S ohledem na současnou značnou nejistotu, zda bude mít Evropa v příštích letech dostatek takových energetických zdrojů, aby byla schopna pokračovat v plnění závazků plynoucích z unijní politiky Green Dealu, je zřejmé, že přehodnocením bude muset projít i jaderná energetika. Řečeno jinak: v rámci diskusí o tom, zda vůbec, případně za jakých podmínek jadernou energetiku dále rozvíjet, nepochybně posílí argumenty na podporu tzv. malých modulárních reaktorů, o kterých se ostatně již delší čas hovoří jako o slibné alternativě k reaktorům klasickým.  

Tímto směrem se rozhodla jít i společnost ČEZ, která v areálu jaderné elektrárny Temelín již dokonce vyčlenila speciální prostor, kde by v budoucnu měl malý modulární reaktor stát. ČEZ o tomto kroku informoval společnosti NuScale, GE Hitachi, Rolls Royce, EdF, KHNP a Holtec International, s nimiž má již podepsanou smlouvu o spolupráci.

Mezi důvody, proč by měl pilotní projekt malého modulárního reaktoru vzniknout právě v Temelíně, ČEZ uvádí, že se jedná o prověřenou jadernou lokalitu se stabilním geologickým podložím, dostatkem zkušeného provozního personálu i pracovníků ochrany.

Menší, bezpečnější, levnější

„Touto aktivitou není nijak narušen plán na stavbu standardních dvou bloků v lokalitě Temelín. Opce na ně jsou i součástí výběrového řízení na stavbu nového jaderného bloku v Dukovanech, které jsme spustili před dvěma týdny,“ vysvětluje Daniel Beneš, předseda představenstva a generální ředitel ČEZ.

„Řada firem ve světě už pracuje na budoucnosti jaderné energetiky. Reaktory budou menší, bezpečnější, nebudou stát tolik peněz, nebudou mít tak velký výkon a budou modulární, budou se moci přidávat jeden za druhým. To je budoucnost. Řada států se zaměřuje na firmy, které takové reaktory vyvíjejí a mají, velká část z nich je na americkém kontinentu. A protože tu máme lokalitu Temelína, počítalo se, že se bude rozšiřovat, máme tu jaderné inženýry, tak bych byl rád, aby v jižních Čechách takový modulární reaktor vyrostl,“ uvedl pro ČTK hejtman Jihočeského kraje Martin Kuba. „V Česku je řada firem, které jsou v energetice velmi zdatné a patřily do dodavatelských řetězců, ale historicky spíše do těch ruských, což je přirozené. Teď je velká příležitost, jak se objevuje nový typ reaktorů, kdyby české firmy dostaly příležitost spolupracovat s americkými. Chci, aby náš kraj v tom byl lídrem,“ dodal hejtman.

ČEZ se prostřednictvím dceřiné společnosti ÚJV Řež vývoji malých modulárních reaktorů již řadu let věnuje. V pokročilém stádiu výzkumu je například projekt HeFASTo nebo projekt Energywell.

Nadějná alternativa

Malé modulární reaktory jsou relativně malé, snadněji přepravitelné a velmi bezpečné energetické zdroje o výkonu jednotek, desítek, maximálně nižších stovek megawattů (podle Mezinárodní agentury pro jadernou energii se za malý modulární reaktor považuje elektrárna s výkonem do 300 MWe) – tedy řádově menší než například současné bloky jaderných elektráren Dukovany nebo Temelín.

Jejich výhodou by měla být sériová výroba a montáž přímo ve výrobních závodech.  Zároveň bude možné soustředit větší počet těchto modulů v jedné lokalitě. V tom případě by mohly představovat alternativu stávajících jaderných bloků třetí a navazující čtvrté generace. Díky variabilitě jejich výkonu se od nich očekává také to, že budou moci vhodně doplňovat a zálohovat obnovitelné zdroje energie, především pak větrné a fotovoltaické elektrárny. Firmy vyvíjející modulární reaktory avizují, že první projekty tohoto typu hodlají spustit do konce tohoto desetiletí.

Po třech letech intenzivního výzkumu a projektových prací se to podařilo: na počátku letošního září vědci z amerického Massachusettského technologického institutu (MIT) a startupové společnosti Commonwealth Fusion Systems (CFS) oznámili, že se jim povedlo uvést do provozu obrovský vysokoteplotní supravodivý elektromagnet o síle pole 20 tesla. Bylo tak vytvořeno nejsilnější umělé magnetické pole, jaké kdy na Zemi existovalo. Tento vědecký úspěch by měl přispět k pokroku ve snahách o vybudování fúzního jaderného reaktoru.

