Už jedenáctý přehled vývoje jaderné energetiky za uplynulý rok navazuje na články z minulých let. Poslední část je z roku 2018. Na konci roku 2018 bylo 450 reaktorů s výkonem 398,9 GWe a na konci roku 2019 pak 442 s výkonem 392,5 GWe (údaje ze stránek World Nuclear Association).

 

Hlavní pokles je dán rozhodnutím o likvidaci u šesti japonských reaktorů, které už však jsou po havárii ve Fukušimě odstaveny řadu let. Jde o všechny čtyři bloky elektrárny Fukušima II, a reaktory Genkai 1 a 2. Oficiálně je tak počet bloků v Japonsku nyní 33. Z toho však pouze 9 je reálně v provozu a u 18 probíhá posuzování možnosti jejich opětného zprovoznění. Do závěrečné fáze se posunul blok Onagawa 2, jehož úpravy ke splnění nových bezpečnostních pravidel byly úřadem pro jadernou bezpečnost NRA schváleny. Teď je třeba dokončit jejich realizaci a hlavně získat schválení provozu od místních samosprávných orgánů.

 

Dalšími bloky, které byly v roce 2019 odstaveny, jsou ruský blok Bilibino 1, jihokorejský těžkovodní reaktor Wolsong 1, tchajwanský Chinshan 2, dva americké reaktory Pilgrim a Three Miles Island 1, švýcarský Mühleberg, Ringhals 2 ve Švédsku a německý Philippsburg 2.

Nově začaly pracovat dva reaktory na plovoucí jaderné elektrárně Akademik Lomonosov, jde o jedny z prvních malých modulárních reaktorů. V Číně se rozběhly dva reaktory III. generace, jde o druhý blok EPR Tchaj-šan 2 (Taishan) a reaktor ACPR1000 jako Jang-ťiang 6 (Yangjiang). Jihokrorejský reaktor APR1400 začal fungovat jako Sin Kori 4 (Shin Kori), jde o druhý blok tohoto typu v provozu. V Rusku se rozběhl reaktor VVER1200 jako Novovoroněž II-2. V provozu je tak o čtyři reaktory III. generace více, celkově už třináct, pokud nepočítáme odstavené bloky ABWR v Japonsku.

Výkon jaderné flotily se zvýšil i modernizací některých bloků, které přispělo 212 MWe. O zhruba 35 MWe se zvýšila elektrárna Embalse v Argentíně, americké elektrárny Browns Ferr 2 a Peach Bottm 2 přidaly 155 MWe a 22 MWe. Stejné číslo bylo v roce 2018 okolo 35 MWe.

 

V roce 2018 vyrobily jaderné reaktory 2 563 TWh, což je oproti roku 2017, kdy se vyrobilo 2 519 TWh, zvýšení o 44 TWh. Podruhé od roku 2011 se podařilo překonat hranici 2500 TWh. Jsme stále blíže dosavadnímu maximum 2658 TWh dosaženého v roce 2006. Dá se očekávat, že i v roce 2019 byla výroba zase vyšší. V budoucích letech je otázka dalšího zvyšování produkce otevřena. Odpověď bude záviset na tom, jak se bude dařit dokončovat nové bloky a udržovat v provozu ty starší.

Budovat se začaly tři reaktory. Blok Kursk II-2 je typu VVER1200 a jde o náhradu dalšího reaktoru RBMK, který zatím v této elektrárně pracuje. Práce začaly i na bloku Bušehr 2, který je také ruského typu VVER. Jako poslední se začala betonáž jaderného ostrova reaktoru Hualong One v elektrárně Čang-čou (Zhangzhou). Událost je to velmi důležitá. Jde o první zahájení výstavby v Číně od prosince 2016. Vzhledem k rozpracovaným projektům by nyní mělo zahajování výstavby reaktorů probíhat v Číně poměrně často. Zde se mají v první fázi vybudovat dva bloky Hualong One, nakonec by se tam celkem mělo realizovat až šest bloků. Tři reaktory je malý počet, ovšem příprava k dalším stavbám hlavně v rozvojových zemích je v řadě případů velmi pokročilá.

 

Další úspěšný rok v Rusku.

Ruská jaderná energetika má za sebou velice úspěšný rok. Celková výroba jaderné energie se zvýšila na hodnotu 209 TWh a její podíl na produkci elektřiny překročil 19 %. Jejím vrcholem bylo v loňském roce spuštění plovoucí jaderné elektrárny Akademik Lomonosov. Té se budeme podrobně věnovat v pozdější části článku, nyní se podíváme na pokrok v budování bloků III. generace VVER1200.

 

Výstavba bloků III. generace se realizuje v Rusku

Jak se předpokládalo, podařilo se v roce 2019 spustit třetí z nich, kterým je blok Novoroněž II 2 (Novovoroněž 7). Všechny důležité zkoušky i mezinárodní prověrka připravenosti proběhly už v roce 2018. Dne 19. února 2019 začalo fyzikální spouštění tohoto reaktoru. Prvním krokem se stalo zavezení palivových souborů, které bylo dokončeno 24. února a 4 března byl sestaven celý reaktor. Dne 22. března se pak rozběhla řetězová štěpná reakce a reaktor zahájil provoz při minimálním výkonu, 27. března pak skončilo fyzikální a začalo energetické spouštění. Začátkem května pak blok začal produkovat první elektřinu a v červnu zahájil testovací provoz, během něhož se postupně zvyšoval jeho výkon, 13. června se tak dostal na výkon 50 %, 27. června na 75 % a koncem července už běžel na 80 %. Výkonu 100 % nominálního dosáhl 31. července a zkoušky na tomto výkonu byly dokončeny do konce srpna. Dne 1. listopadu pak zahájil komerční provoz. V souvislosti s nárůstem počtu jaderných bloků VVER1200 v zahraničí se Novovoroněž stává centrem pro výchovu zahraničních odborníků, kteří na nich budou pracovat.

 

O spuštění prvního bloku druhé fáze Leningradské elektrárny v březnu 2018 se psalo v předchozím přehledu. Za první rok práce dodal do dubna 2019 už 5 TWh elektrické energie. Jeho úspěšný provoz umožnil odstavení prvního bloku RBMK v této elektrárně. Ten je známý tím, že u něj proběhla v roce 1975 havárie, která měla částečně podobné příčiny, jaké nastaly v Černobylu. Naštěstí vedla k roztavení a poškození pouze několika palivových souborů. Podrobněji o důvodech této i černobylské havárie a rozdílech mezi skutečnosti a seriálem HBO je v dřívějším článku.

Výměna musela proběhnout pozvolna a spolehlivě, protože kromě elektřiny dodával tento blok i teplo pro domácnosti i podniky. Důležitým úkolem tak bylo přepnutí dálkového vytápění z reaktoru RBMK na tento zdroj. Elektrárna zásobuje celý blízký Sosnovyj Bor.

 

Také spouštění dalšího bloku VVER1200, který nahradí druhý blok RBMK, bude probíhat v souladu s ukončením jeho provozu. Během začátku roku 2019 byly dopraveny do areálu poslední kritické součásti druhého bloku, jde o pět záložních dieselových agregátů, každý s výkonem 6,3 MW. Během roku byly dokončeny všechny betonáže ve vnitřní prostorách reaktorové budovy, instalovány všechny čtyři parogenerátory, dokončena montáž všech technologických zařízení a blok byl připojen k vlastní elektrické síti. Na přelomu roku 2019 a 2020 se dokončila výstavba dvojitého kontejnmentu a postupně se dělaly testy hermetičnosti jeho částí. Instalovaly se také řídicí systémy reaktoru. Postupně se instalovaly čtyři ze zmíněných záložních dieselových agregátů. Zároveň proběhlo první zkušební sestavení reaktorové nádoby a její testy s využitím imitací tepelných zdrojů. Ty byly instalovány v první polovině září a využívají se během studených i horkých hydrozkoušek. Ty horké začaly začátkem února 2020. Na konci prosince 2019 proběhly i testy turbíny a poprvé se roztočila. V druhém čtvrtletí roku 2020 by mělo být zahájeno fyzikální spouštění. Vše spěje k tomu, aby byl v první polovině roku 2021 uveden do komerčního provozu. Začíná se také připravovat výstavba další dvojice bloků v této elektrárně.

 

Jak už bylo zmíněno, začala se v polovině dubna v předstihu betonáž základové desky druhého jaderného bloku druhé fáze Kurské jaderné elektrárny. Její dokončení se také podařilo realizovat v předstihu koncem června. I u této elektrárny se připravuje postupná náhrada bloků RBMK prvními bloky nové varianty VVER-TOI. U prvního bloku proběhla na začátku roku 2019 instalace lapače koria a postupně začala růst budova reaktoru. U druhého bloku se lapač aktivní zóny instaloval na konci roku. Začátkem roku 2020 se začala budovat první chladící věž. Pro každý blok bude jedna a půjde o nejvyšší v Rusku. Její výška bude 179 m a poloměr u základů 72 m. V současné době je do výstavby této elektrárny zapojeno již více než 5000 zaměstnanců.

 

Další elektrárnou, kde jsou v provozu reaktory RBMK, je Smolenská jaderná elektrárna. Zde jsou tři bloky, které byly zprovozněny v letech 1983 až 1990. Nedávno proběhla rekonstrukce bloků a jejich provoz se předpokládá 45 let. První blok by tak měl vydržet do roku 2027, druhý do roku 2030 a třetí do roku 2035. I zde se tak už pracuje na projektu nových bloků VVER-TOI, které by je postupně nahradily.

Rusko má ještě dva bloky VVER1200 rozestavěné v Baltické elektrárně v Kaliningradské oblasti. Začaly se budovat v době, kdy hrozil nedostatek elektřiny v oblasti a Rusko navíc počítalo i s vývozem do okolních států. Pak se však potenciál pro vývoz snížil a rozestavěná elektrárna bude zakonzervována. V případě, že Polsko bude nuceno uzavřít větší počet svých uhelných elektráren a prohloubí se nedostatek elektřiny v pobaltských státech, tak se stavba může znovu rozběhnout.

