Modulární reaktor – nová jaderná energetika?

Rozbor každoročně zpracovávaný pro Českou energetickou přenosovou soustavu (ČEPS) dochází k závěru, že je nutné urychleně zahájit výstavbu nových elektráren. Do dvou let se role České republiky jako významného výrobce a exportéra elektřiny obrátí a bude ji muset dovážet.

Ani plánované nové jaderné bloky v JE Dukovany ani očekávaný rozvoj výroby energií z obnovitelných zdrojů nebude Česku stačit. K zálohování zdrojů závislých na povětrnostních vlivech tak bude třeba rychle postavit několik paroplynových elektráren. Právě rychlost je přitom hlavní překážkou pro případné rozšíření stávajících jaderných elektráren o další bloky. Řešením by proto podle odborníků mohla být instalace malých modulárních reaktorů (SMR podle anglických slov Small Modular Reactor).

V názvu tohoto zařízení záleží na každém slovu, žádné z nich navíc není zcela jednoznačné. Malý totiž v daném případně neoznačuje prostorové parametry, ale výkon. A i ten se vyjadřuje dvojím způsobem.

Co do rozměrů si lehkovodní malý modulární reaktor s konvenčním jaderným blokem příliš nezadá, nicméně inovativní mini reaktory jsou zhruba desetinové. Pro popis jejich výkonu se používají dvě různá kritéria. Mezinárodní agentura pro atomovou energii (IAEA) zohledňuje výstupní elektrický výkon generátoru a za malé považuje reaktory do 300 MWe, přičemž ty s výkonem v jednotkách MWe označuje jako mikro reaktory.

Druhý přístup, jehož představitelem je mimo jiných i ministerstvo energetiky USA, zohledňuje tepelný výkon nutný pro provoz generátorů. Ten jako malé označuje reaktory s výkonem do 1 000 MWt, což odpovídá právě přibližně 300 MWe. Mini reaktory mají podle něj výkon do 250 MWt, tedy asi 50 MWe.

Dvojí výklad má rovněž modularita. Dosavadní praxe předpokládá pro každou výstavbu jaderné elektrárny v podstatě unikátní projekt se zohledněním místních specifik a náročné licenční řízení, byť samotná jaderná zařízení jsou typizovaná.  

Princip modulárních reaktorů spočívá v sériové výrobě jednotlivých částí jaderné elektrárny, modulů. Z těchto modulů by se pak na určeném místě elektrárna sestavila, přičemž vlastní reaktor by byl tvořen samostatným modulem.

Druhým prvkem modularity by byla možnost řadit k sobě více modulů s reaktory a zvyšovat tak kapacitu celého energetického zdroje. „Sériová“ výroba by zároveň snížila náklady na budování jaderných elektráren a zjednodušila schvalovací proces.

SMR můžeme rozdělit do dvou základních skupin v závislosti na způsobu chlazení. U klasického chlazení takzvanou lehkou vodou je modulární reaktor v podstatě zmenšeninou konvenčního velkého reaktoru. Druhou množinu tvoří takzvané inovativní reaktory s chlazením na bázi hélia, vysokoteplotního plynu nebo tekutých solí.

Vývoj modulárních jaderných elektráren s ohledem na současnou energetickou situaci získává na významu. Kromě výroby elektrické energie se s jejich využitím počítá také například pro odsolování mořské vody, pro výrobu vodíku nebo tepla pro vytápění. Vysoká úroveň pasivní bezpečnosti by navíc měla umožnit přiblížit je osídleným oblastem. Předpokládá se, že by mohly být instalovány v objektech bývalých jaderných a uhelných elektráren.

Bohužel existuje dosud pouze jeden malý modulární reaktor s komerčním využitím, a to v Rusku. V Číně, podobně jako v Argentině jsou dva projekty v rané fázi realizace, rovněž v Číně a v Japonsku pracují na výzkumu dalších dvou a jinak jde spíše o různě pokročilé experimenty.

Na celém světě působí jen sedm firem, které se věnují projektům na produkci SMR a jejich první instalace by měly být uvedeny do provozu před rokem 2030. Se všemi má Skupina ČEZ podepsaná memoranda o spolupráci a smlouvy o spolupráci uzavřela se společnostmi NuScale, GE Hitachi, Rolls Royce, EdF, KHNP, Holtec a Westinghouse, která nabízí zmenšený model velkého jaderného bloku.

V jaderné elektrárně Temelín by měl být v rámci pilotního projektu vytvořen jihočeský jaderný park, jehož součástí by měl být také SMJ. Na jeho vývoji se bude podílet Ústav pro jaderný výzkum Řež, dceřiná společnost ČEZ, a hotovo by mělo být v letech 2032 až 2035.

Malé modulární reaktory by tak s novými bloky v Dukovanech mohly spoluvytvářet jadernou větev českého energetického mixu a omezit nutnost dovozu elektřiny.