„Fúze je v mnoha ohledech tím nejzazším možným zdrojem čisté energie,“ řekla Maria Zuber, viceprezidentka pro výzkum na MIT a profesorka geofyziky: „Množství energie, které by bylo takto dostupné, by skutečně změnilo pravidla hry. Palivo potřebné k fúzní výrobě energie totiž pochází z vody a Země je plná vody – je to téměř neomezený zdroj,“ doplnila.

Vývoj magnetu, který by dokázal pohánět jadernou fúzi, je momentálně tou největší technologickou překážkou v uskutečňování tohoto plánu. Nyní ale lze věřit, že díky nové technologii magnetů je spolupráce MIT a CFS na dobré cestě k vybudování prvního fúzního zařízení na světě, které dokáže vytvářet a kontrolovat plazmu, jež vyprodukuje více energie, než spotřebuje. Zařízení nazvané SPARC by mělo být dokončeno v roce 2025.

„Výzvy při uskutečňování fúze jsou jak technické, tak vědecké,“ upozorňuje Dennis Whyte, ředitel Centra pro plazmu fúzi při MIT, které spolupracuje s CFS na vývoji technologie SPARC. Jakmile se však podaří doladit tuto technologii, bude to podle něj „nevyčerpatelný, bezuhlíkový zdroj energie, který můžete vybudovat kdekoli a kdykoli“.

Slunce v láhvi

Jaderná fúze je proces, který je „pohonem“ Slunce. V podstatě v něm jde o to, že sloučením dvou malých atomů vznikne atom větší a při tom se uvolní ohromné množství energie. Nastartování tohoto procesu však vyžaduje tak vysoké teploty, že jim nedokáže odolat téměř žádný pozemský pevný materiál. K vytvoření slunečního zdroje energie zde na Zemi je totiž nutné, aby substance dosáhla teploty 100 000 000 ⁰C nebo i více a aby byla zcela izolována od svého okolí.

Tohoto stavu lze dosáhnout pouze vytvořením velmi silných magnetických polí, které si lze představit jako jakousi neviditelnou láhev, jež obsahuje horkou vířící polévku protonů a elektronů, nazývanou plazma. Protože částice mají určitý elektrický náboj, je možné je ovládat magnetickým polem. Nejpoužívanější nádobou je v dnešní době zařízení ve tvaru donutu zvané tokamak. Většina těchto zařízení až dosud vytvářela svá magnetická pole pomocí konvenčních elektromagnetů vyrobených z mědi. Jeho nejnovější a největší verze, která momentálně vzniká ve Francii, bude používat nízkoteplotní supravodiče.

Hlavní inovací projektu je použití vysokoteplotních supravodičů, které umožňují vytvoření mnohem silnějšího magnetického pole v mnohem menším prostoru, než tomu bylo dosud. S konvenčními nízkoteplotními supravodivými magnety by odpovídajícího výkonu bylo možné dosáhnout v zařízení 40krát větším. Novou konstrukci magnetů umožnil zcela nový druh supravodivého materiálu – ocelová „páska“ potažená sloučeninou známou jako YBCO (yttrium-barium-copper oxide). Tato páska by měla přinést značné konstrukční zjednodušení, a tudíž i mnohem rychlejší stavbu fúzních zařízení. V důsledku by mohlo dojít k velmi výraznému snížení celkových nákladů na takovéto projekty.

Fúze na dosah

„Je to opravdu velký okamžik,“ uvedl Bob Mumgaard, generální ředitel CFS, a dodal: „Nyní máme v rukách platformu, která je díky desítkám let vědecké práce velmi vyspělá a je také velmi zajímavá komerčně. Díky ní budeme moci vytvářet fúzní zařízení rychleji, s menšími rozměry a s nižšími náklady.“

„Realizace supravodivého magnetu si vyžádala hodně práce, během níž jsme vyvinuli řadu jedinečných výrobních postupů a zařízení. Díky tomu jsme nyní dobře připraveni zahájit výrobu testovacího zařízení SPARC,“ řekla Joy Dunn, vedoucí provozu CFS, a upřesnila: „Začali jsme s fyzikálním modelem a návrhem v CAD. Následně jsme prošli mnoha vývojovými a prototypovými fázemi, abychom z pouhého návrhu vytvořili skutečný fyzický magnet.“ To si vyžádalo vybudování rozsáhlých výrobních kapacit a testovacích zařízení, včetně komplikací s dodavateli již zmíněné supravodivé pásky. Vědci přitom dlouho pracovali souběžně se dvěma koncepcemi magnetů. Ve své konečné podobě se magnet skládá z 16 desek, z nichž každá by sama o sobě byla nejsilnějším vysokoteplotním supravodivým magnetem na světě.

