Malé a hezké. Firma Rolls-Royce rozjela byznys s jadernými elektrárnami

Firma Rolls-Royce založila novou odnož zaměřenou na vývoj menších jaderných reaktorů. Ta dostala do začátku 400 milionů liber (cca 12 mld. Kč), napůl od soukromých investorů, napůl od britské vlády. Nové typy reaktorů mají zemi pomoci splnit cíl snižování emisí.

Nová „divize“ společnosti ponese název Rolls-Royce SMR. Tři písmena v názvu jsou zkratkou anglické podoby výrazu „malý modulární reaktor“ („small modular reactor“). To je označení pro reaktory, které by měly mít menší výkon než dnešní kolosy a zároveň by se měly stavět do jisté míry „sériově“: z modulů, které se staví ve výrobním závodě, a pak se relativně jednoduše skládají na místě, kde má stát samotná elektrárna.

Nejde přitom rozhodně o exkluzivní nápad společnosti Rolls-Royce, podobné projekty vznikají prakticky po celém světě. Ale jejich realizace vázne, a to hlavně z ekonomických důvodů. Jak to chce změnit známá britská společnost?

Od ponorek k elektrárnám

Firma Rolls-Royce rozhodně není žádný jaderný nováček. Její konstruktéři navrhly tři generace reaktorů pro ponorky britského královského loďstva, její inženýři a dělníci je pak staví.

Navíc na projekt není sama: vede konsorcium osmi dalších firem, které mají zkušenosti z jiných aspektů výstavby jádra. Do konsorcia tedy patří například společnosti stavební, které mají zkušenosti mimo jiné i s velkými infrastrukturní veřejnými zakázkami. Rolls-Royce je ovšem hlavním účastníkem projektu: ve výsledku by měla vlastnit cca 80 procent nově vzniklé společnosti.

Jejím hlavním úkolem bude vyvinout nový typ jaderné elektrárny postavené kolem malého reaktoru využívající osvědčené technologie tzv. lehkovodních reaktorů. Jde tedy v podstatě o zařízení s velmi podobnými výkony a na stejném principu jako jaderné reaktory v Dukovanech (V Temelíně stojí již reaktory výrazně výkonnější). Výkon reaktorů Rolls-Royce by měl být cca 470 megawattů (MW), dukovanské měly původně 440 MW (dnes 505 MW po instalaci lepších turbín). Tento údaj mimochodem také znamená, že striktně řečeno nejde o „malý modulární reaktor“, protože ty podle klasifikace Mezinárodní agentury pro atomovou energie (IAEA) mají výkon do 300 MW.

Hlavní výhodou nového reaktoru by ovšem neměly být rozměry, ale cena. Po rozjezdu výroby by měla jedna jednotka stát méně než dvě miliardy liber (tedy méně než 60 miliard Kč) při výkonu zhruba kolem 470 MW elektrického výkonu.

Pro srovnání: v Británii se dnes staví velké, „tradiční“ reaktory v elektrárně Hinkley Point. Ty vyjdou podle všeho na více na 20 miliard liber (asi 600 miliard korun), přičemž budou mít zhruba třikrát větší výkon než připravovaný reaktor Rolls-Royce.

Velkou roli v tomu hrát sama velikost projektu. 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.

Ze stejného, tedy finančního důvodu, bude projekt malých reaktorů Rolls-Royce poměrně technicky konzervativní. Čím je projekt větší nebo náročnější z technického hlediska, tím riskantnější se může zdát bankám, vysvětlují své rozhodnutí Rolls-Royce a jeho partneři. Pokud by nová jednotka stále méně než dvě miliardy liber, rozhodně by se tím usnadnilo shánění financování.

Zednické inovace

Třetím faktorem, který o finančním úspěchu rozhoduje (a je spjatý s náročností projektu i jeho celkovou velikosti) je čas. Cílem je, aby se stavba nové „malého reaktoru“ Rolls-Royce dala zvládnout do čtyř let – a to od určení a schválení místa až ke schválení k provozu.

Schvalování místa firma nepočítá, protože v první fázi předpokládá, že se bude stavět hlavně na místech, která jsou vyčleněna na stavbu jaderných reaktorů. Například v České republice jsou v podstatě připravená „volná místa“ jak v areálu elektrárny Dukovany, tak Temelín, a na obou by se výhledově měly stavět další bloky.

Harmonogram stavby by pak měl být zhruba následující: zhruba rok a půl až dva roky by měly trvat přípravné práce, při nichž se kopou základy, připravuje se staveniště a tak dále a tak podobně. Tato fáze představuje zhruba 15 % celkových nákladů na elektrárnu. V druhé fázi se na místo dopravují moduly vyrobené ve specializovaném závodě a montují se dohromady.

