V tomto týdnu ČTK publikoval informaci, že by společnost ČEZ do konce roku 2024 chtěla vybrat partnera pro vývoj, výrobu a provozování malých modulárních reaktorů v Česku. Podívejme se na tuto informaci podrobněji.

Co jsou malé modulární reaktory?

Malé reaktory se stavěly od počátku rozvoje jaderné energetiky, v principu každý typ reaktoru začínal jako malý. Zvětšování velikosti a výkonu bylo dáno ekonomickými důvody. Růst výkonu reaktoru je rychlejší, než je tomu u nákladů na jeho realizaci. Proto dnes dominují velké energetické reaktory. Podrobněji o současném stavu jaderné energetiky je v poslední každoročním přehledu.

Jejich problém je spojen s jejich financováním. Jde o velmi velkou investici, která se začíná splácet až po jejím dokončení a zprovoznění. Většinou si na ní musí investor finance půjčit a klíčová je tak cena peněz a vhodné nastavení finančního modelu. Zároveň je přílišná velikost výkonu v rozporu s využitím v decentralizovanější podobě, hlavně v oblasti teplárenství a kogenerace.

Malé modulární reaktory by mohly nahradit také uhelnou elektrárnu Dětmarovice (zdroj: Wikipedie).

Řešení by měly přinést malé modulární reaktory. Reálně nejde o úplně malé reaktory, jejich elektrický výkon je do 300 MWe, a u některých, jak uvidíme, až téměř 500 MWe. Umožnily by postavit velké reaktory postupně a tím umožnit rozložení realizace i splácení investice. Nebo by se mohly uplatnit v decentrálnějším režimu, u nás například jako náhrada současných kogeneračních uhelných elektráren a tepláren.

Ekonomiku těchto nových malých reaktorů by měla zajistit právě modulárnost. Předpokládá se, že by se skládaly z modulů, které by se ve velkých sériích vyráběly v továrnách a na staveniště, kde by se montovaly, by se přivážely. Snížení ceny by měla přinést právě sériovost a modulárnost. To je důvod, proč pro odpovídající ekonomiku malého modulárního reaktoru potřebujeme dostatečně velký počet potenciálních zákazníků.

Stavět velké nebo malé reaktory?

Je třeba zdůraznit, že by sice zmíněná modulárnost a sériovost měla zlepšit ekonomiku malých modulárních reaktorů, ale v případě, že potřebujeme velký reaktor a můžeme zajistit vhodný finanční model, zůstává v každém případě ekonomicky výhodnější využít velký blok. Tak tomu je i v případě našich jaderných elektráren Dukovany a Temelín. Zároveň je chceme stavět pro strategické zajištění dlouhodobých bezpečných dodávek elektřiny a tím je dán i finanční model s garancemi úvěru státem. V těchto elektrárnách máme lokality pro velké bloky a je tak rozumné zde stavět velké reaktory. A přesně to Česká republika a ČEZ předpokládají.

Malé modulární reaktory se tak u nás předpokládají jako náhrada uhelných kogeneračních elektráren a tepláren. Těch potřebuje ČEZ nahradit několik. Standardně mají tyto elektrárny určitý počet bloků s výkonem 200 MWe. Například elektrárna Dětmarovice měla původně čtyři bloky s tímto výkonem a nyní tři.

Vizualizace malého modulárního reaktoru Rolls-Royce stejnojmenné firmy (zdroj: Rolls-Royce).

Alespoň podle mého názoru tak malé modulární reaktory nevytlačí ty velké a obě verze se budou v budoucnu využívat. Nejen u nás, ale i v Evropě a ve světě se budou stavět velké reaktory i ty malé modulární.

K čemu potřebujeme malé modulární reaktory?

Jak už bylo zmíněno, malé modulární reaktory by měly řešit problém s investorským finančním modelem. To v našem případě, kdy se velké bloky staví jako strategická investice v odpovídajícím finančním modelu, není potřeba.

Česká republika a firma ČEZ potřebuje naopak nahradit celou řadu uhelných kogeneračních elektráren a tepláren. Specifikou České republiky je totiž široké využívání centrálních zdrojů tepla a závodních elektráren a tepláren.