„Před třemi lety jsme oznámili plán vybudovat magnet o síle pole 20 tesla, který bude potřeba pro výstavbu budoucích fúzních zařízení. Tohoto cíle bylo nyní dosaženo, přesně podle plánu a pandemii navzdory,“ shrnul mimořádný vědecký úspěch Bob Mumgaard.  

O přípravě výstavby dalšího bloku jaderné elektrárny v Dukovanech a zapojení českého průmyslu do stavebních prací jednali zástupci Ministerstva průmyslu a obchodu (MPO) a Aliance české energetiky (Czech Power Industry Alliance – CPIA). Během setkání se shodli na jednoznačné podpoře zapojení co nejvíce českých firem do tohoto projektu.

„Pro rozvoj jaderné energetiky, který nás po ukončení spalování uhlí v České republice nevyhnutelně čeká, je nezbytné, aby si český průmysl zachoval vysoké kompetence v co nejširším spektru odborností souvisejících s jadernou energetikou,“ řekl vicepremiér, ministr průmyslu a obchodu a ministr dopravy Karel Havlíček (za ANO) a dodal: „K tomu je nutné mít dostatečný počet zakázek do doby zahájení výstavby nového jaderného zdroje v Dukovanech a následně dosáhnout maximálně možného zapojení během výstavby.“

MPO od samého začátku přípravy projektu nového jaderného zdroje v Dukovanech zástupce českého průmyslu podporuje a zdůrazňuje význam domácí lokalizace prací na zaměstnanost, vědu a školství a také celkový makroekonomický přínos.

„Aktualizovali jsme přehled českých dodavatelů v oblasti jaderné energetiky, podporujeme české firmy jak ve vztahu k výstavbě nových jaderných zdrojů v ČR, tak v jejich exportních aktivitách. Zároveň oceňujeme další připravované kroky Aliance české energetiky či například aktivity Svazu podnikatelů ve stavebnictví,“ doplnil náměstek ministra průmyslu a obchodu pro jadernou energetiku Tomáš Ehler.

Představitelé ministerstva a aliance se zabývali také bezpečnostním hodnocením uchazečů, navazujícím plánovaným vyhlášením výběrového řízení, projednáváním návrhu zákona o opatřeních k přechodu ČR k nízkouhlíkové energetice v Parlamentu ČR či jednáním MPO s uchazeči o výstavbu nového jaderného zdroje v lokalitě Dukovany. Zástupci aliance informovali o jednáních s uchazeči, možnostech zapojení do dodavatelských řetězců a rovněž představili takzvanou Road map českého průmyslu.

„Jedná se o výčet dodávek a služeb, které mohou české firmy nabídnout jako potenciální subdodavatelé. Výčet byl proveden po jednotlivých technologických celcích, tj. jaderný ostrov, turbínový ostrov, pomocné provozy, systémy kontroly a řízení, elektrické systémy, ostatní systémy a zařízení a stavební části,“ vysvětlil výkonný ředitel Aliance české energetiky Josef Perlík.

Alianci české energetiky tvoří 10 strojírenských firem s celkem více než 4 500 zaměstnanci. Jsou mezi nimi například firmy Doosan Škoda Power, Škoda JS, I&C Energo, ZAT nebo Sigma Group. Tyto firmy se sdružily do neexkluzivního společenství, aby posílily svou pozici v tendrech na zajištění dodávek a služeb především v oblasti výstavby a údržby jaderných elektráren v České republice i zahraničí.

Vláda již v polovině dubna oznámila, že Česká republika se v reakci na informace o podílu ruské tajné služby na explozích v muničním areálu ve Vrběticích na Zlínsku v roce 2014 rozhodla nepřizvat do tendru ruskou společnost Rosatom. Vláda rovněž schválila usnesení, že tzv. bezpečnostní dotazník bude zaslán pouze zájemcům z Francie, Jižní Koreje a USA, tedy firmám EDF, KHNP a Westinghouse. Již dříve byla ze seznamu zájemců vyřazena čínská firma CGN.

