Světové firmy závodí o prvenství v „malém“ jádru

ABSTRACT: Small modular reactors are about to enter the commercial installation phase. The first SMR could come into operation in the Canadian province of Ontario as early as 2028. CEZ envisages the first SMR at Temelin in 2032 and SMRs with a total capacity of 3,000 MW by 2045.

Spotřeba elektřiny v Česku má podle organizace Eurelectric vzrůst do roku 2050 minimálně o polovinu. Znamenalo by to, že i v zimě, kdy dnes v ČR spotřebováváme nárazově až 11,5 GW v jednom okamžiku, bychom to měli z hlediska výroby elektřiny dobře zvládat. Ovšem to by musely být naše zdroje stejně výkonné, jako je tomu dnes. Dokáží totiž vyrobit v jednom okamžiku až 21 GW elektřiny, z toho 18 GW pochází z takzvaných řiditelných zdrojů. Z toho je zřejmé, že Česko elektřinu může vyvážet a vyváží.

Je ovšem otázka, jak bude vypadat struktura výrobních zdrojů v příštích letech. Všechny výpočty ukazují, že po odstavení uhlí bude s vývozem konec, naopak se staneme dovozci až do doby, kdy bude připojen do sítě nový jaderný blok. Kdy to však nastane? Jak dlouho potrvá období bez uhlí a ještě i bez nového jádra? O kolik mohou kritickou dobu zkrátit nové obnovitelné zdroje?

SCÉNÁŘE VŽDY S JÁDREM

Ministerstvo průmyslu a obchodu dokončuje Národní klimaticko-energetický plán a rozhoduje se mezi dvěma scénáři. Dokument měla vláda poslat Evropské komisi už do konce června, řada zemí včetně Česka ale termín nestihla. Naše vláda s tím nyní počítá v průběhu září.

Oba scénáře vycházejí z rozhodnutí o ukončení spalování uhlí v roce 2033 a zákazu prodeje nových aut se spalovacími motory po roce 2035. V čem se zcela liší, je objem investic do obnovitelných zdrojů a počet nových jaderných reaktorů. Ten ze scénářů, který preferuje více obnovitelné zdroje, počítá do roku 2050 s fotovoltaickými elektrárnami (FVE) až do výkonu 26 GW a s instalovaným výkonem větrných elektráren 7 GW. Pokud jde o jádro, tak nový reaktor v Dukovanech by měl být spuštěný nejpozději v roce 2040 a v roce 2045 další v Temelíně.

Druhý scénář sází na rychlejší a mohutnější výstavbu jádra a obnovitelné zdroje by tvořily v energetickém mixu menší část (FVE 21 GW, větrné 5 GW) do roku 2050.

Oba modely počítají s dalšími jadernými zdroji, ale jejich velikost zatím nestanovují. Podle scénáře by měl být uveden do provozu malý modulární reaktor v Temelíně zřejmě v roce 2035, další tři pak v letech 2036 v Dukovanech, 2039 a 2041 rovněž v Temelíně.

KDO BUDE PRVNÍ?

Malé modulární reaktory (MMR) jsou v centru zájmu už řadu let. Mnoho let se na nich pracuje, ale teprve v současné době se snad více blíží termíny, kdy se některé z nich budou moci skutečně postavit a poté provozovat. Výjimkou jsou pohony pro ponorky, ledoborce či letadlové lodě, ty jsou však pro využití, s jakým se počítá v energetice, nepoužitelné.

Podle Mezinárodní agentury pro atomovou energii je nyní po celém světě ve vývoji zhruba sedm desítek různých typů malých modulárních reaktorů. Mají vyrábět elektřinu a teplo, očekává se od nich odsolování mořské vody nebo výroba páry pro průmyslové použití. Kromě toho by mohly sloužit také jako menší teplárenské bloky pro centrální zásobování teplem místo současných uhelných a plynových zdrojů.

Tento typ reaktorů má výkon zhruba od 50 do 300 MW, ale lze je sestavovat do větších celků. Jejich produkce má být v budoucnu sériová a budou se montovat přímo ve výrobě. Celky se pak dopraví na místo určení.

