dozorny lze obsluhovat pouze dva reaktory. Ale elektrárna NuScale SMR má schválený projekt pro provoz 12 reaktorů z jediné místnosti se zaměstnanci šesti licencovaných operátorů. Ti se na svůj úkol už připravují. Už v květnu 2012 uvedla společnost NuScale do provozu první velín SMR na světě ve svém zařízení Corvallis. Simulátor se skládal z 12 nezávislých pracovních stanic, z nichž každá byla určena k simulaci provozu NuScale SMR a jeho turbínového generátoru. Sloužil jako modelový dispečink umožňující společnosti NuScale vyhodnotit různé přístupy k návrhu a provozu elektrárny. V květnu 2017 společnost NuScale uvedla do provozu druhý malý simulátor modulárního reaktorového velínu ve své kanceláři Richland ve Washingtonu.

Krátce před redakční uzávěrkou přišla z USA zpráva, že Utah Associated Municipal Power Systems zmenšilo velikost navrhované elektrárny, tzv. projekt Carbon Free Power Project, z 12 na šest malých reaktorových modulů.

Elektrárna NuScale SMR má schválený projekt pro řízení provozu až 12 reaktorů z jediné místnosti. 
Zdroj: NuScale Power


DALŠÍ NASTUPUJÍ

Mezinárodní agentura pro atomovou energii ke konci loňského roku registrovala 70 konkrétních návrhů malých modulárních reaktorů, které jsou definovány jako sériově vyráběné reaktory s výkonem do 300 MW a s poloměrem ochranné zóny do 300 metrů. Ale mají různá technologická řešení.

Minulý měsíc vybral DOE dva další návrhy reaktorů – TerraPower a GE Hitachi Nuclear Energy Natrium a X-energy Xe-100aby obdržely 80 milionů dolarů v rámci programu Advanced Reactor Demonstration Program. Mezitím začaly inženýrské práce ve společnosti BWX Technologies se sídlem ve Virginii na výrobě modulů a ve společnosti Doosan Heavy Industries and Construction Co., Ltd. (DHIC), která „čerpá ze svých odborných znalostí ve výrobě jaderných tlakových nádob“.

Na jaře loňského roku udělilo Ministerstvo energetiky USA kalifornské společnosti Oklo povolení k zahájení testů rychlého neutronového mikroreaktoru Aurora s výkonem 1,5 MW. Loni v listopadu oznámil britský premiér Boris Johnson vládní program zelené průmyslové revoluce, v jehož rámci byl zřízen fond pokročilých jaderných technologií ve výši 385 milionů GBP (13,5 miliardy korun), z nichž polovina je určena na podporu SMR.

Letos v březnu slíbila kanadská vláda 45 milionů dolarů (téměř jednu miliardu korun) na podporu vývoje 300 MW solného reaktoru společnosti Moltex Energy Ltd. a kanadský federální regulátor v současné době přezkoumává deset dalších návrhů SMR.

V dubnu schválila první projekt SMR o výkonu 125 MW také čínská vláda. Modul, který vychází z domácí technologie ACP 1000, má být v jaderné elektrárně Čchang-ťiang v provincii Chaj-nan uveden do provozu dokonce už v roce 2026.

Francouzský energetický gigant EDF je lídrem národního francouzského konsorcia, které vyvíjí lehkovodní reaktor 170 MW navržený tak, aby se mohl stát náhradou středně velkých elektráren na fosilní paliva. Základní konstrukce francouzského reaktoru má být dokončena příští rok a mezitím chce EDF přesvědčit vládu, aby už do roku 2030 umožnila výstavbu pilotního zařízení, které se stane referenčním vzorkem a odrazovým můstkem k obchodní expanzi.

Na vývoji SMR pracuje také české Centrum výzkumu Řež, které je součástí skupiny ČEZ. V lednu loňského roku získal jeho projekt malého modulárního reaktoru s označením Energy Well patent Úřadu průmyslového vlastnictví a nyní probíhá příprava na výstavbu experimentální jednotky.

Tomáš Brejcha

Související články

Společnost EDF uspíší termín vyřazení JE Heysham 2 a Torness z provozu

Pokročilé plynem chlazené britské reaktory Heysham 2 a Torness (AGR) mají ukončit výrobu elektrické energie v roce 2028. To je o d…

Itálie pošilhává po jádru. Rostoucí ceny elektřiny začínají děsit obyvatele

Itálie bývala v Evropě průkopníkem jaderné energetiky, po haváriích v Černobylu a Fukušimě naopak stanula v čele těch zemí, které…

Kolem 180.000 lidí v Rusku je kvůli nepříznivému počasí bez elektřiny

Kolem 180.000 lidí v Rusku je kvůli nepříznivému počasí bez dodávek elektrické energie. Uvedla to dnes agentura TASS, podle níž vý…

IEA: Celosvětová poptávka po elektřině loni výrazně rostla

Celosvětová poptávka po elektřině vzrostla loni o šest procent, tedy 1500 terawatthodin (TWh). V procentech byl růst nejvyšší od z…

Krach, nebo převrat? Na solární trh má dorazit novinka, tajemné perovskity

Levnější energii ze Slunce má nabídnout nová technologie výroby panelů, která se má rozjet v Německu i v Polsku a využívá sloučeni…

Kalendář akcí

Bezpečnost vyhrazených technických zařízení a prováděcí předpisy

18. 01. 2022 08:45 - 12:15
U Plynárny 223/42, 140 00 Praha 4
Školení je určeno pro vlastníky a provozovatele plynových kotelen, odběratele zemního plynu, stavebně montážní organizace, revizní technik...

Ekologie a její budoucnost

27. 01. 2022 08:30 - 12:30
Hotel Voroněž, Křížkovského 47, Brno
Předmět diskuze: Nový zákon o odpadech, nový Operační program Životní prostředí, nová data o odpadech (Ing. Jan Maršák, ředitel Odboru odpadů, Mini...

Diskuzní fórum na PKO a projektování PKO při výstavbě plynovodů 2022

27. 01. 2022 08:45 - 14:35
online
Diskuzní fórum je určeno pro technické a provozní pracovníky plynárenských společností, zástupce stavebních společností, zástupce proje...

Monitoring maloobchodního trhu s elektřinou a plynem

27. 01. 2022 15:00 - 19:00
online
Hned v lednu zve ERÚ na webinář k monitoringu maloobchodního trhu s elektřinou a plynem. On-line seminář proběhne ve čtvrtek 27. ledna 2022 od 15:00 h...

Partneři portálu

ENERGY-HUB je moderní nezávislá platforma pro průběžné sdílení zpravodajství a analytických článků z energetického sektoru. V rámci našeho portfolia nabízíme monitoring českého, slovenského i zahraničního tisku.

65746
Počet publikovaných novinek
1983
Počet publikovaných akcí
742
Počet publikovaných článků
ENERGY-HUB využívá zpravodajství ČTK, jehož obsah je chráněn autorským zákonem.
Přepis, šíření či další zpřístupňování jakéhokoli obsahu či jeho části veřejnosti je bez předchozího souhlasu výslovně zakázáno.
Drtinova 557/10, 150 00 Praha 5, Česká republika