 

Rusko staví bloky III. generace v blízkém zahraničí

Na dokončování dvou bloků Běloruské jaderné elektrárny u města Ostrovec, kde se nyní finišuje, pracuje zhruba 7000 pracovníků. V lednu 2019 pokračovala instalace vnitřního zařízení prvního bloku této elektrárny a příprava k zavezení tepelných imitátory palivových souborů. Dokončily se také instalace vedení, které umožní vyvedení proudu z nových zdrojů. Stabilní přívod elektřiny umožnil zahájit testování různých elektromotorů a čerpadel. Koncem února totiž přešla elektrárna na vlastní stabilní připojení elektřiny. V březnu se začalo se sestavováním reaktoru a v dubnu se přikročilo k přípravě testů, které by umožnily zahájení cesty ke spouštění. Studené hydrozkoušky začaly v druhé polovině května a hlavní pak v létě. V druhé polovině roku 2019 byly do areálu elektrárny dopraveny palivové soubory. Na přelomu roku 2019 a 2020 pak probíhaly horké hydrozkoušky s využitím tepelných imitátorů palivových souborů.

Dokončen je i výběr personálu pro provoz prvního bloku a ten je už z tohoto hlediska připraven ke spuštění. V únoru 2020 dorazí na elektrárnu mise Mezinárodní agentury pro atomovou energii. Tato inspekce je součástí přípravy na spuštění a hlavně cestou ke zlepšení akceptace elektrárny v sousedních zemích. Blok by měl být uveden do provozu v roce 2020.

U druhého bloku se dokončila poslední velká betonáž na reaktorové budově. Postupně se dostává do fáze ukončení konstrukčních prací a zahájení období testů před spouštěním. Do provozu by se měl dostat v roce 2021. Dokončení jaderné elektrárny sníží spotřebu plynu pro výrobu elektřiny z 95 % na pouhých 60 %. Cena elektrárny o dvou blocích je nižší než 10 miliard dolarů.

Vzhledem k tomu, že Bělorusko je na hranicích Evropské unie, je výstavba jaderné elektrárny velmi pečlivě sledována a pod drobnohledem odpovídajících mezinárodních i evropských organizací. I tyto zkušenosti se Rosatomu budou hodit při výstavbě stejných bloků v Evropské unii. Specifický je z tohoto hlediska postoj Litvy. Ta měla jadernou elektrárnu Ignalina, kterou musela při vstupu do Evropské unie uzavřít. Od té doby trpí nedostatkem v produkci elektřiny a velkou její část musí dovážet, i z Běloruska. Sama o vybudování jaderné náhrady za Ignalinu uvažovala, ale vzhledem k problematické situaci při snahách postavit jaderné bloky v Evropské unii se to Litevcům nepodařilo. I tímto se dá vysvětlit velmi ostrá protijaderná kampaň vedená tímto sousedem Běloruska. Litva dokonce přemluvila Estonsko a Lotyšsko, aby se zavázaly, že s této elektrárny nebudou elektřinu dovážet.

Pokud bude provoz elektrárny a její ekonomika pozitivní, uvažuje Bělorusko v budoucnu o další jaderné elektrárně. Místo je pro ní vybráno v jižní části země. Získané zkušenosti využije Bělorusko a jeho firmy při účasti na podobných projektech v zahraničí, například v maďarském Paks a finském Hanhikivi. O možnosti spolupráce s Maďarskem se jedná. Tato elektrárna je do jisté míry konkurentem dříve zmíněné Baltické elektrárny a předpokládá se také vývoz části vyrobené elektřiny.

 

Zkušenosti s jednáním s orgány Evropské unie získané při výstavbě Běloruské jaderné elektrárny a i zkušení odborníci a firmy z této stavby se budou firmě Rosatom hodit při realizaci jejích dvou projektů v Evropské unii. Ve Finsku se připravuje stavba jednoho bloku VVER1200 v elektrárně Hanhikvi a v Maďarsku dva stejné bloky v druhé fázi elektrárny Paks.

Celý rok 2019 připravoval Rosatom dokumenty zaměřené na bezpečnostní aspekty projektu jaderného bloku Hanhikivi. Po jejich dokončení je Fennovoima převezme a začne u finského úřadu pro jadernou bezpečnosti SUK vyřizovat povolení. Předpokládá se, že licenci projekt obdrží v roce 2021. Teprve pak začne budování reaktoru, který by se tak mohl dostat do provozu v roce 2028. V průběhu roku 2019 pokračovaly přípravné práce a zároveň i výběr subdodavatelů. Je snaha vybírat firmy, které mají zkušenosti a licence pro práci v Evropské unii.

V elektrárně Paks 2 se v červnu 2019 začalo připravovat zázemí pro stavbu, pracuje se na administrativních budovách, montážních halách a skladech. V říjnu maďarský zákazník schválil technický projekt dvou bloků VVER1200. V roce 2020 by pak mělo být získáno stavební povolení. Předpokládaná cena projektu je 12,5 miliardy eur.

V obou těchto elektrárnách se ruská strana snaží využít potenciál dodavatelů z Evropské unie, kteří mají zkušenosti se zdejším prostředím a mají licence pro evropské stavby. Informační a řídicí systém tak například dodá konsorcium Framatome-Siemens a turbíny pak General Electric. Tyto firmy pak pomohou při získávání potřebných povolení.

 

Rusko buduje reaktory III. generace v Asii a Africe

Stejně jako Bělorusko, tak i Turecko s jadernou energetikou začíná. Pokračuje tam výstavba elektrárny Akkuyu. V Rusku i jinde v zahraničí probíhá studium budoucích tureckých odborníků pro tuto elektrárnu. Na začátku roku 2019 jich bylo okolo 250. První z nich už studium dokončují a začínají pracovat v budované elektrárně. Důležité je také ustavení tureckého státního úřadu pro jadernou bezpečnost.

Na stavbě se v polovině března roku 2019 dokončila základová deska jaderného ostrova. Byla sem dopravena první velká komponenta, kterou je lapač aktivní zóny. Velký jeřáb firmy Liebherr, který byl přivezen a instalován, umožňuje manipulace s komponentami s hmotností až 3000 tun. Navíc se může přesouvat mezi dvěma bloky. Mohlo se tak začít s instalací zmíněného lapače aktivní zóny.

Druhý blok obdržel stavební povolení. Stavba třetího bloku se připravovala, pracovalo se na potřebných dokumentech. V roce 2019 se zároveň podařilo dokončit úpravu terénu v celé rozloze budoucí elektrárny. První blok by měl být dokončen v roce 2023. Ostatní tři by měly následovat v ročním intervalu.

 

Těsně před zahájením výstavby je první egyptské jaderné elektrárny El Dabaa. Na staveništi bylo na začátku roku 2019 dokončeno budování infrastruktury potřebné pro zahájení výstavby reaktorů. Byla dokončena obytná část pro pracovníky elektrárny a administrativní budovy. Realizovalo se oplocení celého areálu. Zároveň bylo získáno povolení pro umístění čtyř bloků v dané lokalitě. Následovat bude snaha o postupné získávání stavebního povolení pro jednotlivé bloky. V roce 2019 se také začali vybírat subdodavatelé. Výstavba reaktorů by měla být zahájena v letech 2020 a 2021 po obdržení potřebných povolení.

 

Dva další bloky VVER 1000 se budují v iránské jaderné elektrárně Bušehr, kde už jeden takový je. Jak už bylo zmíněno, u druhého bloku byla v listopadu 2019 zahájena betonáž základové desky jaderného ostrova. Bloky 2 a 3 by měly být dokončeny v letech 2024 a 2026.

Pokračovala příprava budování reaktorů VVER1200 v Uzbekistánu. Předběžně bylo vybráno místo u jezera Ajdarkul. V roce 2020 by měl být dokončen výběr místa výstavby a získáno povolení pro umístění elektrárny na něm, v letech 2020 až 2022 by se vypracoval a schválil projekt. Samotné budování a spouštění by mělo proběhnout v letech 2022 až 2030. Referenční stavbou jsou v tomto případě bloky v Novovoroněžské jaderné elektrárně. Elektrárna by Uzbekistánu měla pomoci při zajištění stability dodávek elektřiny. Předpokládá se výstavba dvou bloků, případně čtyř. Do budoucna se uvažuje i o druhé elektrárně. Jde totiž o velmi rychle se ekonomicky rozvíjející zemi. Mezi lety 1990 a 2018 vzrostl počet jejich obyvatel o 65 %. Dosud produkuje méně elektřiny, než potřebuje. Má zatím velmi vysoký podíl fosilních paliv, 70% elektřiny dostává z plynu, 13 % z uhlí a 3 % z nafty. Zbývajících 14 % produkce elektřiny je z hydroelektráren. Patří také k významným producentům uranu a má i dobrou základnu v jaderném výzkumu. I to je důvod, proč uvažuje o výstavbě jaderných bloků. O ruských blocích uvažuje i Arménie

 

V daleko pokročilejším stavu je budování elektrárny Rooppur v Bangladéši. Na začátku roku 2019 byla na prvním bloku dokončena betonáž základové desky strojovny. Na stavbě probíhá také intenzivní výuka místních stavařů, svářečů a techniků, aby bylo dostatek vyškolených místních pracovníků. Podobná školící centra se budují na všech zahraničních stavbách Rosatomu. Zatímco lapač aktivní zóny prvního bloku byl instalován v druhé polovině roku 2018, u druhého bloku proběhlo jeho usazení v první polovině roku 2019. Betonáž základové desky strojovny byla u druhého bloku dokončena v srpnu. V Rusku se zatím dokončila reaktorová nádoba prvního bloku a pro druhý se dodělává. Spuštění bloků se předpokládá v letech 2023 až 2025. Jde o jeden z důležitých prvků snahy o úplnou elektrifikaci této rozvojové země. Velmi důležitá je zde i podpora indických odborníků. Rusko a Indie by chtěly takovou spolupráci rozvíjet i nadále a společně realizovat projekty ruských bloků i v dalších zemích Asie a Afriky.

 

Jejich spolupráce je založena na dlouhodobých zkušenostech. V indické elektrárně Kudankulam už fungují dva ruské bloky VVER1000. V roce 2019 se intenzivně pracovalo na výstavbě nových bloků Kudankulam 3 a 4. U třetího bloku se instaloval lapač aktivní zóny a na staveniště se dopravila celá řada důležitých komponent budoucího reaktoru. Pro čtvrtý blok už byla vyrobena tlaková nádoba i parogenerátory. Jeho lapač aktivní zóny už v prosinci 2019 dorazil na místo.

Zároveň se připravovalo i zahájení budování pátého a šestého bloku této elektrárny, které by se měly do provozu dostat v letech 2024 a 2025. Průběžně se vyrábějí potřebné komponenty pro tuto elektrárnu.