Termíny spuštění některého z malých jaderných reaktorů se často v různých návrzích liší a proměňují se v čase. Nyní již však jsou hodně konkrétní a plyne z toho fakt, že MMR už mají tentokrát opravdu našlápnuto a ve třicátých letech už by neměly být jen ve stádiu projektů a výzkumu.

SOUČASNÉ PLÁNY

Také všichni uchazeči v tendru na „velký“ jaderný reaktor v Dukovanech vyvíjejí malé modulární reaktory. Například EDF plánuje uvést svůj malý modulární reaktor Nuward na trh již za dva roky (více v následujícím článku). Do konce desetiletí pak chce vypracovat podrobný návrh a zahájit výstavbu v domovské zemi. „Plánujeme, že v roce 2030 bude ve Francii zahájena stavba první referenční elektrárny a že souběžně s ní budou realizovány projekty v zahraničí. Naším cílem je postavit elektrárnu během 40 měsíců, od prvního lití betonu až po spuštění komerčního provozu,“ sdělil týdeníku Ekonom viceprezident EDF Vakis Ramany.

KHNP disponuje jedním malým modulárním reaktorem Smart, má licenci od roku 2012. Nyní firma pracuje na technologicky pokročilejším malém reaktoru s názvem i-SMR. „Jeho návrh je plánován do roku 2025, schválení do roku 2028 a výstavba do roku 2031. Vývoj i-SMR je plně podporován korejskou vládou jako projekt národního významu – malé modulární reaktory jsou považovány za technologii budoucnosti.

Westinghouse postavil svůj malý modulární reaktor AP300 na licencovaném a osvědčeném „velkém“ reaktoru AP1000. Firma usiluje, aby certifikace projektu proběhla v roce 2027 a první blok tak mohl vyrábět elektřinu s dodávkou do veřejné sítě již v roce 2033. Někteří výrobci malých modulárních reaktorů pracují na certifikaci projektu již 15 let. Podle Westinghouse snaha vybudovat minireaktor ke stávajícímu reaktoru AP1000 zefektivní klíčové procesy a využije současné dodavatelské řetězce. Věří, že jim to pomůže k tomu, aby se na trh dostali dřív, než ostatní firmy.

Další plány jsou domácí provenience. Jsou to například tři různé typy malých modulárních reaktorů Ústavu jaderného výzkumu ve spolupráci s Centrem výzkumu Řež. Poslední z nich se jmenuje CR-100 s výkonem 100 MW a má vyrábět teplo. Za projektem malého reaktoru Teplator, rovněž zaměřeného na výrobu tepla, stojí tým profesora Radka Škody ve spolupráci ČVUT, Západočeské univerzity a investiční společnosti IPC. Ostravská společnost Witkowitz dokončuje koncepční studii a návrh reaktoru David s výkonem 175 megawattů. Novinkou je plynem chlazený rychlý reaktor Napoleon HR-4F od skupiny FABA Capital, ten se má ovšem zaměřit především na výrobu vodíku. 

AKTIVITY ČEZ

Podle ambiciózní představy společnosti ČEZ by měl být první malý modulární jaderný reaktor spuštěn už v roce 2032 v Temelíně. To by znamenalo, že to bude o několik let dřív, než se plánuje spuštění nového velkého reaktoru v Dukovanech. Podle ředitelky útvaru pro rozvoj malých modulárních reaktorů ve společnosti ČEZ Silvany Jirotkové by mohly být malé modulární reaktory v Temelíně, Tušimicích, Prunéřově, Ledvicích, Poříčí, Dětmarovicích a Dukovanech. Všechno jsou to místa, kde jsou lokalizovány uhelné či další elektrárny, tj. místa, která bude třeba nově využívat.

