Nastává renesance jaderné energetiky?

ABSTRACT: Thanks to their low emissions and flexibility, nuclear power plants are enjoying renewed interest. 60 new facilities are in construction around the world and the agenda also features SMRs.

ATOMY PRO MÍR

Posunul se také názor v Evropské unii a jaderná energie byla nakonec zařazena mezi bezemisní zdroje. Nastává období renesance jaderné energie. Vyplynulo to z jednání na 67. generální konferenci MAAE v sídle agentury ve Vídni v Rakousku letos v září. Generální ředitel MAAE Rafael Mariano Grossi zde složil přísahu, protože byl zvolen na druhé čtyřleté období. Zástupci 177 členských států MAAE se zabývali jadernou bezpečností vzhledem k trvajícímu konfliktu na Ukrajině a energetickými plány členských zemí.

Účastníci si také připomněli 70 let od chvíle, kdy americký prezident Dwight D. Eisenhower pronesl svůj projev „Atomy pro mír“ na Valném shromáždění Organizace spojených národů v New Yorku, který inspiroval vytvoření MAAE.

Ve spojení s letošní generální konferencí se ve Vídni konalo výroční vědecké fórum s letošním tématem Nuclear Innovations for Net Zero. To souvisí s iniciativou MAAE, Atoms4NetZero, která se snaží pomoci zemím využít sílu jaderné energie při přechodu čisté energie na čistou nulu. Fórum zkoumá inovativní způsoby využití jaderné energie jako spolehlivé páteře čistých, cenově dostupných, odolných a bezpečnějších energetických přechodů.

Svět postupně zvyšuje svou výrobní kapacitu jaderné energie, v současnosti se po celé planetě pracuje na šedesáti nových jaderných reaktorech. V Evropě staví Francie či Velká Británie, čtyři reaktory připravuje Turecko, první z nich má spustit ještě letos. V ČR podali finální nabídku na nový blok v Dukovanech tři uchazeči.

Velká Británie hodlá posílit svou energetickou síť po dostavění jaderné elektrárny Hinkley Point C v anglickém Somersetu. Elektřinu zde bude vyrábět dvojice reaktorů typu EPR–1750. První má začít fungovat v roce 2027, druhý o rok později.

Na jaderných zařízeních pracuje i Ukrajina. V listopadu 2021 podepsala smlouvu na dodávku reaktoru AP1000 s americkou firmou Westinghouse. Umístěn by měl být ve Chmelnycké jaderné elektrárně, ale projekt je nicméně pozdržený kvůli konfliktu.

Mnohem větší plány má ale například Čína, která hodlá v zemi do konce desetiletí vybudovat a zprovoznit čtyřiadvacet nových reaktorů. Na druhém místě je Indie s osmi chystanými reaktory. Na vlastních projektech pracují také například Rusko, Egypt nebo Jižní Korea.

V návaznosti na iniciativu Atoms4NetZero Mezinárodní agentury pro atomovou energii (MAAE) se lídři z celého světa sejdou na Summitu o jaderné energii v Bruselu ve dnech 21.–22. března 2024, aby zdůraznili roli jaderné energie při řešení globálních výzev ke snížení používání fosilních paliv, posílení energetické bezpečnosti a podpoře hospodářského rozvoje.

Očekává se, že se summitu zúčastní přibližně 30 zemí. Bude se skládat ze setkání hlav států a vlád a také z vědecké debaty s předními odborníky o novinkách, od nových technologií reaktorů až po hybridní energetické systémy integrující jak jadernou energii, tak obnovitelné zdroje energie a inovace v celém palivovém cyklu.

CO NÁS ČEKÁ

Nový roční výhled MAAE předpovídá, že instalovaný jaderný výkon se do roku 2050 více než zdvojnásobí na 890 GW ve srovnání se současnými 369 GW. To představuje téměř 25% nárůst proti předpovědi Agentury v roce 2020, přičemž její projekce byly již třetí rok po sobě revidovány. Čína má podle MAAE ve výstavbě 21 jaderných reaktorů, které budou mít výkon 21,61 GWe. To je více než dvaapůlkrát více jaderných reaktorů ve výstavbě, než kterákoli jiná země.