I samotná společnost ČEZ má řadu kogeneračních elektráren a tepláren. Jde například o zmíněné Dětmarovice se současným celkovým výkonem 600 MWe a elektrárnu Hodonín se dvěma bloky a celkovým elektrický výkon něco přes 100 MWe, která nyní spaluje z velké části biomasu. Elektrárna Ledvice má nyní v provozu jeden fluidní blok (4) s výkonem 110 MWe a superkritický blok (6) s výkonem 660 MWe a elektrárna Mělník má nyní dva bloky každý s výkonem 60 MWe. Elektrárna Prunéřov má v současné době tři bloky každý o výkonu 250 MWe, elektrárna Poříčí má tři bloky každý o výkonu 50 MWe a elektrárna Tušimice má nyní čtyři bloky každý o výkonu 200 MWe.

Firma ČEZ tak uvažuje, vzhledem ke své zkušenosti s jadernými zdroji, využít k jejich náhradě zhruba desítku malých modulárních reaktorů. V příslušných lokalitách by se podle potřeby a velikosti využívaných malých modulárních reaktorů postavil jeden až tři bloky. Preferované lokality jsou právě třeba Dětmarovice a Tušimice, ale i další. V současné době probíhá nejen geologické a seismické posuzování daných lokalit.

O využití malých modulárních reaktorů uvažují i další provozovatelé uhelných kogeneračních elektráren a tepláren. Vzhledem k tomu, že nemají dosud zkušenosti s provozováním jaderných zařízení, u nich tomu případně bude později.

Tři posuzované modely reaktorů

Firma ČEZ je zároveň zapojena do vývoje a výroby v oblasti jaderných technologií, vlastní například výzkumnou organizaci ÚJV a.s. a průmyslový podnik Škoda JS. Má tak zájem nejen o využívání malých modulárních reaktorů, ale chce se podílet i na jejich vývoji a výrobě. Proto by se ráda zapojila do přípravy malých modulárních reaktorů co nejdříve. To je i důvod, proč si vybírá potenciálního partnera už nyní. Zároveň potřebuje budovat tyto reaktory co nejdříve. To je důvod, proč si vybírá ze tří projektů, které jsou v nejpokročilejším stadiu příprav.

Vizualizace malého modulárního reaktoru AP300 firmy Westinghouse (zdroj: Westinghouse).

Jak už bylo zmíněno, pokud má být malý modulární reaktor ekonomicky úspěšný, potřebuje mít dostatečně vysoký počet potenciálních uživatelů. I z toho důvodu se vybíralo mezi reaktory, o kterých v Evropě uvažuje více zájemců. Jedná se o tři modely: reaktor Rolls-Royce stejnojmenné britské firmy, reaktor BWRX-300 japonské firmy GE-Hitachi a reaktor AP300 firmy Westinghouse. Ve všech případech se jedná o klasické lehkovodní reaktory.

První prototypový blok by se postavil v lokalitě Temelín, je tu pro něj už vyčleněno místo. Zde v principu jeho výkon potřeba není, ale snadnější bude jeho licencování. Jedná se o jadernou lokalitu a všechna povolování by tak měla probíhat snadněji a rychleji. Zde se pak vytvoří mustry pro stavební řízení a další povolovací procesy, které umožní hladkou a rychlou výstavbu i v dalších lokalitách. Malý modulární reaktor v Temelíně pak bude sloužit také jako školící pracoviště. Podívejme se jednotlivé posuzované možnosti.

Reaktor Rolls-Royce

Firma Rolls-Royce je intenzivně zapojena do oblasti jaderného průmyslu. Vyrábí například reaktory pro britské jaderné ponorky. Její projekt už je ve značně pokročilém stádiu vývoje. V tomto případě jde spíše o střední než malý reaktor. Jeho výkon postupně rostl a nyní je 470 MWe, což je téměř výkon současných dukovanských bloků. Jedná se o kompaktní třísmyčkový tlakovodní reaktor s velkým důrazem na pasivní bezpečnostní prvky. Reaktory by se měly pochopitelně intenzivně budovat ve Velké Británii. Uvažují však o nich i další evropské státy, například Švédsko a Polsko.

Reaktor AP300

Reaktor firmy Westinghouse by měl využít všechny zkušenosti získané při vývoji a realizací bloků AP1000. Půjde tak o zmenšenou verzi tohoto reaktoru, která využije všechny jeho technologie, které se osvědčily. Na tomto základě je možné připravit reaktor s pokročilým systémem pasivní bezpečnosti a pasivního systému cirkulace chladiva. O zavedení těchto reaktorů uvažuje USA i Kanada, ale i některé evropské státy.

Vizualizace malého modulárního reaktoru BWRX-300 firmy GE-Hitachi (zdroj GE-Hitachi).