Příprava lokality i výstavba tam bude jednodušší a rychlejší. U nejaderné lokality zaberou čtyři až pět let jen průzkumné práce a změna charakteru z uhelné lokality na jadernou. Odpovídá to také aktualizované strategii společnosti, v níž je stanoven cíl vybudovat do roku 2045 malé modulární reaktory o celkovém výkonu 3 000 megawattů v elektřině. Výkon jednotlivých bloků u sledovaných projektů se pohybuje od 100 až do 470 MW, ten největší je od firmy Rolls-Royce.

ČEZ má uzavřena memoranda o spolupráci se sedmi společnostmi, které malé modulární reaktory vyvíjejí. Konkrétně jde o společnosti NuScale, GE Hitachi, Rolls Royce, EDF, Westinghouse, KHNP a Holtec. Podle Jirotkové je třeba vybrat technologii pro lokalitu v Temelíně do poloviny příštího roku. Sledují proto vývoj v jednotlivých společnostech a postup licencování.

Podle Jirotkové to má být partnerství na desítky let, proto by to měla být společnost s pevným zázemím, ale také se stabilní podporou své vlády. Nejdůležitější také bude, aby byl vybraný partner schopen dodat příslušnou technologii do roku 2032. Jirotková zároveň připouští, že to nemusí být jen jeden partner či jedna technologie.

MMR VE SVĚTĚ

Společnost SaskPower vybrala malý modulární reaktor společnosti GE Hitachi Nuclear Energy (GEH) pro případné nasazení v kanadské provincii Saskatchewan v polovině třicátých let tohoto století. Je zajímavé, že ačkoli veškerá produkce uranu v Kanadě pochází právě z této provincie, ta nyní žádnou jadernou energii sama nevyužívá.

Saskatchewanská vláda ve svém plánu rozvoje z roku 2019 označila technologii MMR za růstový cíl a na začátku letošního roku spolu s vládami dalších kanadských provincií vydala společný strategický plán, v němž stanovila směry rozvoje a nasazení těchto malých reaktorů.

První kanadský komerční MMR v měřítku „grid-scale“ by však mohl být dokončen už v roce 2028. Jde o projekt v Ontariu, který pracuje s technologií GE-Hitachi BWRX-300. Výběr stejné technologie společností SaskPower má logiku, protože celokanadský přístup předpokládá MMR založené na jednotné flotile. Očekávají se výhody včetně nižších regulačních, stavebních a provozních nákladů.

Společnost SaskPower uvedla, že rozhodnutí o výstavbě MMR udělá až v roce 2029, do té doby bude na projektu pracovat včetně licencování a činností na poli regulace. Ještě letos má být vybrán region, kde by mohl být MMR umístěn.

BWRX-300 je 300MWe vodou chlazený reaktor s přirozenou cirkulací a pasivními bezpečnostními systémy. Využívá konstrukční a licenční základnu varného reaktoru ESBWR od společnosti GEH, která je certifikována Komisí pro jadernou regulaci USA. Má také licencovanou konstrukci paliva GNF2.

Společnost GEH má uzavřena memoranda o porozumění nebo jiné dohody s firmami v České republice, Estonsku, Polsku, Švédsku a USA.

Do závodů o MMR se přidalo i Polsko. Polské Ministerstvo klimatu schválilo výstavbu MMR polským producentem kovů KGHM. Tato společnost chce vybudovat elektrárnu s výkonem 462 MW, tvořenou šesti malými modulárními reaktory. Souhlas jmenovaného ministerstva je nezbytnou podmínkou k získání dalších potřebných povolení pro tento projekt.

Firma KGHM si chce zajistit prostřednictvím výstavby MMR bezpečný, ekologický a cenově stabilní zdroj energie. Loni podepsala s americkou firmou NuScale Power dohodu o předběžných pracích na projektu. Při podpisu dohody uvedla, že počítá se spuštěním provozu prvních reaktorů v roce 2029. Náklady na všech šest reaktorů tehdy odhadla na 1,5 až 2 miliardy dolarů.

Výstavbu malých modulárních reaktorů plánuje rovněž polský petrochemický koncern PKN Orlen. Ve spolupráci s chemickou firmou Synthos chce stavět reaktory založené na technologii společnosti GE Hitachi.