Právě v této fázi se britské konsorcium chce pokusit přijít s hlavními inovacemi. Jde spíše o záležitosti provozní, které mají zajistit, že zakázka půjde podle plánu a bude hotova přesně na čas.

Jednou takovou inovací má být, že stavba by měla probíhat pod střechou. Půdorys navrhované elektrárny je poměrně malý. Má tvar nepravidelné elipsy o maximální délce zhruba 180 metrů a šířce v nejširším bodě kolem 70 metrů. Tu celou plány Rolls-Royce SMR navrhují ukrýt pod lehkou, ale samozřejmě poměrně odolnou střechou. Má jít o vícenásobně použitelnou konstrukci, která se tedy má přemisťovat ze stavby na stavbu.

Stavba pod střechou má mít celou řadu výhod, ale v případě klasických jaderných elektráren je nepraktická: používají se tam příliš velké díly. Konstrukce například stavbu oddělí od okolí, takže ta méně znečišťuje a obtěžuje okolí. Během stavby není nutné ohlížet se na počasí, které třeba v britských podmínkách v některých částech roku poměrně výrazně omezuje možný rozsah stavebních činnosti. Celá konstrukce také má být funkční: pod střechou se nachází pojezdové jeřáby, které mají zjednodušit práce na staveništi.

Aby nehyzdila

Když byl návrh nové britské malé elektrárny před několika lety poprvé představen, zaujal také svým vzhledem. Samotná elektrárna je pak rozdělena do několika budov, které jsou ovšem všechny překryty lehkým krytem. Na starších vizualizacích byl často k vidění jako průhledný, na těch současných se spíše objevuje střecha pokrytá (alespoň na pohled) fotovoltaickými panely.

Celý komplex je navržen údajně s ohledem na to, aby elektrárna byla co poměrně málo nápadná, a to hlavně při pohledu z úrovně terénu. Pozorovatel by měl vidět malý pahorek s budovou, která připomíná spíše koncertní halu než průmyslovou budovu. Spodní, zelenou část „pahorku“ tvoří násyp obsahující obsahuje některé pomocné budovy a systémy. Nemá tedy funkci čistě estetickou.

Stavba by tedy neměla rušit, naopak by měla působit pokud možnost nenápadně. Což může jistě být zajímavý způsob, jak se pokusit oblomit odpor alespoň části odpůrců dalšího rozvoje jádra.

Dodejme ovšem, že Rolls-Royce si pečlivě vybíral, co veřejnosti prezentovat. Na jeho vizualizacích například nejsou nikdy vidět chladící věže. Ty skutečně nejsou nutné, pokud v blízkosti leží nějaká dostatečně velká vodní plocha, kterou lze využít k chlazení elektrárny. Ve Velké Británii to často nebývá daleko k moři, ovšem v případě vnitrozemských lokalit, včetně třeba celé České republiky, by ovšem musela stavba obsahovat ještě mohutné chladící věže. A ty nenápadné ani při nejlepší vůli být nemohou.

Nejen na britský trh

První nové „atomové rollsrojsy“ by měly nepochybně vzniknout ve Velké Británii, cílem společnosti je ovšem prodávat pokud možno po celém světě. Jednání o tom, kde přesně by to mohlo být, jsou zatím v rané fázi. V britském případě přichází ovšem v úvahu zhruba pět lokalit, na kterých by mohlo stát celkem maximálně 16 bloků.

Společnost má alespoň zatím ambiciózní časový harmonogram. První z nových bloků by měl stát v roce 2030. Ovšem již v roce 2035 by firma ráda viděla v provozu 10 svých malých reaktorů.

Na druhou stranu, Rolls-Royce SMR by mohl mít zajištěný odbyt. Ve Velké Británii totiž platí zákon o zajištění uhlíkové neutrality do roku 2050. Stát tedy musí tlačit na snižování emisí oxidu uhličitého v elektroenergetice. Jaderné zdroje přitom jsou osvědčenou možností, jak uhlíkovou stopu snížit.

Ovšem modulární stavba reaktorů je nejen pro Rolls-Royce skutečně novinkou. Bez zajištění dostatečného počtu zakázek, a tedy v podstatě „sériové“ výroby modulů, se tento ekonomický model nikdy nemůže vyplatit. Jinak bude naopak na jednotku výkonu výrazně dražší než tradiční velké jaderné zdroje. A jak jsme připomněli i my, ty jsou dnes dost drahé na to, aby to alespoň v západních zemích celkem spolehlivě pohřbilo šance na nějakou „renesanci“ těchto velkých zdrojů.

Budou malé lepší?