V diskuzi je i druhá jaderná elektrárna, kterou by Rosatom postavil. Ta by měla také mít celkově šest bloků. Zatím však není určeno ani její místo.

 

Dlouhodobě spolupracuje v oblasti jaderné energetiky Rusko s Čínou. V roce 2020 by mohla začít výstavba bloku Tchien-wan 7 (Tianwan) v Číně. Zde by měl Rosatom postavit dva reaktory VVER1200. Bylo by to v případě, kdyby se začala o pět měsíců dříve, než se plánovalo původně, tedy v prosinci 2020. Ruské podniky už na přelomu roku 2019 a 2020 začaly produkovat některé komponenty, včetně částí lapače koria. Osmý blok této elektrárny by se měl začít stavět v roce 2021. Oba by postupně měly být dokončeny v letech 2026 a 2027. V elektrárně už pracují čtyři bloky VVER1000.

Další dva reaktory se postaví v Číně v elektrárně Sü-ta-pao (Xudabao), u té by šlo o třetí a čtvrtý blok. Začátek výstavby bude v letech 2021 a 2022, jejich dokončení se pak plánuje v roce 2027 až 2028

 

Připravují se i menší ruské reaktory

Kromě velkých reaktorů s výkonem okolo jednoho gigawattu pracuje Rusko i na středních a malých typech reaktorů. Klíčovým v oblasti střední velikosti by měl být VVER600. Jednalo by se o reaktor, který by co nejvíce využil zkušenosti získaných u bloků VVER1000 a VVER1200. Blok byl primárně připravován pro Kolskou jadernou elektrárnu, kde by postupně nahradil bloky VVER440. Zároveň se s ním počítá pro vývoz. Je nabízen například pro Saudskou Arábii. Mohl by však být vhodný pro celou řadu oblastí a míst, kde je vhodnější mít decentralizovanější zdroje a příliš velké výkony jednotlivých zdrojů nevyhovují místní síti.

Kromě reaktorů střední velikosti se předpokládá i využití malých modulárních reaktorů. Bylo by to hlavně v oblastech s malou hustotou osídlení a omezenou potřebou, zvláště pak ruského severu. Zde je prvním příkladem plovoucí jaderná elektrárna Akademik Lomonosov. Ovšem připravují se i elektrárny tohoto typu na pevnině, ať už by využívaly podobné reaktory nebo jiné. Jednotlivá města a oblasti ruského severu o ně mají zájem. Předběžně byly jako první místa pro malé modulární reaktory právě v roce 2019 vybrány Jakutsko a Čeljabinská oblast.

O ruských blocích, ať už velkých, středních nebo malých uvažuje řada rozvojových zemí v Asii i Africe, například Ghana, Nigerie, Etiopie, Jordánsko, Srí Lanka a další.

 

Plovoucí jaderná elektrárna Akademik Lomonosov.

Vrcholem loňského roku bylo pro ruskou jadernou energetiku spuštění plovoucí atomové elektrárny Akademik Lomonosov. V lednu 2019 začaly na elektrárně komplexní testy reaktorů. Nejdříve byly vyzkoušeny na minimálním stabilním výkonu 10 % a postupně se testovaly až po výkon 110%, aby se zjistila jejich reakce na přetížení. Tyto testy trvaly až do března. V Murmansku plovoucí elektrárna dostala krycí nátěr a do 30. června se ji podařilo připravit pro přepravu do města Pevek. Na konci června pak obdržela povolení k provozu na následujících deset let.

Dne 23. srpna se začala přesouvat z Murmanska do Peveku, k němu se přiblížil 10. září a 14. září byla ukotvena na své stabilní místo. Zároveň byla ve městě Pevek dokončena a připravena infrastruktura sloužící jako zázemí elektrárny a umožňující vyvedení elektřiny a tepla. Stejně tak se dokončily rozvody, které tato média umožní dopravit ke spotřebitelům v celém regionu. Dne 19 prosince pak elektrárna dodala první elektřinu do sítě. Ještě nějakou dobu poběží i některé bloky v elektrárně Bilibino. Zde byl sice první blok v roce 2019 odstaven, ale druhému byla licence prodloužena až do roku 2025.

 

Po dokončení plovoucí elektrárny Akademik Lomonosov a po analýze zkušeností s jejím budováním a provozem, připravuje Rosatom komerční nabídky do zahraničí. Zatím sice několik potenciálních zákazníků projevilo zájem, ale ke konkrétní objednávce ještě nedošlo.

V budoucnu by se na základě zkušeností s provozem měly postavit pokročilejší plovoucí elektrárny. Budou využívat nové reaktory RITM-200, který se instaluje do nových ledoborců. Na rozdíl od reaktorů KLT-40S, které jsou na elektrárně Akademik Lomonosov, se u nich vyměňuje palivo jednou za 8 až 10 let místo jednou za 3,5 až 4 roky. Hledají se možnosti využívat tyto malé reaktory i na pevnině v Jakutsku a jinde na dálném severu. Na pevnině i v podobě plovoucí elektrárny by je Rosatom chtěl nabízet i do zahraničí, takovou možnost zvažují Filipíny, Brazílie, Saudská Arábie i jiné blízkovýchodní státy nebo Indie.

 

 

Rusko rozšiřuje flotilu atomových ledoborců

Rusko je jedinou zemí, která provozuje flotilu atomových ledoborců. Provoz těch stávajících, kterými jsou Tajmyr, Vajgač, Jamal a 50 let vítězství, se po jejich renovacích předpokládá až do let 2025 až 2028.

V současné době se dokončují tři nové ledoborce. Ty mohou operovat v hlubokých i mělkých vodách. První Arktika by se měl dostat do provozu v květnu 2020. V dubnu 2019 u něj proběhly testy netěsností reaktoru a koncem roku studené zkoušky celé lodi. Další dva Sibiř a Ural pak vždy po roce. V listopadu 2018 se na reaktor Ural instalovaly dva reaktory RITM-200. Zároveň bylo v první čtvrtině roku dokončeno formování trupu lodi a koncem května byl spuštěn na vodu.

Kromě tří dokončovaných se začaly budovat ještě dva ledoborce tohoto typu. Ty by měly jít do provozu v letech 2025 až 2027. Jde o reakci na probíhající a předpokládané změny klimatu, které umožní efektivnější využití přírodního bohatství ruského severního pobřeží a také severomořské cesty.

 

V březnu 2019 bylo také rozhodnuto o budování atomových ledoborců nové generace. Nové ledoborce typu Lider by se měly začít budovat v roce 2020, projekční práce tak musí být hotovy do této doby. Ledoborec by si měl poradit i s tloušťkou ledu 4 m a mohl by zajistit provozování Severní mořské cesty po celý rok. Bude využívat dva reaktory RITM-400. Tepelný výkon každého z nich bude 315 MWt, a elektrický 120 MWe. První by měl být dokončen v roce 2027.

 

Cesta Ruska za uzavřeným palivovým cyklem

Rusko také pracuje na svých možnostech uskutečňování uzavřeného palivového cyklu. V rámci projektu „Proryv“ (Průlom) se v Seversku připravuje nové výzkumné energetické centrum Brest-OD-300 pro testování různých koncepcí energetických reaktorů. Buduje se reaktor a zařízení pro přípravu palivových souborů určených pro rychlé reaktory. Testovat se zde budou právě prvky systému uzavření palivového cyklu. V roce 2019 se postupně začaly sestavovat komponenty reaktorové nádoby. Reaktor by měl být dokončen v roce 2024. Pokročila i práce na zařízení pro přepracování vyhořelého paliva a přípravu palivových souborů obsahujících směs uranu a plutonia.

Víceúčelový výzkumný rychlý reaktor chlazený tekutým sodíkem MBIR se připravuje v Dimitrovgradu. Jeho tepelný výkon bude 150 MWt. Bude mít několik smyček, které umožní testovat chlazení olovem, směsí olova a bismutu nebo plynem. Umožní zkoušet různé typy paliva a realizaci uzavřeného palivového cyklu. V roce 2019 proběhly testy hermetičnosti a hydrotesty jeho reaktorové nádoby

 

Intenzivně se pracuje na komerčním modelu sodíkového reaktoru BN1200N. Lze přitom využívat zkušenosti z provozu prototypové verze BN800. V závodě OKBM Afrikantov, který je součástí Rosatomu, je speciální zařízení pro testování tepelných vlastností částí tohoto reaktoru. Během roku 2019 se pracovalo na zlepšení ekonomických parametrů modelu. Rozhodnutí o realizaci projektu by mělo přijít začátkem dvacátých let, předpokládá se rok 2022.

Do reaktoru BN800 se na konci ledna 2020 zavezly poprvé sériově vyráběné palivové soubory typu MOX. Postupně se budou přidávat další tyto palivové soubory s MOX palivem a v roce 2021 by mě mít reaktor čistě MOX aktivní zónu ze sériových palivových souborů. Jde o pokračování testů v rámci práce nad uzavřeným palivovým cyklem využívajícím kombinaci klasických a rychlých reaktorů. Rusko chce postupným přechodem na uzavřený uran plutoniový cyklus využívající kombinaci reaktorů BN a VVER zvýšit efektivitu využití uranu a snížit objem jaderného odpadu. Zajímavou informací je i práce na prodloužení provozu reaktoru BN600 až do roku 2040, tedy celkově na 60 let.

Kritickým článkem uzavřeného palivového cyklu je efektivní hromadné přepracování vyhořelého paliva. Z tohoto hlediska je velmi důležitý i vývoj nového paliva typu REMIX (REgenerate MIXture), které se získává z vyhořelého paliva. V tomto případě se nevyděluje plutonium, ale do směsi uranu a plutonia z vyhořelého paliva se přidá čerstvý uran. Testy tří palivových souborů tohoto paliva probíhají od roku 2016 v třetím bloku elektrárny Balakovo. V roce 2020 by měl být dokončen celý palivový cyklus se třemi periodami po 18 měsících a palivové soubory se začnou kontrolovat. V případě úspěchu se budou postupně zavádět do praxe. V budoucnu by využití tohoto paliva mělo přinést významné úspory uranu.

 

Rusko – shrnutí.

Jak ukazuje předložený přehled vývoje ruské jaderné energetiky, dokázala zajistit plynulou výměnu stárnoucích bloků novými reaktory III. generace. Zároveň umožňuje bezpečně využít veškerý potenciál životnosti dříve vybudovaných bloků. Důležitá z tohoto hlediska je postupná obměna bloků RBMK reaktory VVER1200 v Leningradské, Kurské a v budoucnu i Smolenské elektrárně.

