Hlavní obsah

Nezájem investorů zlomil vaz americkému projektu malých reaktorů

Foto: NuScale

Návrh možné podoby jaderné elektrárny s malými modulárními reaktory podle designérů společnosti NuScale.

V USA pro nezájem odběratelů skončil první projekt malého jaderného reaktoru, který má schválení od jaderného dozoru. Neúspěch společnosti NuScale naznačuje, jaké potíže budou mít moderní jaderné elektrárny při vstupu na trh.

Článek

Společnost NuScale ukončila projekt své první elektrárny postavené z malých reaktorů vlastní výroby. Důvodem byl nezájem o dlouhodobé smlouvy o dodávky elektřiny z reaktoru mezi možnými zákazníky, tedy energetickými společnostmi.

Malé reaktory mají pomoci zlepšit ekonomiku budování jaderných zdrojů, ale i příklad NuScale naznačuje, že to bude obtížný úkol. Stejně jako u větších bloků nejsou hlavním problémem vysloveně technické obtíže, ale především cena.

Zrušený „Carbon Free Power Project“ (tedy „Projekt bezuhlíkového zdroje energie“) měl vzniknout ve spolupráci s konsorciem UAMPS, tedy skupinou elektrárenských společností ze státu Idaho. Skládat se měl ze šesti 77megawattových reaktorů o celkovém výkonu 462 MW a zahájení provozu bylo plánováno na rok 2029.

Projekt měl poměrně složitou organizační strukturu. Její základ spočíval v tom, že zájemci by si rozebrali elektřinu z reaktoru za předem garantované ceny. Problém byl ovšem v tom, že cena projektu se v čase výrazně měnila, protože rostli náklady na stavbu celého projektu. Nakonec se odhad vyšplhal na hodnotu přes 9 miliard dolarů, tedy přes 200 miliard korun. Za tu cenu měl vzniknout blok, který nemá ani polovinu výkonu jednoho bloku temelínského.

Díky silné státní podpoře se i tak cena elektřiny nakonec měla pohybovat kolem 90 dolarů za MWh (tj. kolem 2000 Kč/MWh). Což pro americký trh bylo stále příliš, a tak se pro větší část nabízené výroby (zhruba 75 procent) nepodařilo najít kupce. Projekt tak byl ukončen ještě předtím, než vůbec začaly nějaké stavební práce (třeba jen přípravné).

Akcie americké firmy reagovaly velmi prudkým poklesem o 30 procent během jediného dne. Přispěly k tomu patrně i informace, že NuScale vypověděla smlouvu i polské těžební firmě KGHM. Pro tu měla realizovat malou elektrárnu také s několika reaktory.

V první fázi by podle plánu měla výrobna čtyři bloky po 77 megawattech, do budoucna by se mohla rozšířit na dvanáct malých modulárních reaktorů (SMR). První fáze měla být podle předběžného harmonogramu v provozu v roce 2029. Informace o konci polské zakázky se ovšem zatím nepotvrdila. Společnost KGHM tyto zprávy popřela.

V mnoha ohledech první

NuScale je jednou z několika menších soukromých společností v západních zemích, které doufají, že se jim díky pokroku v IT, materiálové vědě i jaderném inženýrství podaří s relativně malými náklady navrhnout malý reaktor splňující současné přísné požadavky na jaderné zdroje.

Vznikla totiž pod celým názvem NuScale Power právě jen za účelem vývoje malých reaktorů v USA v roce 2007. Centrálu má v Portlandu v Oregonu a pobočky v dalších pěti severoamerických městech a také v Londýně.

Jde především o výzkumnou organizaci založenou skupinou odborníků z Oregonské státní univerzity. Zatím stavěla jen malé laboratorní modely částí plánovaného reaktoru, žádné skutečně provozované jaderné zařízení nikdy do provozu neuvedla.

Společnost, se kterou mimochodem například podepsal v roce 2019 memorandum o spolupráci (tedy nic příliš závazného) i ČEZ, přesto patří ve vývoji malých modulárních reaktorů mezi ty nejznámější. V současné době je jedinou firmou, která má od amerického jaderného dozoru licenci na stavbu reaktoru spadajícího do kategorie „malých modulárních reaktorů“.

Foto: NuScale

Návrh možné podoby jaderné elektrárny s malými modulárními reaktory podle designérů společnosti NuScale.

Projekt jejího reaktoru (konkrétně v menší verzi o výkonu 50 MW elektrického výkonu) byl prvním „malým“ reaktorem nové generace, který v USA získal licenci pro stavbu. To znamená, že tamní jaderný dozor schválil možnost, aby si elektrárny s těmi reaktory zažádaly o povolení ke stavbě.

