Blíží se po éře nukleárních gigantů nová éra malých jaderných zařízení?

Na trhu jaderné technologie dominují velké a drahé reaktory pro vyspělé země. Japonské firmy však sázejí na to, že jaderná energie, která není zatížena emisemi skleníkových plynů, se bude v budoucnu šířit do dalších zemí nebo i regionálně. Podle informace, kterou uvedl japonský ekonomický list Nikkei, společnosti Toshiba, Hitachi a Mitsubishi Heavy Industries vyvíjejí malé jaderné reaktory, určené například pro rozvojové země.

Japonská společnost Toshiba pracuje na vývoji nové třídy miniaturních jaderných reaktorů, které jsou navrženy pro dodávku energie obytným domům nebo celých městských bloků.

Nově vyvíjený reaktor s výkonem pouhých deset megawattů (pro srovnání: jeden temelínský reaktor má výkon 1000 MW), tzn. je zhruba 100krát menší než dosavadní typy využívající štěpnou reakci - je totiž jen 6 m dlouhý a 1,82 m široký.

Ve hře je i varianta miniaturního jaderného reaktoru o výkonu 200 kW. Nový reaktor má zcela automatické ovládání včetně bezpečnostní ochrany, místo řídicích tyčí, které u velkých reaktorů ovládají jejich výkon, používá zásobníky izotopu lithia 6, velmi dobře absorbujícího neutrony. Může vyrábět elektřinu po 40 let s náklady pouhých 5 amerických centů za kilowatthodinu, což je jen polovina obvyklé ceny energie ze sítě.

Toshiba předpokládá, že první takový miniaturní reaktor uvede do provozu v Japonsku potom v Evropě a následně v Americe. Podle některých odborníků jde o variantu poněkud většího reaktoru Toshiba 4S, který firma již v roce 2004 nabízela vybudovat ve městě Galena na Aljašce, kde měl být umístěn pod zemí. Jaderná část zařízení se má nacházet v podzemní betonové hale v hloubce 100 stop (zhruba 30,5 m), turbínová hala bude na povrchu. Výstupní teplota páry má dosahovat 500 stupňů Celsia. Konstrukce reaktoru podle výrobce zaručuje 30 let provozu bez výměny paliva. V roce 2004 obyvatelé Galeny s projektem souhlasili (počítali s tím, že "jaderná baterie" Toshiby bude dodána jako pilotní projekt zdarma), později se však objevily petice původních obyvatel Ameriky proti umístění radioaktivních materiálů na území státu Aljaška. Toshiba doufá, že na podzim příštího roku jí plán uplatnění reaktoru v USA schválí tamní regulační úřady.

Také Mitsubishi Heavy začala vyvíjet (o něco větší) reaktor o výkonu asi 350 MW. Svůj díl z jaderného trhu menších a středních zařízení chce získat rovněž Hitachi, která má v plánu spolupracovat s americkou General Electric na reaktorech s výkonem 400 až 600 MW.

HYPERION VYBUDUJE TŘI VÝROBNÍ ZÁVODY NA MALÉ REAKTORY

Americký výrobce malých jaderných reaktorů Hyperion Power Generation oznámil, že nyní vyvíjí nový zdroj elektřiny s názvem Hyperion Hydride Reactor. Jde o miniaturní štěpný reaktor o výkonu 27 MW, který pokryje spotřebu elektrické energie v komunitách až s 25 tisíci obytnými domy. Reaktor je bezpečný, neobsahuje žádné pohyblivé části a nevyžaduje lidskou obsluhu. Zařízení je také přenosné, náplň paliva by měla vystačit na nejméně 5 let, pak je možné ji ve výrobním závodu obnovit. Společnost má záměr postavit továrnu na nové miniaturní reaktory v Novém Mexiku, ta by měla od roku 2012 vyrábět až 4000 těchto malých reaktorů ročně. Firma rovněž plánuje vybudovat v příštích dvou letech výrobní závod ve Velké Británii. Hodlá také připojit jeden ze svých reaktorů o výkonu 70 MWt (27 MWe) do britské energetické sítě, aby tak získala dobrou "startovací pozici" pro nabídku v ostatních zemích Evropské unie.

Británii si společnost vybrala, protože spoléhá na tamější kvalifikované pracovníky s mnohaletými zkušenostmi v jaderné energetice a na dobrou infrastrukturu. Na trh chce se svými výrobky vstoupit v letech 2013 až 2014 s cílem uskutečnit první dodávky reaktorů v letech 2018 až 2020. Kromě britského závodu vybuduje Hyperion další závod v USA, který by pokryl poptávku v Severní a Jižní Americe, a třetí pro asijský trh, pravděpodobně v Japonsku.

Šéf Hyperionu John Deal vyjádřil uspokojení nad zájmem, který připravované výrobky firmy již vyvolaly. O malé reaktory "Hyperion Power Module" už podle výrobce projevili zájem v mnoha evropských zemích, např. ve Velké Británii, na Slovensku, v Polsku, v Litvě apod. - a dokonce prý také v České republice. Zájemci o tato zařízení jsou jsou i v Turecku a v Kazachstánu, po výsledcích voleb v Německu příznivých pro další rozvoj jaderné energetiky očekává Deal poptávku rovněž v této zemi.

Malý jaderný reaktor s modulární stavbou má být také výrazně levnější než velké reaktory. Předpokládá se, že jeho cena by mohla být kolem 30 miliónů dolarů, výrobní cena jedné kilowatthodiny v reaktoru pak nižší než 10 amerických centů.

PROJEKT NOVÉHO REAKTORU TWR ZÍSKAL AMERICKÝ PATENT

Nadějný projekt množivého jaderného reaktoru s postupnou vlnou (Traveling Wave Reactor - TWR) získal letos americkou patentovou ochranu. To umožňuje nahlédnout do detailů tohoto pozoruhodného technického řešení, které až dosud nebyly uveřejněny.