V blocích VVER1200 získalo Rusko kromě cesty k obměně a rozvoji svých jaderných elektráren i velice dobrý vývozní artikl. V samotném Rusku jsou už v provozu tři tyto reaktory a tři další se budují. V zahraničí je jich však rozestavěno mnohem více. Zatím se jejich výstavba realizuje víceméně podle plánovaných časových rozvrhů. Těsně před dokončením jsou bloky v Bělorusku, které budou prvními zahraničními v provozu. Zároveň jsou na hranicích Evropské unie. Klíčové bude, jak se bude dařit realizace dvou projektů v Evropské unii. Pokud Rosatom získá potřebná povolení a stavba se rozjede, přinese mu to klíčovou výhodu nejen na evropském trhu. Bude připraven na případný zlom v pohledu na jadernou energetiku, který by v Evropě mohl přinést zvýšený tlak na snížení emisí a případný neúspěch německé Energiewende v této oblasti.

Už nyní využívá Rusko zvyšující se zájem rozvojových zemí Asie a Afriky po jaderných zdrojích vyvolaný potřebou nárůstu produkce energií bez zvyšování emisí. Pro Rosatom tak kontinuálně přibývají zakázky a roste počet zájemců. Může tak vytvářet řetězce subdodavatelů, kteří jsou stále vytížení a neztrácejí získané zkušenosti. To se projevuje v kvalitě i ceně budovaných bloků.

Vzhledem k tomu, že je Rusko schopno dodávat čerstvé palivo i recyklovat vyhořelé, pomáhá mu rozšiřující se okruh zákazníků i v této oblasti. Zároveň může zajišťovat další služby i během provozu, renovací i konečné likvidace jaderných bloků.

Novou oblastí, kde se může prosadit i na zahraničních trzích, by se mohly stát i střední a malé reaktory. Zvláště plovoucí jaderné elektrárny by mohly být atraktivní pro řadu zemí. V každém případě i v oblasti malých modulárních reaktorů je Rusko připraveno naskočit na případnou vlnu zájmu. Rostoucí počet atomových ledoborců by mu pak měl zajistit možnosti, které se vlivem klimatických změn otevírají na dalekém severu.

Rusko je jednou z mála zemí, která je schopna realizovat všechny prvky potřebné pro uzavřený palivový cyklus. Dokáže recyklovat vyhořelé palivo a připravovat paliva typu MOX a REMIX. Zároveň je jedinou zemí, která má v elektrárenském provozu rychlé sodíkové reaktory. Připravuje i komerční model tohoto reaktoru. I zde je tak připraveno na renesanci v této oblasti. Rusko je bohaté na suroviny, právě moderní jaderné technologie by mohly být základem, který umožní jeho ekonomický rozvoj méně závislý na prodeji surovin.

 

Rozvoj jaderné energetiky probíhá i v Číně

Jaderná energetika se úspěšně rozvíjí i v Číně, zde dosud zajišťuje zhruba 4 % elektřiny. V následujícím desetiletí by chtěla Čína zvýšit její podíl na 10 %. Mělo by ji to pomoci nejen ve snížování emisí CO2, ale hlavně poklesu využívání uhlí a tím i emisí škodlivin. Kromě výroby elektřiny se snaží jadernou energii rozšířit i do vytápění, odsolování a zajišťování průmyslového tepla. K tomu by mohly pomoci malé modulární reaktory, vysokoteplotní reaktory IV generace a malé jaderné teplárny. V Číně je v současné době střední doba výstavby reaktoru od prvního betonu do komerčního provozu 6,2 let.

 

Začátkem ledna 2019 byl do komerčního provozu uveden i druhý blok AP1000 v elektrárně Chaj-jang (Haiyang). V tomto roce se z fungujících bloků začalo také dodávat teplo do rozvodů místního systému centrálního zásobování nedalekého města Chaj-jang. V budoucnu by měly vyrůst další reaktory, i když otázka typu je zatím otevřená. Postupně by se pomocí rostoucího počtu bloků mělo zásobovat teplem celé zmíněné město. V této elektrárně začal fungovat také demonstrační projekt získávání pitné vody odsolováním.

V Číně už tak běží čtyři bloky AP1000, i když je třeba zmínit, že v roce 2019 bylo nutné řešit problém s poruchou a výměnou čerpadla na bloku AP1000 San-men 2. Reaktor proto poměrně dlouho neběžel. Otevřená tak zůstává otázka spolehlivosti tohoto typu čerpadel.

V květnu 2019 se rozběhla štěpná řetězová reakce u druhého bloku EPR v elektrárně Tchaj-šan (Taishan), koncem června pak začal dodávat elektřinu do sítě, začátkem srpna dosáhl plného nominálního výkonu a začátkem září potom přešel do komerčního provozu.

 

Vlajková loď Číny – Hualong One

Dne 16 října 2019 byla zahájena betonáž jaderného ostrova u bloku Čang-čou 1. Je to velmi významná událost, protože jde o zahájení výstavby nového bloku v Číně po dlouhé přestávce. Způsobeno je to více faktory, ale jeden si připomeňme podrobněji. U většiny plánovaných nových bloků mělo jít o čínskou verzi reaktoru AP1000, která je označovaná jako CAP1000. Ta využívá řadu licencí firmy Westinghouse a v této oblasti se velmi negativně projevila obchodní válka mezi USA a Čínou. Je to i případ elektrárny Čang-čou. Proto Čína přistoupila k tomu, že nahrazuje bloky CAP1000 čistě čínským reaktorem Hualong One. Přechod na jiný typ reaktoru ovšem zahájení výstavby nutně zdrží. A hlavně v elektrárnách, kde už byla příprava výstavby čínské varianty bloku AP1000 značně pokročilá, jde o problematickou a náročnou změnu. Týká se to například i elektrárny Lufeng.

V současné době jsou v Číně ve výstavbě čtyři reaktory Hualong One. V elektrárně Fu-čching (Fuqing) jsou už blízko dokončení dva. U bloku Fu-čching 5 byla na začátku roku 2019 instalována všechna hlavní čerpadla chladicího systému, koncem března pak byly zahájeny jeho studené hydrotesty. Bylo to 50 dní před termínem a reaktor se dostal do fáze před spuštěním. U bloku 6 se instalovaly parogenerátory. V souvislosti se snahou Číny tyto reaktory nabízet do zahraničí zde vzniklo mezinárodní školící centrum pro tyto bloky. Další dva se budují v elektrárně Fang-čcheng-kang (Fangchenggang), i tam se blíží ke spuštění, i když zde dochází k menším zpožděním.

 

Výstavba dalších dvou reaktorů Hualong One se připravuje v elektrárně Čchang-tiang (ChangJiang), do provozu by se Čchang-tiang 3 a 4 měly dostat v letech 2025 až 2026. Stejného typu by měl být i Taipingling-1. O změně plánů směrem k tomuto čistě čínskému reaktoru se uvažuje i u dalších plánovaných bloků různých elektráren. Úspěšně proběhly dlouhodobé testy palivových souborů CF3 pro tento nový typ reaktoru a jsou tak připraveny pro blížící se zahájení provozu prvních z nich.

Čínské reaktory Hualong One se od roku 2015 a 2016 budují jako bloky Karáčí 2 a 3. U bloku Karáčí 2 byl v červnu 2019 instalován vrchlík vnější obálky dvojitého kontejnmentu o průměru 53 m a hmotností 366 tun a po dokončení instalace vnitřního vybavení byly v listopadu 2019 zahájeny studené hydrozkoušky. Do komerčního provozu by se měly tyto bloky dostat v letech 2021 a 2022.

 

Čínské reaktory III. generace se dostávají do provozu.

Dokončují se i předchůdci reaktoru Hualong One. Jak už bylo zmíněno, do provozu se podařilo uvést čínskou verzi reaktoru III. generace ACPR1000 jako blok Jang-ťiang 6. U něj se rozběhla štěpná řetězová reakce 22. června a první elektřinu dodal 29 června 2019

Uvedení do provozu u dvou reaktorů ACPR1000 v elektrárně Chung-jen-che (Hongyanhe) se zpozdí. Jde o bloky 5 a 6. Ty tak začnou vyrábět elektřinu až v druhé polovině roku 2021 a druhé polovině roku 2022. U prvního z nich začaly na přelomu let 2019 a 2020 studené zkoušky.

Výstavba dvou bloků ACPR1000 v elektrárně Tchien-wan pokračuje podle plánu, v první polovině roku 2019 se i na bloku Tchien-wan 6 instalovaly všechny tři parogenerátory. Jak už se psalo, na této elektrárně fungují již čtyři bloky VVER1000 a připravuje se zde výstavba dalších dvou ruských bloků, tentokrát VVER1200.

V polovině roku 2019 začala výstavba hned dvou bloků CAP1400 v elektrárně Š‘-tao-wan (Shidaowan). Zatím jde ovšem o přípravu staveniště a zahájení betonáže jaderného ostrova se čeká až v roce 2020. Tento reaktor se začal označovat i jako Guohe One. Jde o zvětšenou verzi bloků CAP1000 a nejsou tak silně ovlivněny obchodní válkou mezi USA a Čínou.

 

 

Čína pracuje i na malých modulárních reaktorech.

V březnu 2019 začaly přípravy k výstavbě malého modulárního reaktoru ACP100 studií environmentálních dopadů stavby. Jde o zmenšenou variantu tlakovodního reaktoru ACP1000. Někdy se tento projekt označuje jako Linglong One. Bude mít pouze 56 palivových souborů, systémy pasivní bezpečnosti a umístěn bude do podzemí. Reálný start projektu pak byl vyhlášen v červenci. Betonáž jaderného ostrova by měla začít na začátku roku 2020 v elektrárně Čchang-ťiang (Changjiang), kde jsou již dva bloky CNP600. Plánují se sem i dva bloky Hualong One.

K dokončení se blíží i malý modulární reaktor HTR-PM v elektrárně Š‘-tao-wan. Jde o vysokoteplotní plynem chlazený reaktor s palivem ve tvaru koulí využívající uranové TRISO částice. Celkový výkon dvou modulárních reaktorů s jednou společnou turbínou bude 210 MWe. Kromě elektřiny bude dodávat i průmyslové teplo s teplotou 750˚C. Pracuje se na jeho větší variantě HTR-PM600. Kulové palivo pro něj se bude testovat i v Rusku.