Rozhodnutí vlády v červnu stvrdil parlament, který odsouhlasil návrh vyloučit ze seznamu uchazečů o dostavbu Dukovan čínské a ruské firmy. K dostavbě lze podle parlamentního rozhodnutí využít pouze technologie od dodavatelů ze států, které přistoupily k mezinárodní dohodě o vládních zakázkách. ČEZu pak byla odeslána finální podoba bezpečnostního dotazníku. ČEZ by měl dotazník neprodleně rozeslat uchazečům o zakázku.

Změna klimatu a energetická infrastruktura na sebe vzájemně působí. Vyplývá to z nedávného výzkumu, který se uskutečnil na americké Harvard University. Podle závěrů studie tak jako škodlivé emise vznikající při výrobě energie mohou přispívat ke změně klimatu, změna klimatu může „odhalovat“ zranitelnosti nebo nedostatky energetické infrastruktury.

Týká se to zejména tzv. kritické infrastruktury, do které patří jaderné elektrárny. O těch se sice v současnosti vede diskuse, že by mohly být součástí schématu udržitelné výroby nízkouhlíkové elektřiny, jejich provoz je ale náchylný rizikově reagovat na extrémní klimatické jevy. Drtivá většina jaderných elektráren, které jsou v současnosti v provozu, přitom zahájila svoji činnost dlouho předtím, než se změna klimatu stala vážným celoplanetárním tématem. Je například zjištěno, že dvě z pěti jaderných elektráren se nacházejí na pobřeží a nejméně 100 jich stojí v těsné blízkosti moře, ve výšce jen několik málo metrů nad hladinou.

Blízkost vody je riziková, protože vědecká zjištění z nedávné doby naznačují, že hladiny moří na celém světě se budou dále zvyšovat, a to pravděpodobně rychleji, než uváděly starší předpovědi. Velká část vědců se shoduje v tom, že v příštích několika desetiletích je třeba počítat s tím, že extrémní výkyvy počasí budou stále častější a ničivější a silné vichřice a nízké atmosférické tlaky budou způsobovat bouřky, které by mohly pobřežní jaderná zařízení fatálně ohrozit.

Činitelem, který v posledních desetiletích významně přispěl ke globálnímu vzestupu mořské hladiny, je například  grónský ledový příkrov. Do příštích let se přitom očekává, že tento příkrov bude i nadále tát. A přestože vliv oceánského a atmosférického oteplování na grónský ledovec je již poměrně dobře zmapován, určit přesněji velikost a trajektorii hmotnostní nerovnováhy ledové pokrývky se stále nedaří a ohledně predikce dalšího vývoje tání tak přetrvává nejistota.

Třicet let zkoumání

Výzkum možných dopadů změny klimatu na jaderné elektrárny, který na Harvard University vedl již zmíněný Ali Ahmad a jehož výsledky nedávno uveřejnil časopis Nature Energy, vyhodnocoval, zda a případně jak klimatické změny za poslední tři desetiletí ovlivnily frekvenci výpadků jaderné energie.

„S údaji za více než tři desetiletí o měnícím se klimatu jsme nyní schopni empiricky posoudit dopad změny klimatu na provoz elektráren,“ tvrdí Ali Ahmad. Podle něj takováto empirická hodnocení mohou do budoucna poskytnout další důležité kritérium pro posuzování odolnosti elektráren a přispět tak k jejich lepšímu konstrukčnímu zabezpečení. Je totiž faktem, že ve srovnání s elektrárnami, jako jsou ty na fosilní paliva či biomasu, mají jaderné elektrárny výrazně přísnější bezpečnostní předpisy. Po každém neplánovaném výpadku musí navíc jaderné reaktory projít řadou testů a analýz zaměřených na identifikaci problému, takže většinou nějakou dobu trvá, než jsou znovu spuštěny. To jsou samozřejmě faktory, které výhodnost jaderných elektráren poněkud problematizují.

Pochopení, do jaké míry může změna klimatu ovlivnit fungování jaderných reaktorů, proto může mít pro budoucnost energetiky zásadní význam, protože by mohlo být inspirací pro vytvoření nových strategií vedoucích ke zmírnění těchto nežádoucích účinků.

