Jaderný reaktor přijel k lidem až na dvorek. Kde udělali soudruzi chybu?

Jadernou energetiku dnes vnímáme rozporuplně. Spisovatel Václav Smil, který je i v Česku známý především jako oblíbený autor Billa Gatese, ji označuje za „úspěšný neúspěch“.

Článek si také můžete poslechnout v audioverzi.

Z technického hlediska jde nepochybně o úspěšná zařízení – dobře navržené a správně provozované jaderné reaktory mohou vyrábět elektřinu i teplo spolehlivě po velmi, velmi dlouhá desetiletí. Na druhou stranu jsou moderní reaktory komplikované, technologicky náročné a tedy i opravdu drahé.

Všichni uznávají, že „na tom něco je“, přesto se reálný prostor pro nasazení „jádra“ spíše zmenšuje. Bývalo to jiné – v dobách jaderného optimismu v polovině minulého století pro něj technici viděli místo všude.

Vznikla tak z dnešního hlediska řada těžko uvěřitelných nukleárních projektů. Jeden takový vjel do historie přesně před 60 let. Byl to první prototyp takzvaného „eněrgosamochodu“, jinými slovy mobilní jaderné elektrárny, která měla sloužit jako zdroje energie pro odlehlé části země i vojenské základny v případě vojenského konfliktu.

Příběh podle dostupných zdrojů začal v roce 1955. Jeden ze zakladatelů sovětského atomového programu, Jefim Pavlovič Slavský, se prý během návštěvy leningradského závodu pustil do debaty s jeho vedením o možnosti vývoje autonomního atomového zdroje pro vzdálené oblasti země. Využít by ho mohly například posádky radarových a dalších stanic daleko mimo hlavní sídla, inženýři či geologové pracující na zpřístupnění nových nerostných zdrojů.

Projekt rychle získal potřebnou podporu a financování. Výkresy pro stavbu byly hotovy už v roce 1957. O dva roky později už bylo vyrobeno i vybavení pro zkušební prototyp zařízení, které se nakonec označovalo jako TES-3 (Транспортнайа ЭлектроСтанция, tedy „Pojízdná elektrárna“).

Použitý reaktor byl v podstatě běžného typu. Šlo o tlakovodní reaktor, který využívá pouze vody. Ta jej jak chladila, tak umožňovala správný průběh štěpení, tedy sloužila jako moderátor.

I přes své relativně malé rozměry byl celý systém údajně (alespoň podle zprostředkovaných amerických informací) dvoustupňový. Radioaktivní voda z reaktoru neproudila přímo do turbíny, ale v tepelném výměníku předávala teplo vodě v druhém okruhu. Ta pak poháněla samotnou turbínu, která se tak nedostávala do kontaktu s radioaktivní parou z reaktoru.

Samotný reaktor vytvářel pouze zhruba 8,8 MW tepla, ze kterého se mohlo vyrábět maximálně 1,5 MW elektřiny. Účinnost zařízení tak byla poměrně nízká, u moderních velkých reaktorů bychom z 8,8 MW tepla čekali výrobu kolem 3 MW elektřiny. Oněch zhruba 1,5 MW výkonu také zvládne dodat i velký dieselagregát.

Hlavní výhodou reaktoru tak nebyl maximální výkon, ale skutečnost, že když se jednou dostal na místo, mohl fungovat poměrně dlouho bez dodávek paliva. Palivo by mělo snad vystačit na 250 dní provozu. Berte však tento údaj s rezervou, spolehlivých a přesných údajů a zkušeností z provozu je k dispozici opravdu minimum.

Samotná reaktorová nádoba s palivem a radioaktivní zónou měla rozměry válce o výšce zhruba šesti metrů a s průměrem 6,6 metru. Vešla se tak na prodloužený podvozek posledního typu sovětského těžkého tanku T-10, byť ten musel doslova dostat několik koleček navíc.

Podvozek bylo totiž nutné prodloužit zhruba o třetinu, a tak měl místo sedmi deset kol. Výsledná hmotnost reaktorového vozidla činila zhruba 90 tun. To nestačilo pro nutné stínění, a tak v praxi musel být kolem reaktoru vztyčen ještě velký násep, který chránil obsluhu před účinky radioaktivity.

Na zabezpečení celého provozu nestačil ovšem jeden „samochod“. Celou soupravu tvořila čtyři vozidla o celkové váze 210 tun: jedno reaktorové, jedno s parogenerátorem (tedy systémem na převod tepla z reaktoru na páru pohánějící turbínu), třetí vozidlo přepravovalo turbínu a čtvrté ovládací panely a další nutné vybavení.

