S napětím sledujeme nejnovější trendy a proud informací posíláme k vám…

Malé modulární reaktory – budoucnost energetiky?

Datum: 09.03.2020

smr-aerial-view

Co jsou to malé modulární reaktory? A jakou roli mohou hrát v energetice v blízké i vzdálenější budoucnosti? Lze využít při jejich výrobě zkušeností z oblasti jaderného průmyslu, které má Česká republika? A jak se lze poučit ze zahraničí? Na tyto i další otázky hledali čeští odborníci odpovědi v rámci již šestého ročníku konference Malé modulární reaktory, která se konala 13. února 2020 na půdě Fakulty jaderné a fyzikálně inženýrské ČVUT v Praze a kterou pořádá společnost EventEra.

Malý modulární reaktor, jak název napovídá, je nevelké zařízení využívající k výrobě energie jaderného štěpení, stejně jako klasický velký jaderný reaktor. V porovnání s ním produkuje menší množství energie – obecně přijímaná definice chápe malý reaktor jako zařízení produkující max. 200 MW tepelné energie, případně cca 70 MW elektrické energie. Pro srovnání – jeden reaktor jaderné elektrárny Dukovany produkuje 440 MW elektrické energie, čili více než šestkrát tolik. Modulární koncept reaktoru pak umožňuje jednoduchou instalaci – jednotlivé komponenty zařízení jsou vyráběny jako standardizované moduly ve výrobním závodě a po dopravení na místo provozu jednoduše zkompletovány. Tento princip řádově zjednodušuje nejen samotnou instalaci, ale i servis, údržbu, a případné vyřazování z provozu.

Velké dosavadní zkušenosti s přípravou a provozem malých reaktorů má Rusko. Koneckonců, za jedno z prvních zařízení na světě využívajících malý reaktor může být považována ruská elektrárna Bilibino na Čukotce, jejíž čtyři bloky o výkonu 12 MW zásobují teplem nedaleké město stejného jména již od roku 1974. V rámci konference zástupci ruské národní společnosti ROSATOM představili model RITM 200, jehož použití je zamýšleno na několika odlehlých lokalitách. Právě pro geografické podmínky podobné těm ruským je použití malých modulárních reaktorů ideální – provoz poměrně malého zdroje energie v místě, kde by výstavba konvenční elektrárny byla příliš nákladná a její výkon zbytečně vysoký. Výz-namným milníkem v energetickém zásobování Sibiře bylo i loňské spuštění na vodu lodě Akademik Lomonosov – plovoucí jaderné elektrárny navržené k zásobování těžko dostupných oblastí.

Zástupci korejské společnosti KHNP seznámili účastníky konference s projektem reaktoru SMART, který by měl najít uplatnění v Saúdské Arábii. Britský Rolls-Royce představil projekt PWR 400 MW – velmi zajímavý koncept malé jaderné elektrárny, u níž je snad jako u prvního podobného projektu řešena nejen technická, ale i estetická stránka a zakomponování do okolního prostředí.

Zajímavé informace a úvahy poutavým způsobem sdělila účastníkům konference Dr. Helene Cook z Austrálie. Tato dynamická právnička, pracující pro společnost GNE Advisory, se zamýšlela nad dalším možným využitím jaderné energie v Austrálii, kde zatím na tento zdroj energie platí moratorium. S odkazem na minulé havárie jaderných elektráren položila řečnickou otázku, jestli jsme se dostatečně poučili z minulých chyb. Podle jejího názoru by se svět energetiky měl orientovat především na projekty na klíč, neutápět se v technických detailech a zaměřit se na efektivitu, jednoduchost a celkový přínos. Ovšem nejzajímavější otázkou, která rezonovala celou konferencí (tak jako rezonuje jaderným oborem v České republice už šest let) bylo – jakou roli by mohla Česká republika hrát v budoucnosti malých modulárních reaktorů?

Významnou část odpovědi na tuto otázku dává projekt Energy Well (“Energetická studna”). Jedná se o projekt společnosti Centrum výzkumu Řež (dceřinná společnost ÚJV Řež a člen skupiny ČEZ), jehož cílem je vyvinout opravdu malý modulární reaktor o výkonu cca 20 MW tepelných. Takové zařízení by mohlo být provozováno všude tam, kde je potřeba k dispozici stabilní zdroj energie, avšak nároky na výkon nejsou příliš vysoké – například odlehlé průmyslové komplexy, menší města, dlouhodobé základny, záložní zdroje apod.

Koncept provozu Energy Well je navržen tak, že reaktor jako celek bude vyměnitelný (“jaderná baterie”). Zatímco u klasického velkého energetického reaktoru je nutné jaderné palivo průběžně měnit, malý reaktor Energy Well by se měnil jako celek – a po “dochlazení” by se přepravoval zpět do výrobního závodu k přepracování. Koncept tak malého jaderného reaktoru jako je Energy Well, představuje pro výzkum a vývoj nové technologické výzvy. Aby mohlo takové zařízení generovat požadované množství energie, je nutné ho provozovat za výrazně vyšších teplotních rozdílů, než klasický jaderný reaktor. Zatímco u velkých reaktorů postačuje k provozu vodní pára za provozních teplot mezi 300 a 400 stupni Celsia, pro dosažení požadovaného výkonu malého reaktoru je nutné dosáhnout v pri­- márním okruhu teplot kolem 600 stupňů Celsia. Ovšem na takových teplotách už není možné provozovat vodní okruh – proto koncept počítá s využitím roztavených solí, zejména fluoridů. Jejich použití pro chlazení jaderné reakce tak vyžaduje výrazně odlišný technologický koncept, který je předmětem samostatného výzkumu a vývoje.

Centrum výzkumu Řež získalo začátkem roku 2020 na malý jaderný reaktor Energy Well patent od Úřadu pro ochranu průmyslového vlastnictví. V blízké budoucnosti pak plánuje postavit a uvést do provozu experimentální smyčku simulující nejadernou část zařízení, na níž budou vyvíjeny a testovány technologie zajišťující přenos energie z reaktoru.

Významným plusem projektu Energy Well je fakt, že pro jeho realizaci lze využít maximum zkušeností českých firem. Jak přiblížil vedoucí projektu Marek Ruščák z Centra výzkumu Řež, české společnosti jsou schopné vlastními silami vyrobit a dodat veš-keré části zařízení s výjimkou samotného paliva (neboť Česká republika neprovozuje obohacovací závod) a chladiva (na bázi roztavených fluoridových solí). Odkaz nedávné minulosti, kdy bývalé Československo mělo dostatek odborníků, zkušeností a zázemí pro výstavbu a zprovoznění vlastní jaderné elektrárny, tak může být opět zúročen a pomoci naší zemi prosadit se na mezinárodním průmyslovém trhu. Poslední, avšak důležitou otázkou je, zda v politicko-ekonomické situaci, která v současné době v Evropě panuje, je reálná představa rozšíření a zprovoznění nových typů jaderných zdrojů a jejich začlenění do evropského energetického mixu.

Ing. Milan Buňata, EventEra

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

deset − sedm =