Frekvence výpadků se zvyšuje

Ahmad zkoumal frekvenci výpadků jaderné energie dlouhodobě a zjistil, že výpadky jaderných elektráren způsobené klimatickými vlivy jsou v posledních letech stále častější. Mnoho z těchto výpadků přitom přímo souviselo s jevy vyvolanými změnami klimatu.

„Podle mých zjištění se průměrná frekvence poruch způsobených klimatickými vlivy dramaticky zvýšila, a to z 0,2 výpadku na reaktor a rok v 90. letech 20. století na 1,5 v posledních dvou desetiletích,“ upozorňuje Ahmad. A ani výhled do budoucna není příliš optimistický. Podle experta z Harvardu se na základě prognóz vypracovaných ke klimatickým scénářům průměrná roční energetická ztráta všech reaktorů na světě odhaduje v rozmezí od 0,8 % do 1,4 % ve střednědobém výhledu (2046–2065) a 1,4 % až 2,4 % v dlouhodobém výhledu (2081–2100).

S tím, jak mnozí vědci zdůrazňují hodnotu jaderné energie jako prostředku ke zpomalení a zmírnění změny klimatu, je proto velmi důležité porozumět účinkům klimatických změn a globálního oteplování na jaderné elektrárny dříve, než se na ně lidé začnou spoléhat v příliš velké míře. V budoucnu by proto výsledky této studie mohly přispět k vytvoření realističtějších ekonomických a energetických modelů, které zohlední i rizika spojená s klimatem, domnívá se Ali Ahmad.

Jaderná energetika má v Česku neotřesitelnou pozici levného a spolehlivého zdroje. Ve většině světa je ovšem situace odlišná. Někteří odborníci se obávají, že současné snahy o vyřešení největších problémů “jádra” ovšem míří špatným směrem. 

Kam dál

Jedna z nejslavnějších předpovědí v historii jaderné energetiky se ukázala být naprosto falešnou. Vyslovil ji v roce 1954 tehdejší předseda americké Komise pro atomovou energii Lewis Strauss, který slavně předvídal, že elektřina vyrobená z jádra bude nakonec „tak levná, že se ji nevyplatí měřit” – míněno samozřejmě od hodiny. Dnes má jaderná energetika přesně opačný problém a patří jednoznačně jaderná energie k nejdražším formám elektřiny.

Straussův nástupce v komisi, nositel Nobelovy ceny Glenn Seaborg, v roce 1971 předpověděl, že jaderná energie bude do roku 2000 zdrojem téměř veškeré elektřiny na světě. Dnes je podíl jaderné energie na celosvětové výrobě elektřiny pouze 10 %. 

Jaderné zdroje jsou samozřejmě doménou hlavně rozvinutých zemí, takže v nich je jejich podíl na výroby vyšší. Například ve Spojených státech jde na vrub “jádra” zhruba 20 procent celkové výroby elektrické energie. Česko je ve světových měřítkách výjimkou, protože zhruba 40 procent naší výroby elektřiny pochází z reaktoru v Temelíně a Dukovanech. Přesto, že obě země jsou dnes v mnoha ohledech odlišné situaci, stojí před podobným problémem – ani jedna země neví, jak postavit nové reaktory za přijatelnou cenu. 

Přitom důvody, proč nové reaktory stavět, jsou jasné, srozumitelné a shodne se na něm velká část odborníků i veřejnosti (byť ne všech zemích světa, samozřejmě): jaderné zdroje jsou velmi spolehlivý a přitom bezemisní zdroj elektřiny, který tak ve snaze o omezování emisí má oproti zemnímu plynu a uhlí zjevné výhody. Na rozdíl od většiny obnovitelných zdrojů (tedy především fotovoltaiky a větrných elektráren) přitom může dodávat do sítě elektřinu spolehlivě a předvídatelně za každého počasí. 

Hlavně peníze

Jistě, současné, tzv. lehkovodní reaktory, označované tak, protože k chlazení používají obyčejnou vodu, nikoliv tzv. vodu těžkou, mají své potíže. Existují u nich stále alespoň teoretické riziko vážných havárií, které se musí technicky a bezpečnostně ošetřit, což s sebou samozřejmě nese určité náklady. navíc vytvářejí radioaktivní odpad, z něhož se malá část musí bezpečně uložit až řádově na stovky tisíc let.