V březnu 2019 byl podepsán kontrakt na stavbu prvního demonstračního bloku jaderné teplárny ve městě Paj-šan (Baishan). Využil by se bazénový nízkoteplotní reaktor DHR-400 (District Heating Reactor). Pokud by se osvědčil, šlo by o ideální náhradu fosilních zdrojů pro centrální vytápění.

Stejně tak pracuje Čína i na projektu plovoucí jaderné elektrárny, i když jeho realizace nebude před rokem 2021. Čína pracuje i na projektu svého prvního atomového ledoborce, který by měl být podobný těm ruským.

 

Čína pracuje na uzavření palivového cyklu

Čína také pokračuje v cestě za uzavřením palivového cyklu s pomocí rychlých sodíkových reaktorů. Už od roku 2010 provozuje testovací reaktor chlazený sodíkem CEFR s tepelným výkonem 65 MWt a elektrickým 20 MWe. V roce 2017 pak začala na základě získaných zkušeností budovat větší prototypový reaktor tohoto typu CFR-600 s elektrickým výkonem 600 MWe (tepelným 1500 MWt). Využívané palivo by mělo být typu MOX a dodávat by je mohl ruský podnik TVEL. Ten by měl otevřít cestu ke komerční jednotce CFR-1000 s výkonem 1000 -1200 MWe. O ní by se mohlo rozhodnout v tomto roce a budování by pak začalo v prosinci 2028 s jeho uvedením do komerčního provozu v roce 2034.

Důležitou komponentou je i přepracovací závod. Nejstarší vyhořelé palivo v Číně se dostává do stavu, kdy je možná jeho recyklace. Je tak vhodná doba vybudovat recyklační kapacity. Čína na tom spolupracuje s Francií, která má v této oblasti velmi rozsáhlé zkušenosti.

Čína připravuje i stavbu nových těžkovodních reaktorů, které mají výhodnější neutroniku. Spolu s kanadskou firmou SNC-Lavalin připravují výstavbu dvojice bloku pokročilých těžkovodních reaktorů III. generace AHWR. Tyto reaktory jsou inspirovány kanadskými reaktory CANDU. Stavba by měla být zahájena v roce 2021.

Další oblasti, kterou se snaží Čína posunout je využití reaktorů s tekutými solemi pro využití thoriového cyklu a při spalování transuranů. Prototypové testovací zařízení by se mělo začít budovat už v roce 2020.

 

Čína - shrnutí

I když je flotila čínských reaktorů relativně velice mladá, už nyní se Čína o své starší elektrárny pečlivě stará a začala program zlepšování parametrů těch prvních postavených. Takže v roce 2019 zvýšila výkon bloku Quinsah 1, který je typu CNP300 a byl uveden do provozu v roce 1994, z 300 MWe na 350 MWe.

Čína je spolu s Ruskem jediným státem, který má zajištěné kontinuální budování reaktorů v mateřské zemi a zároveň také začíná expandovat na zahraniční trhy. Zde ovšem zatím za Ruskem zaostává. I tak však má zajištěno vytížení svých subdodavatelů a nehrozí jim přerušení produkce a ohrožení ztrátou kvalifikace. Čína se také postupně dostává do stavu, kdy pokrývá všechny stádia života jaderných zařízení. Úspěšně také rozvíjí jednotlivé prvky uzavřeného palivového cyklu.

Pro Čínu je rozvoj jaderné energetiky důležitým prvkem v cestě za snížením emisí škodlivin pomocí omezení využívání uhlí k výrobě elektřiny i vytápění a elektrifikací dopravy ve městech. Umožnila by také pokrýt nízkoemisním způsobem část nárůstu potřeb vznikajících růstem životní úrovně v této zemi. Kritické pro další rozvoj je, jak se podaří překonat následky embarga na některé komponenty a licence z USA a přechod k čistě čínským modelům reaktorů. To určí, jak rychle se znovu rozběhne zahajování nových staveb. Dalším kritickým bodem je otázka úspěchu teplárenského využití stávajících bloků a rozvoje malých modulárních teplárenských reaktorů.

Pro úspěch v zahraničí je klíčové dokončení realizace elektrárny Karáčí v Pákistánu a také, jestli se podaří úspěšně zahájit i realizovat projekt dvojice bloků Hualong One v elektrárně Bradwell ve Velké Británii. K tomuto tématu se ještě vrátíme.

 

Jaderná energetika v Jižní Koreji.

V Jižní Koreji její politické vedení stále předpokládá odchod od jaderné energetiky a nepředpokládá zahájení výstavby nových jaderných bloků. Vývoz jaderných technologií však podporuje. Je dobré připomenout, že 24 jaderných reaktorů dodává 24 % elektřiny. Fosilní zdroje pak dodávají 70 %. Pro obnovitelné zdroje jsou vzhledem k malé rozloze, geografickému profilu a vysoké hustotě osídlení nepříliš vhodné podmínky. Jižní Korea je průmyslová exportní země. Je tak otázkou, zda se v budoucnu toto rozhodnutí nezmění.

Hlavním úspěchem roku 2019 bylo pro Jižní Koreu spuštění druhého reaktoru III. generace APR1400 jako bloku Sin Kori 4 (Shin Kori). Na začátku února dostal tento blok povolení k zahájení fyzikálního spouštění. Dne 7. února se pak začalo zavážet palivo do aktivní zóny reaktoru a 11. dubna se v reaktoru rozběhla štěpná řetězová reakce. Dne 22. dubna pak blok začal dodávat elektřinu do sítě a začátkem září se dostal do komerčního provozu.

Koncem listopadu byla instalována reaktorová nádoba v bloku Sin Kori 5. Jde o další reaktor APR1400. Výstavba jaderných bloků Sin Kori 5 a 6 začala v dubnu 2017 a září 2018. V současné době překročila míra jejich dokončení 50 %. Do komerčního provozu by se měl první blok dostat v roce 2023 a druhý v roce 2024. Na dvou dalších reaktorech tohoto typu se pracuje v elektrárně Sin Hanul.

 

Jihokorejské bloky v zahraničí

Čtyři bloky APR1400 se budují v elektrárně Barakah ve Spojených arabských emirátech. V současné době jsou již dva dokončeny a první se připravuje ke spuštění. V roce 2020 by měl být první blok zprovozněn a dokončeny by měly být všechny čtyři. V březnu bylo otevřeno nové krizové centrum elektrárny. Na elektrárně proběhlo několik inspekcí z Mezinárodní agentury pro atomovou energii a svazu provozovatelů jaderných zařízení WANO. Posuzování úřadem pro jadernou bezpečnost Spojených arabských emirátů FANFR se dostalo do konečného stádia.

Kritickým místem bylo získání zaměstnanců s potřebnou kvalifikací. Částečně se to dá řešit zadáním prací třeba právě u korejských firem. Ovšem hlavně operátory by Spojené arabské emiráty chtěly mít své. Začátkem července získala po tříletém výcviku licence první skupina budoucích operátorů jaderné elektrárny. Druhá skupina pak obdržela licence na konci září 2019. Celkově tak už je na elektrárně 53 kvalifikovaných operátorů. Jejich počet tak převyšuje 32 potřebných pro provoz prvního bloku. Povolení pro zavezení paliva by tak první blok elektrárny Barakah mohl obdržet v prvním čtvrtletí roku 2020. Druhý blok by se také mohl rozběhnout již v roce 2020. Po zprovoznění všech by elektrárna měla zajistit 25 % spotřeby elektřiny země.

Projekt Barakah má pro Spojené arabské emiráty i další důležitý přínos. Umožňuje zde zavést nové výroby a zapojit místní firmy do obchodu se špičkovými technologiemi. Spojené arabské emiráty chtějí v budoucnu spolupracovat v této oblasti i na třetích trzích.

V roce 2019 se podařilo reaktoru APR1400 získat licenci ve Spojených státech. Nedá se předpokládat, že by s v brzké době tyto bloky v USA budovaly. Ovšem americká licence může být důležitým signálem pro jiné zájemce o nové reaktory. Z podobných důvodů už má licenci i pro Evropskou unii. Jižní Korea jedná o případné výstavbě jaderných zdrojů s řadou zemí.

 

Jižní Korea – shrnutí.

Jadernou energetiku čekají dva kritické problémy, které musí překonat. Prvním je politické rozhodnutí o zákazu zahajování výstavby nových jaderných bloků v mateřské zemi. Druhým pak nutnost získání dalších zahraničních zakázek, které by nahradily dokončované bloky v elektrárně Barakah. Je to nutné pro zachování kontinuity výroby a znalostí i u subdodavatelů. Na rozdíl od Ruska a Číny nemá Jižní Korea zajištěnou výstavbu dostatečného počtu svého reaktoru III. generace, aby se projevily předpokládané výhody zvýšení efektivity při jeho výstavbě i provozování. Podrobný rozbor korejského jaderného programu jsem udělal v nedávném článku.

Kritickým pro úspěch bude úspěšné spuštění prvního bloku v elektrárně Barakah a efektivní provozování všech bloků typu APR1400. Velmi důležitým úapěšným krokem ke konkurenceschopnosti korejského reaktoru je získání evropské a americké bezpečnostní licence reaktoru APR1400. Nejen z hlediska České republiky by mohl pomoci i připravený projekt menší varianty tohoto reaktoru s výkonem okolo 1000 MWe.

Jižní Korea se v případě, že bude chtít významněji snížit svou závislost na fosilních palivech, bez masivního využívání jaderné energie neobejde. Proto bude muset podle mého názoru své rozhodnutí o zákazu výstavby nových jaderných zdrojů zrušit. Otázkou je, jestli toto rozhodnutí přijde dostatečně včas.

 

Jaderná energetika v Indii

Indie pracuje ve dvou liniích. Domácí program je založen na těžkovodních reaktorech, které by v budoucnu spolu s rychlými reaktory umožnily využívat thoriový palivový cyklus. Podrobněji je třístupňový projekt postupného přechodu od využití uranu k thoriu popsán v dřívějším článku. Zde se stále potýká s problémy, které vedou ke značným zdržením. To je vidět i na článku, který je starý deset let. Dvě dvojice těžkovodních reaktorů IPHWR-700 Kakrapar 3 a 4 a Rajasthan 7 a 8 se tak dostanou do provozu až v roce 2022. Výstavba dalších dvou bloků tohoto typu se připravuje v elektrárně Kaiga, kde už čtyři těžkovodní reaktory fungují. V roce 2019 povolilo projekt ministerstvo životního prostředí.