Americký časopis MITęs Technology Review nedávno zařadil jaderný reaktor s postupnou vlnou, o jehož vývoj se zajímá i miliardář Bill Gates, zakladatel Microsoftu, mezi 10 nejvýznamnějších vynálezů a projektů roku, které mohou v příštích letech zásadním způsobem změnit svět. Předpokládá se, že první komerčně použitelný reaktor TWR by měl být k dispozici kolem roku 2020.

TWR vyvíjí tým, v jehož čele stojí americký fyzik John Gilleland, šéf společnosti TerraPower. Mezi oborníky amerických vědeckých pracovišť, kteří se na projektu podílejí, je i Pavel Hejzlar z MIT. Předností projektu je nový koncept reaktoru, kde štěpení jader probíhá ve vlně velmi pomalu postupující palivem. Toto technické řešení dovoluje generovat po 50 až 100 let obrovské množství energie bez nutnosti výměny paliva.

Reaktor s postupnou vlnou spotřebuje pro zahájení jaderné reakce jen velmi malé množství obohaceného jaderného paliva. Dále si vystačí s přírodním uranem nebo i s použitým palivem z dosavadních jaderných reaktorů. Umožní tak zásadním způsobem snížit zásoby použitého jaderného paliva a tím, že během svého provozu využívá dlouhý palivový cyklus také podle výzkumníků podstatně zmenší obavy z rizika možného zneužití manipulace s jaderným palivem.

MINIELEKTRÁRNY NEPOTŘEBUJÍ NÁROČNÉ ROZVODNÉ SÍTĚ

Miniaturní jaderné elektrárny mají mj. i další podstatnou výhodu: nepotřebují dálkové rozvodné sítě. Stavět jaderné giganty o výkonu mnoha GW je efektivní tehdy, když je k dispozici dálková rozvodná síť. Do těchto nákladných investic se však energetickým společnostem obvykle příliš nechce. A právě v této situaci se nabízí šance pro miniaturní jaderné reaktory nové generace, umístěné v podzemí přímo v místě spotřeby elektřiny.

Podle expertů může být malý jaderný zdroj elektrické energie velmi zajímavý pro malé obce vzdálené od aglomerací, pro malé podniky nebo pro skupinu obytných domů, dosud zcela závislých na vybudování nákladných dálkových energetických sítí a na dodávkách od energetických firem.

MALÉ REAKTORY NA HLADINĚ MOŘÍ

Do kategorie malých reaktorů mohou spadat i plovoucí jaderné reaktory se sodíkem chlazenými reaktory o výkonu 2 x 35 MW, které připravuje ruský jaderný průmysl, označované také jako "jaderné baterie". S výstavbu první z nich začala společnost Energoatom (dceřinná firma Rossatomu) na jaře letošního roku v Baltské loděnici v St. Petersburgu. Bude mít výkon 70 MW. Její cena se odhaduje na 400 milionů amerických dolarů, později by se však mohla snížit na 240 milionů amerických dolarů. První dvě takovéto jaderné elektrárny mají být umístěny u města Pevek na pobřeží Čukotky a Vijučinsk na Kamčatce, další by měly být budovány pro zahraničí.

Jaderné palivo a obsluhu elektrárny dopraví na místo využití speciální lodě. Plovoucí elektrárna bude propojena s pobřežními transformátory, teplovody, vodovodním potrubím apod. Pokud by se využila celá její kapacita, obslouží město s 200 tisíci obyvateli. Dokáže také odsolit 240 tisíc m3 mořské vody denně.

Konstrukce plovoucí jaderné elektrárny má být odolná teroristickým útokům. Zařízení by i po pádu velkého letadla mělo pokračovat ve výrobě elektřiny jako v obvyklých podmínkách. Velké úsilí bylo vynaloženo i na technická řešení, která znemožní krádež štěpného materiálu z paluby elektrárny.

Rusko zamýšlí nové zdroje používat především na území východní Sibiře, ale také je vyvážet. Své záměry proto představuje v mnoha zemích světa, především v Africe, Asii a v Latinské Americe. Nicméně i přes velký zájem ze zahraničí tyto plovoucí jaderné elektrárny nebude prodávat. Plavidlo vždy zůstane zakotveno pod ruskou vlajkou a bude dodávat vyrobenou elektrickou energii, teplo a pitnou vodu.

Rusko nabídlo takovou plovoucí elektrárnu např. Uruguaji. I když zákony v této jihoamerické zemi využití jaderných technologií pro výrobu elektřiny zatím nedovolují, jak tehdy uvedl ruský velvyslanec v Uruguaji Sergej Koškin, připojení plovoucí jaderné elektrárny neporušuje platné uruguayské zákony, které se tudíž podle něj nemusí nijak měnit. Elektrárna zakotvená u pobřeží totiž zůstane v ruském vlastnictví a Uruguay by jen kupovala vyrobenou elektřinu. Obsluhu a údržbu plovoucího energetického zařízení by měli na starosti ruští odborníci.


Není příliš známo, že ruští inženýři takováto zařízení již vyvinuli - zkonstruovali mobilní jaderné elektrárny o malém výkonu. Malé, samohybné, plně funkční jaderné elektrárny s malým reaktorem byly uspěšně používány v odlehlých oblastech Ruska, např. na Sibiři. Byly vyvinuty dva základní modely: Pásová "transportabilní malá jaderná elektrárna" (AES) TES-3 a "nástavba" na vojenském kamionu (PAES "Pamir" 630D). Po černobylském incidentu bylo jejich používání zastaveno.