Ale vše bledne před jiným problémem: cenou. Stavba jaderného reaktoru je jistě složitá operace, vyžaduje velmi pečlivé plánování a dozor, evidentně se ovšem dá dobře zvládnout. Problém jsou především peníze, a to jak v USA, tak v Česku. (Snad s tím malým rozdílem, že zatímco v Česku je výroba z jádra dnes už velmi levná, v USA má část stárnoucích jaderných reaktorů ve Spojených státech má velké problémy cenově konkurovat levnějším zdrojům elektřiny, což je za oceánem především zemní plyn z tamních nalezišť.) 

Není to žádné tajemství. Česko je malá země, ta trend prodražování jaderných zdrojů sama nezlomí. Ale Spojené státy se pokusily. Na přelomu tisíciletí se tamní vláda pokusila zastavit úpadek amerického jaderného průmyslu a podpořit „renesanci“ jaderné energetiky. V roce 2005 poskytl Kongres zhruba 20 miliard dolarů ve formě federálních úvěrových záruk na nové jaderné reaktory. 

Výsledkem mnohamilionové kampaně jsou pouze dva nové lehkovodní reaktory Westinghouse AP1000, které se stále staví v Georgii, každý s cenou 14 miliard dolarů, tedy více než dvojnásobkem původně odhadovaných nákladů. Ruku v ruce se zdražením jde i prodlužování výstavby, která trvá více než dvojnásobek odhadované doby. Neúspěch je dost možná daný tím, že podpora nebyla dostatečná. V každém případě výsledek je tristní. 

Když se mu nedařilo svět lehkovodní reaktory standardní velikosti (cca 1000 megawattů), obrátil se průmysl v západních zemích ke dvěma dalším strategiím, jak si zajistit větší podíl na trhu. První je stavba malých modulárních lehkovodním reaktorů.

Celkový pohled na jadernou elektrárnu Dukovany
Celkový pohled na jadernou elektrárnu Dukovany (foto ČEZ)

Menší reaktory by se měly dát postavit s menšími kapitalovými náklady. Tím by se měl vyřešit jeden veliký problém – kde a jak si půjčit nezbytné miliardy dolarů na stavbu jednoho bloku – tvrdí jejich proponenti. Kritici zase celkem logicky upozorňují, že vzhledem k tomu, jak fungují úspory z rozsahu, bude menší reaktory na jednotku výkonu dražší než reaktory velké. Zatím těžko říci, kdo má pravdu. Jisté je, že aby byly menší reaktory opravdu levné, musí se vyrábět ve větších množství, v podstatě v sériích, a nic takového se zatím neděje. 

Druhou strategií jaderného průmyslu je odklon od lehkovodních reaktorů k “exotičtějším” typům, které jsou z velké části založeny na neověřených koncepcích starých více než 50 let.

Nová vlna? 

Tyto konstrukce se dnes obecně označují „pokročilé“ reaktory. Na rozdíl od lehkovodních reaktorů se tyto konstrukce spoléhají při chlazení na jiné materiály než vodu (například kapalného sodíku, helia či roztavených solí). Společné mají to, že zatím jsou maximálně v jednotkách kusů, a to obvykle ryze experimentálních, nikoliv energetických. Přesto někteří vývojáři tvrdí, že tyto reaktory, které jsou zatím ve fázi konceptu, vyřeší všechny problémy, které trápí lehkovodní reaktory, a budou připraveny k uvedení do provozu do konce desetiletí.

“Zaručeným zprávám” o nové generaci levných, bezpečných a spolehlivých reaktorů těžko odolávají jak technologičtí novináři, veřejnosti, ale i politici a energetičtí plánovači. Hojně se o  nich debatuje v Bidenově administrativě. V Česku někteří analytici navrhují tendr o dostavbu dalších reaktorů odložit do doby, kdy budou na trhu právě reaktory nové generace (v podstatě synonymum pro “pokročilé” reaktory je výraz “reaktory IV. generace”). 

Část odborníků se ovšem obává, že podobné sliby jsou jen novodobu obdobou Straussovy nešťastné předpovědi z poloviny minulého století. K takovému závěru došla například analýza americké organizace “Svaz znepokojených vědců” (USC, čil Union of Concerned Scientists) týkající se vyvíjených konceptů jiných než lehkovodních reaktorů naznačuje, že ano. Zpráva o 140 stranách, zveřejněná v polovině března, dospěla k závěru, že projekty nových reaktorů nejsou o nic lepší – a v některých ohledech jsou podstatně horší – než dnes provozované lehkovodní reaktory.