Rychlý reaktor chlazený sodíkem PFBR by se snad už konečně měl dostat do provozu v roce 2020. Bude to v případě, že se podaří překonat všechny potíže. Šlo například o řadu problémů s pumpami v sodíkových okruzích. Spuštění tohoto prototypu je kritické pro začátek budování dvojice komerčních bloků tohoto typu.

Důležitým krokem k výstavbě většího počtu sodíkem chlazených reaktorů bylo zahájení budování továrny na masovou produkci čistého sodíku pro tato zařízení na začátku roku 2020. Po dokončení by měla produkovat 600 tun sodíku ročně.

Daleko rychleji, i když i zde byly při stavbě prvních dvou bloků zpoždění a problémy, probíhá postupná výstavba bloků VVER1000 v elektrárně Kudankulam. O pokroku při výstavbě bloků 3 a 4 a přípravě stavby poslední dvojice se již psalo.

Oproti dříve rozebíraným státům má Indie specifické problémy. Teprve nedávno byla v tomto státě přivedena elektřina do poslední vesnice, pořád je však daleko od zaručení přístupu k elektřině pro každého obyvatele. Pro řešení problémů s chudobou a zvýšení životní úrovně stále rostoucího počtu obyvatel bude potřebovat významně zvýšit produkci elektřiny.

Indie má jen část svých jaderných technologií pod mezinárodní kontrolou. Zároveň má jen velmi omezené zásoby uranu. Naopak má velké zásoby thoria. Je tak pro ní extrémně důležité zajištění soběstačnosti realizací uzavřeného thoriového cyklu. I když je v jeho realizaci nyní značné zpoždění, myslím si, že ze zmíněných důvodů přece jen bude Indie první, která uzavřený palivový cyklus realizuje.

Stojí však před velkými výzvami. Musí vyřešit problémy s kvalitou a efektivitou při vývoji a stavbě vlastních jaderných technologií. Zároveň by měla zrychlit s pomocí zahraničních partnerů nárůst výkonu jaderných zdrojů.

 

Jaderná energetika ve Střední Evropě

Letos bych se rád podrobněji podíval na současnost a perspektivy jaderné energetiky ve Střední Evropě. Energetiky jejich států mají řadu společných vlastností i odlišností. Je však řada důvodů, aby i kvůli jaderné energetice spolupracovaly a postupovaly koordinovaně a společně.

Kromě Polska všechny státy V4 provozují reaktory VVER440. V Česku jsou čtyři tyto bloky v elektrárně Dukovany, na Slovensku dva provozované bloky v elektrárně Jaslovské Bohunice a dva v provozu a dva ve výstavbě v elektrárně Mochovce a v Maďarsku pak čtyři bloky v elektrárně Paks. Kromě Mochovců všechny bloky byly postaveny v osmdesátých letech. Zároveň se nedá předpokládat, že by se rychle postavila jejich náhrada. Je tak třeba usilovně pracovat na co nejdelší době jejich bezpečného provozování. Zde budou provozovatelé narážet nejen na technické výzvy, ale také na velmi intenzivní politický tlak z Německa a Rakouska na uzavření těchto bloků. V technické i politické oblasti bude velmi užitečná spolupráce a vzájemná podpora těchto zemí. Technicky a pravděpodobně ekonomicky je určitě možné provozování 50 i 60 let, tedy buď do třicátých, nebo dokonce čtyřicátých let. Kritickým problémem však bude politický odpor Rakouska a Německa.

Zmíněné bloky VVER440 bude potřeba nejpozději do čtvrt století nahradit novými zdroji. Doba výstavby nových jaderných bloků v Evropě je navíc velmi dlouhá. Proto je potřeba co nejdříve pracovat na jejich náhradě. Zároveň však by měly středoevropské státy v rámci celoevropské politiky snižování emisí nahradit své fosilní zdroje nízkoemisními. Podívejme se tak podrobněji na středoevropskou energetiku a její možnosti přispívat ke snížení emisí.

Všechny zmíněné středoevropské země mají jistě určitý potenciál pro využití obnovitelné energie. Ovšem vzhledem k jejich geografickým podmínkám je tento potenciál omezený. Vodní zdroje mají relativně vysoký příspěvek a potenciál využití na Slovensku, připomenu Vážskou kaskádu. Ten už je však i tam z největší části využit. Možnosti případné nové výstavby jsou už značně omezené a jsou často z ekologických důvodů problematické. Příkladem může být vyrovnávací stupeň Nagymaros, který Maďarsko nakonec nerealizovalo, či přečerpávací elektrárny v horských partiích Česka.

 

Větrné mořské pobřeží má pouze Polsko, v dalších státech jsou možnosti využití větru značně omezené. Hlavně Polsko a Maďarsko jsou intenzivní zemědělští producenti, i tak však ve výrobě energie lze jen omezeně spoléhat na biomasu. Konkuruje totiž produkci potravin a ekologické funkci krajiny. Při odchodu od uhlí tak pro všechny tyto státy existují pouze dvě možnosti. Buď v budoucnu přejdou na kombinaci plynu a obnovitelných zdrojů, nebo na kombinaci jádra a obnovitelných zdrojů. Nevýhodou plynu je, že je všechny tyto státy dováží. Zároveň je to fosilní palivo, při jehož těžbě, dopravě a spalování se intenzivně produkují skleníkové plyny. Přechod k nízkoemisní energetice tak u nich může zajistit pouze kombinace jaderných bloků a obnovitelných zdrojů. S využíváním plynu vyvstává hlavně pro Česko, Maďarsko a Slovensko ještě jeden problém. Jde o menší a velmi otevřené ekonomiky závisející na průmyslu a exportu jeho výrobků. Pro zajištění své konkurenceschopnosti tak potřebují zajištění bezpečných dodávek levné elektřiny. S využitím dováženého plynu to půjde těžko.

Česká republika má produkci elektřiny v současnosti okolo 88 TWh a spotřebu 74 TWh, je tak zatím exportérem elektřiny. Z uhlí vyrábí okolo 43 % a jádro zajišťuje okolo 34 % elektřiny. Má čtyři bloky VVER440 v Dukovanech a dva bloky VVER1000 v Temelíně. V nejbližších letech však dojde k odstavení několika uhelných bloků, které nesplní nové přísnější limity na emise. Česko tak přestane být exportérem a postupně začne mít potřebu importu elektřiny. Pokud chce realizovat cestu k nízkoemisní elektroenergetice, bude muset postavit přinejmenším náhradu Dukovan a dostavbu dvou bloků v Temelíně.

Slovensko je na cestě k nízkým emisím nejdále. V současné době je sice mírným importérem elektřiny, produkuje zhruba 27 TWh a spotřebuje 31 TWh. Po dostavbě dvou nových bloků v Mochovcích se však stane exportní zemí. Poslední dvě uhelné elektrárny, které zatím dodávají zhruba 10 % elektřiny, pak bude moci zavřít. Jaderné bloky v elektrárnách Jaslovské Bohunice a Mochovce zde poskytují už nyní okolo 55 % elektřiny. Připomeňme, že vodní zdroje zde dodávají okolo 15 % elektřiny. Slovensko tak v příštích pár letech dokončí přechod k nízkoemisní elektroenergetice. Pak bude potřebovat postavit náhradu za dosluhující bloky v Jaslovských Bohunicích. Slovensko je jedinou zemí v diskutované čtveřici, která má již odstavené jaderné bloky. Ukáže tak, jak je možné bezpečně zlikvidovat dosluhující bloky. Zde by mohlo pomoci získávat zkušenosti i ostatním. Důležité je to hlavně u bloku A1, kde proběhla jaderná havárie.

Maďarsko produkuje 31 TWh elektřiny a spotřebuje jí 44 TWh. Je tak jejím velmi silným importérem, dováží okolo 30 % svých potřeb. Z uhlí produkuj 15 % a z plynu pak 24 % elektřiny. Čtyři bloky VVER440 v elektrárně Paks jí dodávají 50 % výroby elektřiny. Tato země postoupila nejdále v přípravě výstavby nových jaderných bloků. Smlouva o výstavbě dvojice bloků VVER1200 už byla s Rosatomem uzavřena a probíhá příprava staveniště. Zároveň se pracuje na získání povolení ke stavbě. Vybírají se také subdodavatelé jednotlivých částí. Jak už bylo zmíněno, turbínu bude dodávat GE a systém pro kontrolu a řízení Framatom se Siemensem. I to by mohlo urychlit získávání licence. Jsou to totiž firmy s velmi širokými zkušenostmi z Evropské unie.

Polsko má pro přechod k nízkoemisní energetice nejhorší pozici. Jeho výroba a spotřeba elektřiny je zhruba stejná, okolo 165 TWh. Z uhlí získává okolo 80 % elektřiny a z plynu 6 %. Z obnovitelných zdrojů je nejvýznamnější vítr, který dodává 7 % a voda s 1,5 %. Výstavba prvních jaderných bloků je teprve v přípravě.

Pokrok v minulém roce.

Podívejme se na pokrok v jaderné energetice jednotlivých středoevropských zemích v minulém roce. Nejdříve, co se povedlo v Česku. Důležitým úkolem je co nejefektivnější využití stávajících bloků. Jednou z možností jsou dodávky tepla z nich. Tuto službu zatím u nás poskytují v omezené míře.

V polovině března 2019 začal ČEZ budovat horkovod z Temelína do Českých Budějovic. Jeho délka bude 26 km a dokončit jej firma plánuje do dvou let. Dvě potrubí o průměru 80 cm budou nejméně 1,3 m pod zemí. Horkovod povede většinou podél silnice mezi Týnem nad Vltavou a Českými Budějovicemi. Na stavbě by mělo pracovat až 80 lidí. Ztráty tepla by měly být pod 3 %. Měl by zajistit zhruba 30 % tepla potřebného v Budějovicích.

Pokračují přípravy smluv potřebných pro zahájení stavby prvního nového reaktoru. Půjde o blok v Dukovanech. Investory nových jaderných zdrojů v Česku mají být dceřiné firmy energetické společnosti ČEZ - EDU II pro jadernou elektrárnu Dukovany a ETE II pro jadernou elektrárnu Temelín. V současné době se dolaďuje smlouva mezi státem a společností ČEZ o stavbě nového bloku v Dukovanech. Měla by být podepsána a zveřejněna na přelomu února a března. Dohoda má upravit práva a povinnosti obou stran. Soutěž na dodavatele by měla být vypsána v prosinci. Začít stavět by se mohlo v roce 2029 a dokončení by se tak dalo čekat kolem roku 2036. Účast v soutěži zatím předpokládá pět firem: ruský Rosatom, francouzská EDF, jihokorejská KHNP, čínská CGNP a americký Westinghouse.