Malé reaktory se „papírově“ v posledních letech těší stále větší pozornosti. Mezinárodní agentura pro atomovou energii ke konci roku 2020 registrovala 70 konkrétních návrhů malých modulárních reaktorů. Nejdále v jejich vývoji pokročily firmy z jaderných mocností, jejichž vlády pokrok v oblasti jaderných technologií různými způsoby přímo podporují. Týká se to USA, Ruska, Číny, Francie i Velké Británie. Technologie SMR vyvíjí rovněž Kanada, Jižní Korea, Indonésie, Argentina a Saudská Arábie.

V dubnu 2021 schválila první projekt SMR o výkonu 125 MW například čínská vláda. Modul, který vychází z domácí technologie ACP 1000 má být v jaderné elektrárně Čchang-ťiang v provincii Chaj-nan uveden do provozu dokonce už v roce 2026.

Rusko má jako tradičně velké ambice, ale slabší reálné výkony. Ovšem v oblasti malých reaktorů si nevede tak špatně. Na konci roku 2019 připojilo k síti plovoucí jadernou elektrárnu Akademik Lomonosov se dvěma reaktory s celkovým výkonem 70 MW. Prakticky všichni ostatní o podobných zdrojů zatím jen mluví.

Situace se ale snad pomalu mění. A to i na Západě, který se aktivně snaží omezovat emise oxidu uhličitého, přitom mu však stále chybí spolehlivý a předvídatelný bezemisní zdroj.

Kapka ke kapce

Na jaře roku 2020 udělilo ministerstvo energetiky USA kalifornské společnosti Oklo povolení k zahájení testů rychlého neutronového mikroreaktoru Aurora s výkonem 1,5 MW.

V srpnu 2020 se SMR další americké firmy NuScale Power stal prvním a zatím jediným projektem tohoto druhu na světě, který obdržel osvědčení národního úřadu pro jadernou bezpečnost, že splňuje všechny jeho bezpečnostní požadavky. NuScale Power předpokládá, že první elektrárnu složenou z dvanácti samostatných modulů, z nichž každý bude mít výkon 77 MW, spustí v Idahu v roce 2027.

Letos v březnu slíbila kanadská vláda 45 milionů USD (téměř jednu miliardu korun) na podporu vývoje 300 MW solného reaktoru společnosti Moltex Energy Ltd. a kanadský federální regulátor v současné době přezkoumává zhruba deset dalších návrhů SMR.

Kanada je každopádně z různých důvodů v poměrně dobrém postavení, aby podobný systém dotáhla do praxe. Tamní firmy nemají sice kapitálové možnosti například amerických protějšků, mají však poměrně výraznou politickou podporu a dlouholetou tradici domácího jaderného průmyslu.

Kanadský trh je velmi specifický a v jiných podmínkách by sázka na rozvoj malých modulárních reaktorů měla zřejmě menší naděje na úspěch. Nedávná analýza jejich zavedení v českých podmínkách, kterou vedl František Hezoučký, dospěla k závěru, že tato technologie by byla v důsledku nejméně několikanásobně dražší než klasické, velké reaktory chlazené a moderované lehkou vodou.

V Kanadě to ovšem na řadě míst nemusí platit, protože tam stále řeší budování zdrojů energie v odlehlejších oblastech. Výstavba velkých reaktorů je v takových oblastech z praktických důvodů nesmyslná, ať již proto, že mají příliš veliký výkon, nebo by doprava dílů do takových oblastí byla prakticky nemožná. Ekonomické výhledy mohou také samozřejmě změnit i dodávky tepla z reaktoru, zvláště pokud se podaří dodržet slibované parametry. Jak jsme již ale uvedli, jde zatím o nevyzkoušenou technologii. Nasazení musí předcházet demonstrace takového systému.

Francouzský energetický gigant EDF je lídrem národního francouzského konsorcia, které vyvíjí lehkovodní reaktor 170 MW navržený tak, aby se mohl stát náhradou středně velkých elektráren na fosilní paliva. EDF podle vedoucího její divize nových jaderných projektů Xaviera Ursata očekává, že po roce 2030 bude řada zemí potřebovat nahradit ropné, uhelné a případně plynové elektrárny, jejichž areály budou ideálním místem pro instalaci SMR. Základní konstrukce francouzského reaktoru má být dokončena příští rok a mezitím chce EDF přesvědčit vládu, aby už do roku 2030 umožnila výstavbu pilotního zařízení, které se stane referenčním vzorkem a odrazovým můstkem k obchodní expanzi.

Na vývoji SMR pracuje také české Centrum výzkumu Řež, které je součástí skupiny ČEZ. V lednu loňského roku získal jeho projekt malého modulárního reaktoru s označením Energy Well patent Úřadu průmyslového vlastnictví a nyní probíhá příprava na výstavbu experimentální jednotky. Cesta k případné realizaci bude ovšem ještě velmi dlouhá, a jiné společnosti a subjekty mají veliký náskok.