Palivo bylo tzv. vysoce obohacené. To podle ustálené terminologie znamená, že obsahovalo více než 20 procent radioaktivního uranu (oproti necelým 4 % u většiny dnešních reaktorů). Jaká přesně byla míra obohacení, nevíme. Z dnešního hlediska by v každém případě bylo považováno za velké bezpečnostní riziko a muselo by se řídit ještě mnohem přísnějšími předpisy než běžná elektrárna.

Prototyp „eněrgosamochodu“ v roce 1960 začal zkoušky v Obninsku, v centru sovětského jaderného výzkumu, a v roce 1961 v něm došlo k zažehnutí jaderné reakce. Zkoušky probíhaly údajně do roku 1965, ale pak byl projekt víceméně zastavený.

Důvody byly ze všeho nejvíc ekonomické: Zařízení bylo vzhledem k výkonu příliš drahé, složité a nebezpečné. Konec sovětských „eněrgosamochodů“ to ovšem nebyl.

Už během 60. let se paralelně s koncem TES-3 začal rýsovat nápad na výstavbu jiného mobilního reaktoru jako zařízení pro zajištění vojenských schopností v případě zničení jiných zdrojů energie. Dostal jméno Pamír.

V běloruském Ústavu energeticko-inženýrských problémů mělo vzniknout zařízení, které by bylo schopné dodávat energii například mobilním protiletadlovým stanovištím. V úvahu samozřejmě přicházelo i sekundární využití například jako zdroje energie v místech postižených živelními katastrofami.

Reaktor měl být pokud možno lehký, kompaktní a s dlouhou výdrží. Odpovědí mělo být jaderné zařízení hodně nezvyklejšího typu, než nesl stroj TES-3. Hlavní složkou chladiva byl oxid dusičitý, N2O4, což je mimochodem i okysličovadlo pro některé raketové motory a tedy látka velmi reaktivní. Moderátorem byla sloučenina zirkonia a vodíku. Reaktor měl jediný okruh, a tak stejný plyn, který chladil reaktor, zároveň poháněl i turbínu vyrábějící elektřinu.

Šlo v podstatě o unikátní zařízení, a tak asi není divu, že vývoj trval velmi dlouhou dobu. Plány vznikly v 60. letech, ale zkoušky reaktoru začaly až v roce 1985, a to ještě jen na „stojánce“, ne přímo na vozidlech.

Reaktor znovu používal vysoce obohacené palivo (na 45 % obsahu radioaktivního uranu). Jeho využití mělo tu výhodu, že jediný náklad paliva stačil na zhruba pět let provozu. Celou sestavu tvořila dvě vozidla, jedno s reaktorovým návěsem, druhé s blokem turbíny. Reaktorové vozidlo mělo hmotnost zhruba 65 tun. Pamír měl ještě nižší výkon než TES-3, podle různých údajů zhruba jen 630 až 700 kW elektrického výkonu.

O zastavení projektu se postarala jaderná havárie v Černobylu v roce 1986. Vývoj Pamíru probíhal v Bělorusku, které bylo spadem z Černobylu silně zasaženo, vedení této sovětské republiky nehodlalo riskovat zkoušky mobilního reaktoru prakticky nevyzkoušeného typu, a tak projekt ještě ve stejném roce ukončilo.

V roce 2010 se začalo mluvit o tom, že by se projekt mohl oprášit. Bělorusové oznámili, že by se mohli pustit do vývoje upravené verze Pamíru s pomocí ruského kapitálu. Nové zařízení mělo být výkonnější (cca 2 MW) a bez doplnění paliva sloužit až 25 let.

Ale jak už jsme si v případě projektů z bývalého SSSR zvykli, nakonec z projektu nebylo nic hmatatelného. Chronický nedostatek financování (hlavně toho stabilního a dlouhodobého) i tento projekt nakonec pohřbil.

Myšlenku ovšem ne. V Rusku se o zavádění malých, mobilních reaktorů mluvilo i v následujících letech (viz tato zpráva Tassu z roku 2015 o zavedení malých jaderných reaktorů v roce 2020). Jak bylo řečeno, z technického hlediska jde o ideální zdroj pro odlehlé oblasti Ruska. Zvláště když by vzhledem předpokládanému pokračujícímu oteplování Arktidy mělo přibývat vhodných místo pro těžbu nerostných surovin i další činnost.

Zatím ovšem nic nenasvědčuje tomu, že by se projekty někam pohnuly. Výjimkou je jedině plovoucí reaktor Akademik Lomonosov, který už je od loňského roku v plném provozu u Čukotky. Jde ovšem o výrazně větší reaktor, koncepčně odvozený od reaktorů ruských ledoborců. Navíc se na místo ani nedokázal dopravit sám, plavidlo muselo být k cíli dotaženo, takže na titul „eněrgosamochod“ nemá nárok.