Čínská snaha odráží obrovskou poptávku po energii, kterou je třeba uspokojit. Ukazuje totiž čínskou závislost na uhlí, jehož spalování přináší Číně obrovské klimatické, zdravotní i ekonomické problémy. Jaderná energie je tedy preferována jako čistý zdroj elektřiny.

„Čína je v současnosti de facto světovým lídrem v jaderné technologii,” konstatoval v rozhovoru s novináři Jacopo Buongiorno, profesor jaderné vědy a inženýrství na Massachusetts Institute of Technology. Nebylo tomu tak vždy. Současná flotila jaderných reaktorů Spojených států je důkazem jejich předchozí dominance.

Spojené státy mají 93 jaderných reaktorů, které pracují s výkonem více než 95 GW, což je podstatně více než kterákoli jiná země. Mnoho z těchto reaktorů by mělo být ještě nějakou dobu životaschopných, protože jaderné reaktory mohou mít licenci k provozu na 60 let a v některých případech až na 80 let.

Energie následuje poptávku, takže nové jaderné reaktory mají tendenci být stavěny tam, kde rychle se rozvíjející ekonomiky potřebují energii pro svůj růst.

Dle údajů amerického Úřadu pro energetické informace celková domácí výroba elektřiny Číny dosáhla v roce 2020 celkem 7 600 TWh, což je masivní nárůst z 1 280 TWh v roce 2000. V současnosti se jaderná energie podílí pouze 5 procenty na celkovém množství elektřiny vyrobené v zemi, zatímco uhlí stále tvoří asi dvě třetiny, uvádí MAAE. Čína odstartovala svůj jaderný program nákupem reaktorů od Francie, Spojených států a Ruska a ve spolupráci s Francií postavila první domácí reaktor Hualong.

USA SE PROBUDILY

Spojené státy by mohly dohnat ztracené energetické pozice a znovu získat část své dřívější dominance v jaderném prostoru, říkají odborníci. Letos na konci července byl uveden do komerčního provozu jaderný reaktor 3. bloku Vogtle a představuje první americké nasazení reaktorů AP1000 generace III+ společnosti Westinghouse. Bloky Vogtle 3 a 4 jsou první nově postavené reaktory od Watts Bar Unit 1, který zahájil provoz v roce 1996.

Až společnost Southern Company prostřednictvím své dceřiné společnosti Georgia Power zprovozní na konci letošního nebo na začátku příštího roku blok Vogtle 4, nové bloky společně přinesou do státu Georgia dodatečný instalovaný výkon 2,2 GW a očekává se, že poběží 60 až 80 let. Spuštění reaktorů bylo oslavováno jako hlavní milník ve výstavbě jaderné energetiky v USA, ale bloky byly dokončeny o více než sedm let později, než bylo původně plánováno, a s rozpočtem na více než dvojnásobku předběžných plánovaných nákladů.

Jaderná elektrárna Vogtle

Zdroj: Southern Company

Nedávný průzkum z Pew Research Center zjistil, že podpora jaderné energie v USA je mezi demokraty i republikány na vzestupu: 57 procent Američanů upřednostňuje více jaderných reaktorů k výrobě elektřiny, proti 43 procentům Američanů, kteří podporovali jaderné reaktory v roce 2020.

USA poskytují dotace na udržení některých stávajících jaderných elektráren v provozu a prodávají některé velké jaderné reaktory do východní Evropy. Například do Polska. USA mají velké ambice rozšířit trh pro technologii malých modulárních a pokročilých reaktorů a vybudování související kapacity obohacování paliva.

Menší jaderné reaktory jsou levnější, protože jsou menší, ale také proto, že modulární konstrukce umožňuje výrobu segmentů v továrně a jejich montáž na místě. Tento proces je rychlejší a levnější, než stavba každého reaktoru jako jednorázového butiku.

Malý modulární reaktor NuScale a Westinghouse AP300 jsou zmenšené lehkovodní reaktory, což je konstrukce, kterou používá většina konvenčních jaderných reaktorů, zatímco některé další návrhy malých modulárních reaktorů jsou řešeny exotičtěji. Vývoj však naráží na ekonomické a technické problémy.