Pokud by se současné dukovanské bloky provozovaly 60 let, byl by překryv provozu zhruba deset let. Pokud bude výkon bloku okolo 1200 MWe, je pro takový provoz chladící vody dostatek i s rezervou. Navíc se na elektrárně pracuje na snížení spotřeby chladící vody u stávajících bloků.

Pokud vše půjde úspěšně a bude se dále směřovat k nízkoemisní energetice, měla by se během následujících pěti let připravit i dostavba dvou bloků v jaderné elektrárně Temelín.

Slovensko dokončuje dva bloky VVER440. Ty se začaly sice stavět už v roce 1985, v roce 1992 však byla výstavba zastavena. Obnovena byla v roce 2008. Provází ji však velký počet zpoždění. V roce 2019 se už přiblížilo spuštění alespoň jednoho z nich.

Třetí blok elektrárny Mochovce už je dokončený a připravuje se k uvedení do provozu. V průběhu roku 2019 proběhla řada velmi důležitých testů. Klíčové jsou hlavně různé tlakové zkoušky a hydrozkoušky. Při prvních horkých hydrozkouškách se objevily některé nedostatky, takže se od poloviny prosince 2019 uskutečnily opakované testy. Při nich se reaktor a systémy prvního okruhu nahřály na teplotu 260˚C a natlakovaly na tlak 16,8 MPa. Do reaktoru se zavezly tepelné imitátory palivových souborů, které věrně simulovaly hydrodynamické podmínky během provozu.

 

Všechny naplánované testy byly vykonány. Úspěšně se zrealizovaly pevnostní tlaková zkouška primárního okruhu, tlakové zkoušky všech parogenerátorů i zkoušky záložních dieselových generátorů. Slovenský úřad jaderného dozoru tyto zkoušky označil za úspěšné a předběžně jsou hodnoceny jako vyhovující. Pozorovaly se dva nedostatky. Během nové zkoušky úřad zjistil problémy na součásti zařízení, které slouží k udržení stálého tlaku v primárním okruhu bloku. V hermetické zóně, kde jsou umístěna základní technologická zařízení, byla zase snížena kvalita vzduchu. Důvodem patrně byly výpary z použitých nátěrů.

Teď bude důležité, jak se podaří odstranit i tyto problémy. Na tom závisí i doba zavezení palivových souborů. Kdy přesně k tomu dojde, nelze zatím říci. Mělo by to však být v tomto roce.

Po spuštění třetího bloku se bude možné soustředit na dokončení bloku čtvrtého. Zde je však třeba vykonat ještě dost práce. Je tak pravděpodobnější, že jeho spuštění bude spíše dva než jeden rok po zprovoznění třetího.

Rozbíhá se příprava výstavby jaderné elektrárny Paks. Koncem června 2019 se zde slavnostně začalo s výstavbou servisních budov potřebných pro stavbu nových jaderných bloků. Celkově by jich mělo být 80, jde o administrativní budovy, montážní haly, sklady a další

Polsko se dostalo v roce 2019 pod ještě větší tlak na snížení své uhelné produkce elektrické energie. Masivnější náhrada uhelných elektráren se u něj neobejde bez využití jaderných zdrojů. Dá se předpokládat, že tlak na odchod od uhlí v Evropské unii bude i nadále růst. Polsko tak plánuje v nejbližších letech zahájit výstavbu své první jaderné elektrárny. Do provozu by ji chtělo uvést již v roce 2033. Do roku 2043 by chtělo mít v provozu 6 reaktorů s celkovým výkonem 6 až 9 GWe. Reálný vývoj je však velmi otevřený.

 

Shrnutí stavu v středoevropském regionu

Jak je vidět s předchozího přehledu, potřebují všechny státy V4 postavit nové bloky. Zvlášť velká potřeba je v Polsku. Je jasné, že zvláště přístup k financování výstavby a výběru dodavatele je rozdílný. Tato fáze je již dokončena v Maďarsku a ostatní státy budou pečlivě sledovat, jak úspěšně probíhá realizace projektu v této zemi. Je otázkou, jestli bude možná spolupráce už v této oblasti. Spojit zakázky by v případě požadavku na větší počet bloků od jednoho dodavatele mohlo vést k lepší cenové nabídce.

Jaderný průmysl je nejvíce rozvinutý v České republice. Je tak zde potenciál vysokého zapojení do případné výstavby v Česku i okolních státech. Spojit síly by bylo výhodné i v oblasti výchovy potřebných odborníků a rozvoji struktur jaderného dozoru, které jsou klíčové pro bezpečnost provozování jaderných zařízení. Rozvoj v této oblasti je nejdůležitější právě pro Polsko, které do klubu států využívajících jadernou energetiku teprve vstupuje.

Český průmysl se intenzivně angažuje v údržbě jaderných bloků i ve východní Evropě. Na Ukrajině jádro zajišťuje okolo poloviny produkce elektřiny. Provozují se tam bloky VVER1000 a VVER440, které naše podniky dobře znají. I to je důvod, proč se pro dostavbu bloků 3 a 4 Chmelnické jaderné elektrárny uvažuje o české firmě Škoda JS. Zahájení stavby se plánuje na rok 2021. Je však velkou otázkou, zda a kdy reálně dostavba proběhne. Pokud by k tomu došlo, byla by to pro český jaderný průmysl velká výzva a také zdroj zkušeností. Vzhledem k tomu, že se pracuje na propojení ukrajinské elektrické soustavy s evropskou soustavou ENTSO-E právě přes oblast spojenou s Chmelnickou jadernou elektrárnou, mohla by tato jaderná elektrárna pomoci v době, kdy začne mít střed a východ Evropské unie problém s nedostatkem stabilních zdrojů.

Na závěr je možné zmínit, že v principu všechny čtyři státy uvažují o možnosti využívat v budoucnu malé modulární reaktory pro výrobu elektřiny i centrální dodávky tepla. I spolupráce v této oblasti bude velmi užitečná. Do vývoje malých modulárních reaktorů se nejvíce zapojilo Česko. Známá je koncepce takového zařízení Energy Well připravovaného výzkumnou organizací ÚJV a.s. v Řeži. Ta v loňském roce získala patent na tento malý modulární jaderný reaktor. Podrobněji se na tato zařízení podíváme za chvíli.

 

Jihovýchod Evropy

S energetikou středoevropského prostoru je úzce provázán i jihovýchod Evropy, který také jadernou energetiku využívá a plánuje ji provozovat i v budoucnu. Bulharsko znovu obnovilo snahu dokončit rozestavěný projekt jaderné elektrárny Belene. Po celý rok 2019 probíhala příprava tendru na investora a dodavatele. Zároveň se Bulharsko snaží zapojit okolní státy, jako jsou například Černá hora a Makedonie. To by umožnilo zlepšit uplatnění výroby této elektrárny.

Do soutěže se podle konečné informace z 31 ledna 2020 přihlásilo pět zájemců: ruský Rosatom, korejská KHNP, čínská CNNC chtějí být strategickými investory a francouzská Framatom a americká GE jako dodavatelé. Silným kandidátem je v ní Rosatom, protože nedokončená elektrárna i s již dodanými komponentami je jeho provenience.

Rumunsko stále uvažuje o rozšíření elektrárny Černá voda a dokončení dalších dlouho rozestavěných bloků. Dlouhodobě jedná s čínskou firmou CNG jako potenciálním investorem. Pořád však je otevřenou otázkou, kdy a kdo nakonec bude bloky v Černé vodě dokončovat.

 

Jaderná energetika v západní Evropě

V Evropské unii a Velké Británii dodávají jaderné elektrárny stále téměř čtvrtinu elektřiny a téměř polovinu té nízkoemisní. Ovšem řada států od jaderné energetiky odstoupila nebo odstupuje. Na druhé straně je zde silný tlak na omezení emisí CO2 a je otázkou, zda se situace nezmění, až se ukáže, že to bez jaderných zdrojů nejde. Nové jaderné bloky tak staví v současné době pouze Velká Británie a jde o francouzské EPR. V ostatních státech se hlavně pracuje na co nejdelším bezpečném provozování stávajících bloků.

 

Velká Británie

Tento stát, který v minulém roce Evropskou unii opustil, předpokládá využívání jaderné energetiky i v budoucnosti. Potřebuje vybudovat náhradu za bloky, které bude muset odstavit. Po roce 2030 v ní z 15 současných bloků zůstane v provozu jen jeden. Zatím se ji však nepodařilo najít vhodný model financování budoucích reaktorů. To je i důvod, proč začátkem roku 2019 firma Hitachi zmrazila přípravu výstavby svých reaktorů ABWR. V elektrárnách Wylfa Newydd a Odbury plánovala firma vybudovat celkově čtyři bloky. Vedení firmy nevylučuje znovuobnovení práce na projektu po vyjasnění podmínek jeho financování. Dva měsíce předtím zrušila Toshiba projekt výstavby bloků AP1000 v elektrárně Moorside, který původně navrhovala společně s firmou Westinghouse.

Naopak projekt výstavby dvou reaktoru EPR v elektrárně Hinkley Point C pokračuje zhruba podle plánu. Investory projektu jsou francouzská EDF s 66,5 % a čínská CGN s 33,5 %. Reaktory by měly zajistit 7 % potřebné elektřiny. Koncem června 2019 se podařilo dokončit betonáž jaderného ostrova prvního bloku. Při budování druhého bloku se daří efektivně využívat zkušenosti získané u toho prvního. Pozitivně se tu projevuje právě i přítomnost čínských odborníků s praktickými zkušenostmi s výstavbou těchto bloků v Číně.

 

V první polovině září byl na staveniště přepraven největší jeřáb na světě Big Carl (SGC-250), který umožní manipulovat i s těmi nejtěžšími kusy až po hmotnost 5000 tun. Bude se pohybovat po kolejích o délce 6 km. Na stavbě pracuje nebo bude pracovat celkově dalších 53 jeřábů. Jejich průměr je 6 m a výška 10 m. V polovině září pak na staveniště dorazily čtyři nádrže na palivo pro dieselagregáty vyrobené v Česku. V září 2019 došlo také k upřesnění nákladů na stavbu bloků. Vzrosly zhruba o 15 %, které byly částečně vysvětleny náročnějšími geologickými podmínkami stavby a zvýšením rizika prodloužení výstavby u prvního bloku o 15 a druhého 9 měsíců. První blok by se měl do provozu dostat v roce 2025.

