English version
V současné nestabilní geopolitické situaci a v kontextu pokračujícího boje proti emisím skleníkových plynů se stále více zmiňuje také renesance jaderné energetiky, a to nejčastěji ve formě takzvaných malých modulárních reaktorů (MMR či SMR, z anglického Small Modular Reactor). Co vlastně jsou SMR, jaký je jejich potenciál a jedná se opravdu o životaschopnou technologii, nebo pouhou chiméru?
Malé modulární reaktory jsou v nejobecnějším pojetí nové projekty jaderných reaktorů, které se od stávajících realizací liší výrazně menším elektrickým výkonem, který dosahuje od jednotek megawattů (pak se jedná o takzvané mikroreaktory) až po nižší stovky MW. Menší výkon je pouze malá část toho, co SMR odlišuje od tradičních jaderných elektráren s výkonem v řádech vyšších stovek až takřka dvou tisíc MW elektrických.
Ještě důležitějším je přívlastek modulární. Tradičně jsou jaderné elektrárny stavěny na základě typizovaného projektu, který je ovšem podstatným způsobem upraven pro každou realizaci. Princip modularizace je přesným opakem tohoto postupu, spoléhá na sériovou výrobu hlavních součástí elektrárny, maximalizaci využití součástek běžně dostupných na trhu a na celkové zjednodušení celého designu.
Konečným cílem zavedení technologie SMR je pak výroba celého jaderného reaktoru v továrně a jeho doručení zákazníkovi ve formě celého technologického produktu. Do velké míry tak odpadá náročná část výstavby na místě, licenční řízení se potom zúží na zhodnocení, zda provozu daného SMR vyhovuje daná cílová lokalita a předpokládaný způsob provozování, samotný design se znovu nehodnotí.
Nižší výkon šetří prostor
Stavět modulární reaktory menší (fyzicky i výkonově) může být v konečném důsledku výhodnější i z ekonomického hlediska. Zatímco celá jaderná elektrárna je v dnešní době poměrně veliký technologický komplex se stovkami až tisíci zaměstnanci, samotné srdce technologie – jaderný reaktor – má rozměry asi jako jeden cisternový železniční vagon. V tomto relativně malém prostoru je generováno až 5 000 MW tepelné energie.
Aby byl takový reaktor bezpečný dle současných standardů, většinu kontejnmentu dnes zaberou bezpečnostní a monitorovací systémy. Tím, že snížíme výkon jedné jednotky zpět do řádů stovek MW, velká část těchto problémů zmizí – bezpečnostních systémů může být méně, a navíc menších a celá stavba elektrárny začne připomínat malý moderní výrobní podnik místo obřího industriálního komplexu.
Některé projekty SMR tak slibují, že elektřina jimi produkovaná bude stát i výrazně méně než 50 eur za MWh, což je i pro současné velké jaderné elektrárny velmi těžko dosažitelná meta. Nižší jednotkový výkon je pak možné „dohnat“ výstavbou několika jednotek na stejném místě, což dále sníží náklady tím, že mohou některé technologické části sdílet mezi sebou. Posledním, ale neméně důležitým faktorem je i celkově nižší počáteční investice do výstavby jednoho bloku. Nákup a provoz jednoho takového reaktoru by pak měl být dosažitelný i pro soukromé společnosti.
Pasivní bezpečnost je základem
Základním pilířem k dosažení ještě vyšší úrovně bezpečnosti, než jakou disponují velké jaderné elektrárny generace III a III+, zůstává relativně malý výkon jedné jednotky. Mnoho systémů v elektrárně neroste s výkonem lineárně a je možné dosáhnout jejich relativně vyšší účinnosti u malého reaktoru v porovnání s velkým, a to při současném zmenšení jejich fyzických rozměrů.
Tento fakt, v kombinaci s masivním využitím moderních pasivních bezpečnostních prvků, vede k natolik vysoké úrovni bezpečnosti, že je prakticky vyloučeno rozsáhlé poškození paliva a únik radioaktivních látek mimo areál elektrárny i v těch nejhorších hypotetických havarijních scénářích. Právě neexistence takzvané zóny havarijního plánování mimo areál elektrárny teoreticky umožňuje umístění SMR i poblíž obydlených oblastí nebo jako součástí velkého průmyslového areálu.
Dostih na realizaci prototypu odstartoval
A jak to tedy vypadá s realizací konceptu SMR ve světě? V první řadě je třeba zdůraznit, že se jedná o úplně novou technologii, nikde na světě zatím neexistuje nic jako výrobní linka SMR. Existují stovky konceptů, od konzervativních využívajících prověřenou technologii lehkovodních reaktorů po ty více futuristické využívající k chlazení plyn, tekuté kovy či soli. Jejich plánované využití je také široké, od výroby elektřiny a tepla k vytápění až po specializované vysokoteplotní reaktory schopné dodávat teplo pro průmyslové procesy a nahradit tak v nich plyn.
Některé z nich jsou od skutečné realizace vzdálené desítky let, avšak u jiných už vznikají první demonstrační prototypové jednotky. Společnosti s koncepty SMR v pokročilé fázi vývoje mají už dnes první smluvně vázané zákazníky, aniž by dostavěly a spustily byť jedinou demonstrační jednotku. Pomalu tak vzniká tlak i na druhé straně – kdo bude váhat, může za několik let skončit velmi daleko v pořadníku a nemusí se na něj vůbec před zavedením sériové výroby s elektrárnou dostat.
Převzato z časopisu Komora. Autor článku: Petr Vácha, ÚJV Řež, a. s