Reaktor BWRX-300

Projekt japonské firmy GE-Hitachi je jediný varný typ reaktoru v této trojici. Jeho elektrický výkon je 300 MWe. Jde opět o zmenšenou verzi jejich velkého projektu ESBWR a ABWR, který využívá jejich osvědčené komponenty a technologie. I zde je zásadní důraz na pasivní přirozenou cirkulaci při chlazení a další pasivní prvky bezpečnosti. O využití tohoto reaktoru uvažují Kanada, Švédsko a Estonsko.

Závěr

Pokud chce Evropa a Česká republika reálně přejít k nízkoemisní energetice, neobejde se to bez jaderných zdrojů. Česká republika potřebuje kromě produkce elektřiny vyřešit i teplárenství a nízkoemisní zdroje pro centrální zásobování teplem. Proto má zájem o využití malých modulárních reaktorů. Firma ČEZ se chce podílet i na vývoji a produkci těchto zařízení. Potřebuje tak naskočit do přípravy těchto reaktorů co nejrychleji. Do konce roku 2024 by tak chtěla vybrat partnera pro rozvoj tohoto průmyslového odvětví ze tří potenciálních možností: reaktory Rolls-Royce, BWRX-300 a AP300. Jak již bylo zmíněno, uvažuje o těchto modelech celá řada dalších států v Evropské unii.

Je třeba připomenout, že malé modulární reaktory zatím nejsou v komerční nabídce firem. Ve světě funguje jen pár takových zařízení, a jedná se o velmi specifické případy. Jde o plovoucí jadernou elektrárnu Akademik Lomonosov, která je však ekonomicky konkurenceschopná pouze ve specifických podmínkách, jaké jsou třeba v severních oblastech Ruska. Dalším příkladem již provozovaného malého modulárního reaktoru je vysokoteplotní plynem chlazený reaktor HTR-PM v Číně. V tomto případě jde o specifický pokročilý reaktor. První klasický lehkovodní malý modulární reaktor se dokončuje v Číně. Jde o reaktor ACP100 (Linglong-1), který se v současné době dokončuje a do provozu by se měl dostat v roce 2026. Na srovnání jeho ekonomiky s velkými čínskými reaktory uvidíme i potenciál konkurenceschopnosti těchto zařízení i u nás.

První komerční malé modulární reaktory by se měly objevit na začátku třicátých let a tři posuzované ve výběru firmy ČEZ by měly být mezi nimi. A mezi prvními realizacemi by měl být i blok v Temelíně. Reálnou výstavbu malých modulárních reaktorů tak nelze čekat dříve než ve zmíněných třicátých letech. Pokud tedy mají malé modulární reaktory nahradit uhelné zdroje, je třeba tyto udržet do této doby. Současné fosilní zdroje by tak podle mého názoru neměly být vypínány před tím, než se jejich nízkoemisní náhrada (obnovitelná nebo jaderná) dokončí a uvede do provozu.

Po rozhodnutí o vítězi tendru na velké bloky, primárně pro lokalitu Dukovany, kterým se stala korejská firma KHNP s reaktorem APR1000, se blíží i rozhodnutí o dodavateli malého modulárního reaktoru. Šlo by o klíčovou událost v cestě k nízkoemisní energetice v České republice, která by mohla pomoci vyřešit naše potřeby elektroenergetiky a teplárenství. Pak bude potřeba vykonat extrémně velké množství práce a bude pro to potřeba mít velký počet pracovníků. Jde také o obrovskou možnost i výzvu pro náš průmysl, který by se mohl realizovat v těch nejmodernějších technologiích.

V současné době jsem se účastnil dvou akcí. Přednášel jsem pro studenty na každoroční Letní škole jaderného inženýrství, kde je pro mě fantastické se setkávat se studenty z řady českých technických vysokých škol a pozorovat jejich nadšení pro obor. Budou to právě oni, kteří budou plány realizovat. Na druhé akci jsem v současné době. Jde o Jaderné dny na Západočeské univerzitě v Plzni, kde se účastním panelů zaměřených právě na možnosti využití malých modulárních reaktorů v teplárenství. I zde je řada studentů, což naznačuje, že lidé pro realizaci plánovaných projektů budou připraveni.

Vystoupení o možnostech přechodu k nízkoemisní energetice v Česku pro podcast Vysoké napětí:

Vystoupení o výsledcích tendru na výstavbu Dukovany II pro podcast E-15 FLOW: ZDE