Bezpečnost, zabezpečení a udržitelnost

Zpráva USC se věnuje hodncení výhod a nevýhod tří hlavních typů nové generace reaktorů: rychlých reaktorů chlazených sodíkem, vysokoteplotních reaktorů chlazených plynem a reaktorů s roztavenou solí. Každý typ hodnotí podle tří obecných kritérií: bezpečnost, rizika šíření jaderných zbraní a terorismu a konečně kritéria tzv. udržitelnosti. Ta popisuje, jak efektivně využívají palivo a kolik produkují jaderného odpadu s dlouhým poločasem rozpadu, který se musí dlouhodobě ukládat.

Požadavky na novou technologii přitom samozřejmě nejsou malé: „Má-li jaderná energie hrát větší roli při řešení změny klimatu, je nezbytné, aby nové konstrukce reaktorů byly bezpečnější, spolehlivější a představovaly srovnatelné nebo ještě lépe nižší riziko šíření jaderných zbraní a jaderného terorismu než stávající flotila reaktorů,“ shrnul je pro blog UCS fyzik Edwin Lyman, který se v organizaci věnuje právě otázce bezpečnosti jaderné energetiky. „Navzdory příslibům žádný z těch reaktorů, které jsme zkoumali, nesplňuje všechny tyto požadavky.“

Zpráva UCS se podrobně zabývá nepodloženými tvrzeními vývojářů o těchto konstrukcích. Mnozí vývojáři tvrdí, že budou levnější, bezpečnější a jistější než v současnosti provozované reaktory, že budou efektivněji spalovat uranové palivo, produkovat méně radioaktivního odpadu a snižovat riziko šíření jaderných zbraní a že by mohly být relativně brzy uvedeny na trh.

Jednomu z těchto reaktorů, 345megawattovému rychlému, sodíkem chlazenému reaktoru Natrium společnosti TerraPower, se začátkem letošního roku dostalo značné pozornosti médií. Jedním z investorů do společnosti TerraPower je totiž Bill Gates, který koncept pochválil běhen rozhovorů ke své nové knize “Jak se vyhnout klimatické katastrofě”. V polovině února 2021 Gates ve velmi sledovaném zpravodajském pořadu 60 minut televize CBS řekl, že reaktor Natrium bude produkovat méně jaderného odpadu a bude bezpečnější a levnější než konvenční lehkovodní reaktor.

Podle zprávy UCS by rychlé reaktory chlazené sodíkem byly ve skutečnosti pravděpodobně méně účinné z hlediska spotřeby uranu a nesnížily by množství odpadu, který se musí dlouhodobě ukládat. Mohly by se u nich také vyskytnout bezpečnostní problémy, které u lehkovodních reaktorů nejsou problémem. Například sodíková chladicí kapalina může při kontaktu se vzduchem nebo vodou hořet. Vzhledem k designu reaktor Natrium by u něj také mohlo dojít k nekontrolovatelnému nárůstu výkonu, který by měl za následek rychlé roztavení aktivní zóny.

„Pokud jde o bezpečnost a zabezpečení, jsou rychlé reaktory chlazené sodíkem a reaktory s roztavenou solí výrazně horší než konvenční lehkovodní reaktory,“ tvrdí za UCS Lyman. „Vysokoteplotní reaktory chlazené plynem mohou mít potenciál být bezpečnější, ale to se zatím neprokázalo a při nedávných testech bezpečnosti paliva se objevily problémy.“

Model reaktoru Brest-OD-300 (foto Rosatom)
Model reaktoru Brest-OD-300, který patří mezi reaktory IV. generace. Chlazen je tekutým olovem. (foto Rosatom)

Rychlé reaktory mají ještě jednu zásadní nevýhodu. „Historicky,“ zdůrazňuje zpráva, „vyžadovaly rychlé reaktory palivo na bázi plutonia nebo [vysoce obohaceného uranu], které by mohly být snadno použity v jaderných zbraních, a proto s sebou nesou nepřijatelná rizika šíření jaderných zbraní a jaderného terorismu.“ 

I Natrium by měl využívat obohacenější palivo než dnešní lehkovodní reaktory. Jde to tzv. “nízko obohacený uran s vyšší úrovní obohacení” (HALEU, čili high-assay low-enriched uranium), což je palivo obsahující cca 5-20% procent štěpitelného izotopu uran-235. Běžné lehkovodní reaktory používají nízko obohacené palivo, které obsahuje méně než pět procent tohoto izotopu. HALEU představuje z pohledu rizika šíření jaderných zbraní nižší problém než vysoce obohacený uran, ale pro teroristy usilující o získání jaderné zbraně je atraktivnější než palivo dnešních reaktorů.