Společnost NuScale Power nyní uvedla, že se dohodla s energetickou skupinou v Utahu na ukončení projektu malého modulárního reaktoru, což zasadilo velkou ránu americkým ambicím a poslalo akcie NuScale dolů o 20 %. V roce 2020 totiž Ministerstvo energetiky schválilo 1,35 miliardy dolarů na 10 let pro elektrárnu, známou jako projekt bezuhlíkové energie. Navíc Kongres poskytl společnosti NuScale a dalším od roku 2014 zhruba 600 milionů dolarů na podporu komercializace technologií malých reaktorů.

Společnost NuScale plánovala vyvinout projekt se šesti reaktory o výkonu 462 MW s Utah Associated Municipal Power Systems (UAMPS) a spustit jej v roce 2030, ale několik měst od projektu odstoupilo, protože náklady vzrostly. John Hopkins, prezident a generální ředitel společnosti NuScale, uvedl, že společnost bude i nadále se svými dalšími domácími a mezinárodními zákazníky uvádět na trh americkou technologii malých modulárních reaktorů (SMR).

NuScale doufá, že SMR postaví v Rumunsku, Kazachstánu, Polsku a na Ukrajině. Možná i u nás. První malý modulární jaderný reaktor v Česku by měl začít pracovat již za devět let v Temelíně. ČEZ chce vybrat dodavatele do poloviny příštího roku, prohlásila v Českém rozhlase Silvana Jirotková, vedoucí týmu pro rozvoj SMR.

Spojené státy se snaží zlepšit svou pozici v jaderném energetickém strojírenství. Začalo to už Trumpovou administrativou a současný prezident Biden tuto snahu dále posílil. Část tohoto exportního byznysu budou představovat velké jaderné reaktory, které se prodávají do východní Evropy, ale významnou součástí této strategie budou i nadále malé modulární reaktory.

Umělecká představa SMR Westinghouse AP 300

Zdroj: Westinghouse

PROJEKT PHOENIX

V této situaci uspořádaly americké Ministerstvo zahraničí a slovenské Ministerstvo hospodářství začátkem listopadu zahajovací workshop projektu Phoenix Workshop and Launch Event v Bratislavě. Zahajovací akce zahrnula účastníky z více než 15 zemí v regio­nu Evropy a Eurasie a iniciovala spolupráci mezi Spojenými státy a Českou republikou, Polskem a Slovenskem na studiích proveditelnosti s cílem prozkoumat přeměnu uhelných elektráren na bezpečnou a zabezpečenou novou jadernou energii.

Zvláštní zmocněnec amerického prezidenta pro klima John Kerry oznámil projekt Phoenix na konferenci OSN o změně klimatu v Sharm El-Sheikhu v Egyptě (COP27) a vyzdvihl Českou republiku, Polsko a Slovensko jako první tři soutěžně vybrané a oceněné na summitu Iniciativy tří moří.

Schéma malého modulárního reaktoru

Zdroj: Ministerstvo energetiky USA

V mnoha případech se malé modulární reaktory ideálně hodí pro přeměny uhelných elektráren, protože poskytují energii základního zatížení 24 hodin denně, 7 dní v týdnu, lze je škálovat podle potřeby, aby vyhovovaly energetickým potřebám, a vyžadují relativně malou plochu, což umožňuje jejich výstavbu na stávajících místech. SMR lze použít pro výrobu čisté energie, pro dálkové vytápění, výrobu vodíku, průmyslové aplikace a odsolování vody v oblastech s nedostatkem vody. Projekt Phoenix je implementován v rámci amerického programu Foundational Infrastructure for the Responsible Use of Small Modular Reactor Technology – FIRST – programu budování kapacit, který podporuje zavedení pokročilých programů jaderné energetiky v souladu s nejvyššími standardy jaderné bezpečnosti.

V této souvislosti je potěšující zpráva, že těžařská společnost Sokolovská uhelná a její sesterská organizace SUAS uspěly v žádosti o dotaci ve výši 1,5 milionu dolarů ze zmíněného amerického programu Phoenix, z něhož jsou financovány studie proveditelnosti související s umístěním malých jaderných reaktorů (SMR) v Evropě. Američané v rámci projektu Phoenix nabízejí poradenství a financování až tří studií proveditelnosti přechodu z uhlí na malé modulární reaktory v konkrétních lokalitách.