Jde o reaktor založený na osvědčeném principu lehkovodního tlakovodního reaktoru, tedy stejném principu jako reaktory v Dukovanech či Temelíně. Na „papíře“ vzniklo v NuScale několik variant s maximálním výkonem 50 až 77 MW elektrického výkonu (tedy kolik elektřiny vyrobí turbína spojená s reaktorem maximálně; v reaktoru vzniká teplo, ze kterého se ovšem k výrobě elektřiny použije účinně necelá polovina, zbytek se tedy musí pouze „uchladit“). Předpokládá se, že by se tyto jednotky mohly soustředit ve větších reaktorových celcích až o 12 kusech.

Malé, střední, velké. A všechny modulární

Jako „malé reaktory“ jsou podle obecně uznávaného označení všechny reaktory s elektrickým výkonem méně než 300 MW, „střední“ od 300 do 700 MW. Ty s vyšším výkonem jsou „velké“. Podle Mezinárodní agentury pro atomovou energii se pro reaktory obou kategorií dohromady používá zkratka SMR (Small and Medium Reactors).

Stejná zkratka SMR také v anglicky psané literatuře znamená někdy „malé modulární reaktory“, ale název popisuje prakticky stejnou skupinu zařízení. Modulární reaktory jsou totiž zařízení, která se dodávají v modulech: nestavějí se na místě, ale dováží se na místo užití hotová od výrobce. Takový postup je ekonomicky mnohem výhodnější, a tak se obě skupiny zařízení prakticky překrývají.

I přes značný „humbuk“ kolem malých reaktorů v poslední dekádě, praktické zkušenosti s jejich provozem v běžné elektrické síti jsou velmi omezené. Podobných zařízení vzniklo v posledních desetiletích minimum, v podstatě jednotky kusů. Zcela také chybí zkušenosti s jejich výrobou ve větším množství, ve kterém má být klíčová výhoda malých reaktorů.

Pokud by se vyráběly takové reaktory pouze po kusech, jejich cena v přepočtu na výkon bude nepochybně výrazně vyšší než u velkých bloků. A i ty jsou v současném prostředí proti jiným zdrojům velmi často nekonkurenceschopné z důvodů vysokých nákladů a také vysokého rizika prodražení stavby.

Cenu velkých atomových elektráren do značné míry určuje, kolik investor zaplatí na úrocích z peněz, které si na stavbu musel půjčit. Proto dnes velké jaderné elektrárny na běžném komerčním finančním trhu nemají prakticky šanci – objem půjčených peněz by musel být tak veliký, že splácení úvěru se extrémně protáhne a prodraží.

Aby malé reaktory svou cenovou nevýhodu dokázaly kompenzovat úsporami z velkovýroby, museli by jich zákazníci objednat desítky nebo ještě spíše stovky kusů (záleží na konkrétním typu a dalších okolnostech). K tomu však zatím nedošlo: výrobci žádné větší závazné objednávky nemají.

Reaktor NuScale

Navrhované reaktory společnosti NuScale využívají pro chlazení, moderaci (tj. v podstatě řízení průběhu reakce) a výrobu energie lehkou vodu stejně jako většina jaderných elektráren. Voda je ohřívána v aktivní zóně na dně nádoby reaktoru.

Ohřátá voda poté proudí nahoru do kompenzátoru objemu a následně dolů přes parogenerátory, tedy zařízení, kde dochází k přenosu tepla pro potřeby turbíny. Při přenosu tepla se voda ochlazuje a zvyšuje se její hustota, kvůli čemuž klesá na dno tlakové nádoby reaktoru, kde je ohřívána aktivní zónou a celý cyklus se opakuje. Teplo přenesené do sekundárního okruhu přes parogenerátor zahřívá vodu na vodní páru, která roztáčí turbínu, a pohání tak elektrický generátor.

Tlaková nádoba reaktoru má mít průměr necelé tři metry a výšku něco přes 20 metrů při hmotnosti necelých 600 tun. Moduly jsou prefabrikované, a díky svým malým rozměrům mohou být převáženy po železnici nebo i silniční dopravou (jako nadměrný náklad, pochopitelně).

Jako palivo se má používat standardní 4,95% nízkoobohacený uran-235 a palivo se vyměňuje každé dva roky. Při použití paliva s vyšší mírou obohacení mohou být intervaly delší, ale zase to s sebou nese značné administrativní povinnosti navíc.

NuScale nepoužívá pro hlavní cirkulaci žádná poháněná vodní čerpadla nebo oběhová zařízení. Reaktor je navržen tak, aby mohl být při většině havárií bezpečně odstaven a chlazen na dobu neurčitou. Zařízení jsou určena k instalaci do podzemního bazénu s betonovým víkem pro tlumení otřesů zemětřesení. V případě, že dojde ke ztrátě střídavého proudu pro normální chladicí systémy, voda v bazénu absorbuje teplo a začne se vařit. Bazén uchovává dostatek vody pro bezpečné chlazení aktivní zóny reaktoru po neomezenou dobu bez nutnosti jejího doplňování.

Informace: Do článku jsme doplnili informaci o odhadu celkových nákladů na stavbu projektu.

Doporučované