Jaderné reaktory středních výkonů jsou zatím v nedohlednu

V České republice je v poslední době celkem živá diskuse o malých reaktorech, určených například jako náhrada za uhelné zdroje. Podívejme se tedy, jaké reaktory by mohly přicházet do úvahy a hlavně kdy.

In relation to the considered new nuclear power plant in the CZ, we hear more and more often about small and medium size reactors. Nevertheless, when we take a look at the SMR projects, that are developed all around the world, we won’t find any project with positive user references and suitable power capacity.

POSTAVME MALÉ REAKTORY. JE ALE CO STAVĚT?

Debata o výstavbě nových bloků v Česku se stáčí k vhodnému výkonu reaktorů a v poslední době stále častěji slýcháme, že by pro naši soustavu byly vhodnější bloky menšího výkonu. Naposledy to řekl koncem dubna premiér Andrej Babiš během tiskové konference v rámci Evropského jaderného fóra. Je ale v současné době na trhu nějaká technologie, která by byla připravena a vyzkoušena?

Slova o menším výkonu bloků řekla například předsedkyně Státního úřadu pro jadernou bezpečnost Dana Drábová během debaty Jak Nord Stream 2 rozděluje Evropu a jaká bude pozice JE. Uvedla, že pro Českou republiku se vzhledem k velikosti distribuční soustavy jeví jako optimální bloky o výkonu 600 MWe. Dodala však, že vhodnější bloky než dukovanské nám už asi nikdo nenabídne. V podobném duchu mluvil i vládní zmocněnec pro jadernou energetiku Jaroslav Míl během zahájení Jaderných dnů na ZČU v Plzni, kdy řekl: "Bavíme-li se o výstavbě dvou 1200MWe bloků v Dukovanech, nikdo neříká, že to nakonec nemůže být 4x 600 MWe."

Zároveň ale premiér podle ČTK uvedl, že myšlenka o malých reaktorech nemá žádnou souvislost s připravovaným tendrem pro stavbu nového bloku v Dukovanech. Ten by podle vládního zmocněnce mohl být vypsán v roce 2020 nebo 2021. Můžeme ale očekávat, že by v této době bylo něco dostupného na světovém trhu?

CO JE DNES K DISPOZICI

Pokud se podíváme do světa, najdeme celou řadu reaktorů s malým výkonem, avšak často jde o mezistupně vývoje a ne o cílové objekty určené pro komerční výstavbu ve větším rozsahu.

Například Indie by se dala s nadsázkou označit za zemi malých reaktorů. Našli bychom tam totiž v provozu osmnáct 220MW bloků. Většinou jde o těžkovodní PHWR-220, značně upravenou verzi kanadských reaktorů CANDU. Jedná se však o starou generaci reaktorů a nyní Indové staví čtyři bloky PHWR-700. Je ale nutné dodat, že jde o těžkovodní reaktory, s nimiž nemáme v Česku žádné zkušenosti (s výjimkou plynem chlazeného a těžkou vodou moderovaného reaktoru A1 v Jaslovských Bohunicích, což je ale opět dost odlišná technologie).

Pro úplnost uveďme, že tlakovodní reaktory provozuje i Kanada, jde o reaktory CANDU o výkonu 500–900 MWe. Byla připravována výstavba 5. a 6. bloku elektrárny Darlington s reaktory EC6 (750 MWe), ale později byly plány zmraženy. O osudu reaktorů CANDU EC6 leccos napovídá i to, že podle plánů měly další nové kanadské bloky používat reaktory od jiných dodavatelů a i u 5. a 6. bloku nebylo jisté použití technologie CANDU a hodnotila se alternativa dvou AP1000.