Nerealistický časový plán

Problémem je také načasování. Někteří vývojáři tvrdí, že mohou své nelehkovodní reaktory předvést, licencovat a nasadit v komerčním měřítku již za šest let, což jim umožní řešit klimatickou krizi v blízké budoucnosti. Například loni na podzim Ministerstvo energetiky (DOE) poskytlo společnostem TerraPower a X-Energy, vývojáři vysokoteplotního plynem chlazeného “oblázkového” reaktoru (více o tomto konceptu například na této stránce) po 80 milionech dolarů na zahájení provozu prvních komerčních jednotek svého druhu do roku 2027. 

V červnu společnost TerraPower oznámila, že svůj demonstrační reaktor umístí ve Wyomingu. Společnost X-Energy mezitím s největší pravděpodobností umístí svou demonstrační elektrárnu v elektrárně Columbia Generating Station ve státě Washington.

Od konceptu ke komerční jednotce za šest let? Lehkovodní reaktor Westinghouse AP1000 je v tomto ohledu varovným příkladem. Než byl v Číně uveden do provozu první blok tohoto typu, trvalo více než 30 let výzkumu, vývoje a příprav. 

Zpráva UCS na základě tohoto dalších případů odhaduje, že uvedení pokročilých reaktorů do praxe by mohlo trvat 20 let a stát další miliardy. Tak dlouho bude například trvat, než firmy regulačním orgánů dostatečně doloží, že jejich zařízení jsou skutečně spolehlivá, případně postaví demonstrační jednotky a než vznikne infrastruktura nutná na zajištění jejich provozu. 

Analytikům z UCS se v řadě ohledů líbil tzv. reaktor s postupnou vlnou, který vyvíjela jedna ze zmíněných společností, TerraPower, ve které je zapojen Bill Gates. Nevyžaduje přepracování – nebo recyklaci – vyhořelého jaderného paliva, takže z hlediska možného šíření jaderných zbraní jde o zařízení maximálně bezpečné. Bohužel jde o koncept technicky nedozrálý. Možná protho TerraPower práce na konstrukci reaktoru tohoto typu pozastavila ve prospěch projektu Natrium. 

Co dál

Americký jaderný dozor známý jako “Komise pro jadernou regulaci” (NRC, Nuclear Regulatory Commission) možná bude muset při udělování licencí pro technologie reaktorů, které se konstrukčně výrazně liší od současného parku, upravit některé předpisy, ale podle Lymana by to nemělo znamenat uvolnění norem, které chrání zdraví a bezpečnost veřejnosti. Nenachází žádné opodstatnění pro tvrzení, že „pokročilé“ reaktory jsou o tolik bezpečnější a spolehlivější, aby NRC mohla z bezpečnostních požadavků slevit. Naopak, protože ohledně těchto reaktorů existuje mnoho otevřených otázek, možná budou muset splňovat ještě přísnější požadavky.

Jinak řečeno, zpráva je k příslibům rychlého technologického řešení současných potíží jaderné energetiky velmi skeptická. „Bohužel zastánci pokročilých reaktorů je propagují jako řešení pro klima a bagatelizují jejich bezpečnostní rizika,“ říká Lyman. „Vzhledem k tomu, že komercializace jakékoli nové technologie jaderného reaktoru by měla trvat nejméně dvě desetiletí, pokud je provedena správně, koncepty nesvětlovodních reaktorů, které jsme zkoumali, nenabízejí krátkodobé řešení a mohly by nabídnout dlouhodobé řešení pouze tehdy, pokud by byla odpovídajícím způsobem vyřešena jejich bezpečnostní a ochranná rizika.“

Autor těchto řádek musí upřímně přiznat, že by si přál, aby se Lyman a jeho kolegové pletli. Ovšem zkušenosti s nasazováním nových jaderných technologií a pohled do historie techniky obecně naznačují, že velmi snadno mohou mít pravdu. Přeceňování přínosů novinek a zpoždění jejich nástupu proti plánům nejsou rozhodně nic výjimečného. 

Load More