Ale zpět do Indie. Staví se zde ještě jeden typ středního reaktoru: 500MW prototyp sodíkového reaktoru, který má být hotový v roce 2020. Toto je však pouze demonstrační projekt a cílem je 600MW blok, opět se tedy nebavíme o komerčním reaktoru. Sodíkové reaktory dlouhodobě provozuje ruská korporace Rosatom (bloky BN-600 a BN-800 v Bělojarské elektrárně), avšak ekonomicky srovnatelný s tlakovodními reaktory má být až BN-1200, který je ve fázi projektování. S Rusy spolupracují při vývoji a výstavbě sodíkových reaktorů Číňané, kteří staví reaktor CFR-600, i v tomto případě je pro komerční použití určen CFR-1000, který je zatím jen na papíře. V tomto případě jde o zcela odlišnou technologii od té používané v Česku.

Abychom dokončili výčet jiných než tlakovodních reaktorů, které jsou v pokročilé fázi, jmenujme olovem chlazený reaktor BREST-300, který se má letos začít stavět v Rusku (komerční verzí má být opět až BREST-1200). V Číně se staví vysokoteplotní plynem chlazené reaktory HTR-PM (2× 105 MWe). Letos by měl být spuštěn demonstrační dvojblok a v budoucnu se počítá s 600MW bloky (HTR-600, 6× 105 MWe). Podobný projekt mají na papíře i další firmy: MHR-100 (Rosatom), EM2 (General Atomics, USA), Xe-100 (X-Energy, USA), Starcore (Starcore, Kanada) a další. Opět ale jde o bloky s menším výkonem, než bychom si podle Míla představovali a navíc o zcela jinou technologii.

Dále stojí za zmínku reaktory EGP-6 (12 MWe), které jsou v provozu na Sibiři, ale letos začne jejich postupné vyřazování z provozu. Budou nahrazeny reaktory KLT-40S na palubě plovoucí elektrárny Akademik Lomonosov. Nyní se konečně dostáváme k tomu, co v Česku umíme a s čím máme zkušenosti, k tlakovodním reaktorům. Problémem je ale jejich výkon, 35 MWe na jeden reaktor. Rosatom sice nové jaderné ledoborce vybavuje reaktory RITM-200 (50 MWe) a počítá s jejich suchozemským využitím, ale ani ty svým výkonem nedostačují. Nová generace ledoborců s názvem Lider by měla používat ještě výkonnější reaktory RITM-400, ale ani u nich se nedá očekávat, že by jejich elektrický výkon překročil 100 MW.

Z reaktorů KLT-40S vychází projekty VBER-300 (325 MWe) a VBER-500, ale v příštích letech se pro ně nerýsuje žádná potenciální

lokalita. Větší naději má VVER-600 (600 MWe), který by měl podle plánů Rosatomu nahradit dosluhující bloky Kolské jaderné elektrárny (4× VVER-440). Nejstaršímu z nich však byla v roce 2018 prodloužena provozní licence do roku 2033, takže ani v tomto případě nelze očekávat, že by byl v blízké době referenční blok alespoň v realizaci.

Abychom dokončili výčet ruských projektů, zmíníme ještě varný reaktor VK-50, který je v provozu od roku 1965 a na nějž má navazovat VK-300 (250 MWe). Opět ale jde jen o projekt na papíře.

V Číně je od roku 1991 provozován tlakovodní reaktor CNP-300, další čtyři potom čínská společnost CNNC postavila v Pákistánu (poslední byl spuštěn v roce 2017). Nejde však o projekt, který by byl dále rozvíjen a který měl být dále stavěn. Z tohoto pohledu mají větší potenciál reaktory ACPR-50S, ACPR-100, ACP100, CAP50, CAP150, CAP200, SNP350 (čísla zhruba udávají elektrický výkon), z nichž však jen ACPR-50S (60 MWe) je ve výstavbě a bude sloužit na plovoucí jaderné elektrárně. V případě reaktoru ACP100 (125 MWe) se mluví o lokalitě Čchang-ťiang (angl. Changjiang), ale nic více není známo. Ostatní reaktory jsou opět jen na papíře bez alespoň náznaků na reálné uplatnění v blízké době.

Americká společnost Westinghouse vypracovala projekt AP600 (600 MWe), který by nám výkonově seděl do rozmezí, s nímž pracuje Drábová a Míl, ale který opět nemá vidinu referencí. Westinghouse později projekt zvětšil na 1250 MWe a jako AP1000 jej nabízí na světovém trhu (4 bloky už jsou v provozu v Číně a 2 se staví v USA).

Ve Spojených státech bychom našli celou řadu projektů malých reaktorů ať už tlakovodních, nebo varných. Z nich však naději na brzkou realizaci má snad jen NuScale (od NuScale Power) a SMR-160 (od Holtec). NuScale by mohl být od roku 2024 v provozu v americkém výzkumném ústavu Idaho National Laboratory, SMR-160 je zamýšlen pro obdobný komplex Savannah River Site. Výkonově stojí za pozornost NuScale, který sestává z dvanácti 60MWe modulů (celkem tedy 720 MWe).

Abychom neopomněli další tlakovodní reaktor, který se již reálně staví, připomeňme argentinský CAREM-25 (27 MWe). Ten by měl být uveden do provozu v letošním roce, avšak cílem je 100–200MWe reaktor, o který má zájem Saúdská Arábie. Zatím se ale neví nic konkrétního o tom, kdy by se měl stavět domácí referenční blok.

Se svým projektem středního reaktoru přišel i britský Rolls-Royce, který připravuje 400– 450MWe blok. Ač jde o architektonicky velice zajímavý projekt, nerýsuje se žádná referenční výstavba. O něco blíže realizaci může mít jihokorejský reaktor SMART (100 MWe, KHNP), o který má opět zájem Saúdská Arábie. Opět však není známo nic o termínech a lokalitě demonstračního bloku. Tlakovodní reaktor o výkonu 350 MWe vyvíjí pod názvem IMR i japonská Mitsubishi Heavy Industries, ale jde jen o další "papírový reaktor".

DÁ SE NĚCO VYBRAT?

Z uvedeného výčtu, který opomíná řadu reaktorů chlazených tekutými solemi nebo olovem a vysokoteplotních reaktorů v rané fázi vývoje, vyplývá, že vhodné 500-600MWe reaktory na trhu nejsou. Buďto jde o technologie, s nimiž náš průmysl a provozovatel jaderných elektráren nemá zkušenosti a které navíc nejsou určeny k výstavbě ve větším měřítku (BN-600, BREST-300, CFR-600, HTR-600), nebo projektům chybí reference (VVER-600, AP600, NuScale). Dodejme, že velké bloky uvažované pro rozšíření Temelína v současnosti získávají provozní reference, které byly kladeny jako podmínka ve výběrovém řízení. Pokud se chceme bavit o malých reaktorech pro Česko, je nutné si ujasnit, co od nových bloků vlastně očekáváme. Například vysokoteplotní reaktory (HTR-PM ad.) mají velký potenciál v teplárenství. Tyto technologie však jsou o celkovém přenastavení kormidla české jaderné energetiky a průmyslu. Chceme-li ale "jenom" další bloky, které nahradí dosluhující Dukovany, případně uhelné elektrárny, je nejjednodušší sáhnout opět po tlakovodním reaktoru, který umí české firmy provozovat a servisovat, výzkumné ústavy dokáží poskytnout patřičnou podporu a vysoké školy umí vychovat potřebné odborníky.

Ani průběh přípravy nových bloků v Česku nenasvědčuje tomu, že by se uvažovalo o jiných než tlakovodních reaktorech. V roce 2016 byli osloveni všichni dodavatelé vhodných reaktorů proto, aby si v případě pozdějšího tendru nemohl nikdo stěžovat, že byl na počátku opomenut. A oslovení směřovalo jen k dodavatelům tlakovodních reaktorů.

Ač je téma malých reaktorů v poslední době populární a jistě jednou budou mít své místo v jaderné energetice odlehlých oblastí nebo v teplárenství, zatím není na trhu žádný použitelný projekt pro Česko. Světový vývoj jaderných technologií se ubírá směrem reaktorů pod 300 MWe nebo nad 1000 MWe a střední reaktory tak zůstávají dírou na trhu.