 

Nalezení vhodného modelu financování bude kritické pro zahájení výstavby dalších bloků. Ty by měly nahradit existující jaderné reaktory, které budou odstaveny do roku 2030. Zvažuje se model RAB (Regulated Asset Base), kdy náklady zaplatí spotřebitelé v účtech za elektřinu. Podle předpokladů by model mohl snížit náklady v případě realizace projektu přes soukromý sektor a tím i snížit následnou cenu elektřiny z elektrárny.

Pokračují přípravné práce na elektrárně Sizewell C, kde by měly být také dva bloky EPR. Mělo by však jít o vylepšenou variantu, která by byla levnější, a zároveň by zde byly vyřešeny problémy, které se objevily při výstavbě stávajících bloků. Nyní se začíná označovat jako EPR 2. Jeho licencování probíhá nyní ve Francii. Při přípravě stavby i samotném budování bloků se využijí zkušenosti získané z Hinkley Point C.

Stejní investoři by také postavily dva bloky i v elektrárně Bradwell. Zde by však měl být hlavním čínský partner a budou se budovat reaktory Hualong One.

 

Francie

První francouzský blok EPR se již v roce 2005 začal budovat ve Finsku. U bloku Olkiluoto 3 došlo na konci roku 2019 k dalšímu posunu termínu zahájení fyzikálního spouštění. Blok sice v březnu 2019 obdržel povolení pro provoz, ale ještě musí obdržet povolení pro zavezení paliva od úřadu pro jadernou bezpečnost SUK. Další zdržení způsobila například i nutnost odstranit vibrace vznikající během narůstání tlaku v primárním okruhu. K tomu se využijí tekuté asfaltové absorbéry. Palivové soubory se tak nyní předpokládá umístit do aktivní zóny až v červenci 2020. V listopadu 2020 by se měl blok připojit k síti a v březnu 2021 bude uveden do komerčního provozu.

 

Ve Francii se reaktor EPR staví jako blok Flamanville 3. Po objevení nesprávně udělaných svarů v sekundárním okruhu při prvních komplexních testech systému v první polovině roku 2018 se musí přikročit k jejich předěláním. Jedná se o 33 svarů. Osm z nich je ve velmi těžko dostupných místech. Předělávat se nakonec bude ještě více svarů. Znamená to tak dramatické posunutí dokončení bloku až na rok 2022. To je do jisté míry nepříjemné, protože už v roce 2020 by se měly vypnout dva bloky s výkonem 880 MWe každý elektrárny Fessenheim u hranic s Německem. Na druhé straně Francie odvolala rychlé snížení podílu jaderných zdrojů na 50 % do roku 2025 a odstávku dalších bloků do této doby neplánuje. Nyní toto snížení přesunulo do roku 2035. Zároveň se připravuje na případnou výstavbu dvou nových bloků EPR 2 ve Francii se zahájením v dvacátých letech a do patnácti let pak se uvažuje až o celkově šesti. I když realita bude silně záviset na vývoji energetiky v Evropské unii.

Francie koncem roku 2019 zrušila projekt rychlých sodíkem chlazených reaktorů ASTRID a tím i cestu k uzavřenému palivovému cyklu. Je to důsledek celkového protijaderného vývoje v Evropské unii, kdy se v ní nepředpokládá dlouhodobý intenzivní rozvoj využívání jaderné energie, který by uzavřený palivový cyklus a rychlé reaktory IV. generace potřeboval. Připomeňme, že Francie byla v této oblasti v minulosti v čele. Kvůli kampaní zelených aktivistů v samotné Francii, která vrcholila dokonce raketovým útokem na rychlý reaktor Superphénix, a hlavně celkovým ústupem Evropské unie i Francie od budoucího rozvoje využívání jaderné energie toto prvenství ztratila na úkor Ruska, Číny i Indie. Výzkum v této oblasti sice úplně neopouští, ale jde spíše jen o jeho udržovací intenzitu. V současné tobě to tak jen dále dokumentuje úpadek Evropské unie v této oblasti.

 

Spojené státy

Spojené státy vyrobily v roce 2018 nejvíce energie z jádra za celou dobu jeho využívání. Hodnota 808 TWh byla získána i přes odstavování bloků díky zvyšování výkonu stávajících a hlavně zvyšování efektivity jejich provozování. V následujících letech však již začne vliv odstavování bloků převažovat a také potenciál možných vylepšení těch provozovaných už se vyčerpává.

Po zastavení projektu výstavby dvojice bloků v elektrárně VC Summer se ve Spojených státech budují pouze dva bloky AP1000 v elektrárně Vogtle. Zde se v březnu 2019 u prvního z nich Vogtle 3 instalovaly všechny velké komponenty v reaktorové budově a kontejnment se mohl zakrýt vrchlíkem Tato část konstrukce má průměr téměř 40 m a váží 680 tun. Postupně se ve strojovně instalují i části turbíny. Začátkem února proběhly poslední betonáže uvnitř kontejnmentu a je možné začít instalovat zařízení na manipulaci s palivovými soubory. V červenci 2019 bylo objednáno první palivo pro tento blok.

Nyní se zdá, že alespoň nové bloky AP1000 v elektrárně Vogtle se opravdu dokončí. Ovšem výstavba dalších velkých jaderných bloků se ani v střednědobém horizontu neplánuje. Spojené státy však získávají velmi cenné zkušenosti s dlouhodobým provozováním jaderných reaktorů po dobu překračující 40 let. Některé z nich se brzy dostanou přes 50 let provozu. V současnosti se vydávají licence i na 80 let provozu. Je však otázkou, jestli bude provoz reaktorů přes 60 let ekonomicky udržitelný. Reaktory v řadě oblastí totiž čelí konkurenci velmi levného zemního plynu.

Spojené státy také zrušily své programy vývoje technologií pro recyklaci paliva a uzavření palivového cyklu. Zvyšuje se však zde snaha o vývoj v oblasti malých modulárních reaktorů. Na tuto oblast se podrobněji podíváme v poslední části přehledu.

 

Malé modulární reaktory.

V minulém roce se zase hodně mluvilo o malých modulárních reaktorech. Reálně se první dokončily nebo se na jejich výstavbě pracovalo v Rusku a Číně. O nich se už referovalo v předchozích částech přehledu. Často však jde o specifické případy určené pro speciální podmínky. Příkladem může sloužit právě plovoucí jaderná elektrárna Akademik Lomonosov.

Ostatní projekty jsou zatím dominantně pouze na papíře. U některých se začalo s licencováním a hledáním umístění prvních prototypových staveb. Projekty malých modulárních reaktorů lze rozdělit do dvou skupin.

V první jsou reaktory odvozené z klasických velkých reaktorů, tedy nejčastěji tlakovodní reaktory. Jejich příkladem může být projekt NuScale. Tyto projekty mají největší šanci pro brzkou realizaci. Je však otázkou, jak to bude s jejich ekonomickou výhodností.

V druhé skupině jsou projekty někdy i velmi inovativních reaktorů, ať už se jedná o různé typy rychlých reaktorů využívajících k chlazení kapalné kovy nebo reaktory využívající tekuté palivo v podobě roztavených solí. Příkladem velmi inovativního reaktoru je reaktor s postupnou vlnou firmy TerraPower. Zde je však velkou otázkou nastavení posuzování jadernými bezpečnostními orgány. S licencováním takových modelů pro civilní a komerční využití nejsou zkušenosti a pravidla se teprve musí vytvořit.

 

Lehkovodní malé modulární reaktory

Jako příklad z první skupiny, který je nejblíže realizaci, může sloužit americký projekt NuScale. Jde o malý modulární tlakovodní reaktor, který obsahuje aktivní zónu, kompenzátor objemu a parogenerátor uvnitř jednoduché nádoby fungující jako kontejnment. Jeden modul má tepelný výkon okolo 200 MWt a elektrický výkon mezi 50 až 60 MWe. Modul má 25 m na délku, 4,6 m v průměru a váží 450 tun. Může se poskládat až 12 modulů dohromady. V tomto případě se dá celkově vyprodukovaný tepelný výkon přeměnit až na 720 MWe. Reaktor by se dal využívat i pro produkci tepla a odsolování.

Na vývoji palivových souborů využívajících kovový uran pro tento reaktor bude pracovat firma Enfission, která je společným podnikem firem Lightbridge Corporation a Framatome. Zatím se testovaly firmou Framatome upravené palivové soubory HTP2 využívající keramický oxid uraničitý. Oproti standardním palivovým souborům jsou kratší.

V dubnu 2018 se dokončila první fáze projednávání licence u amerického úřadu pro jadernou bezpečnost NRC. Posouzení bezpečnostních parametrů reaktoru se předpokládá v září 2020. První prototypová elektrárna s dvanácti modulu by se měla realizovat v INL (Idaho National Laboratory) v Idaho Falls. Jeho stavba by měla být zahájena v roce 2021. Do provozu by měla být uvedena v roce 2027. Předlicenční posouzení reaktoru bylo v roce 2019 zahájeno i v Kanadě.

O možnosti využití tohoto reaktoru uvažuje řada zemí, mezi nimi je například Kanada, Rumunsko, Jordánsko, Saudská Arábie, Do spolupráce na vývoji a uplatnění reaktoru se zapojuje i jihokorejská firma Doosan Heavy Industry. Zájem o spolupráci na vývoji i využívání tohoto reaktoru má i ČEZ.

 

Podobně do této kategorie patří systém SMR-160 firmy Holtec. Spolupracují s ní další firmy, například společnosti Exelon, SNC-Lavalin a Mitsubishi Electric. Jde opět o tlakovodní reaktor s elektrickým výkonem 160 MWe, jehož všechny bezpečnostní systémy jsou pasivní bez pohyblivých částí. Chlazení může fungovat dlouhodobě bez zásahu člověka. Bude umístěn v podzemí.

Postoupil přes první fázi třístupňového posuzování bezpečnostních parametrů u kanadského úřadu pro jadernou bezpečnost. První prototyp by měl být k dispozici také v polovině dvacátých let. Ukrajina má s firmou Holtec velmi dobré zkušenosti nejen při výstavbě suchých úložišť vyhořelého jaderného paliva v areálu Černobylské jaderné elektrárny. Proto se chce zapojit do vývoje, výroby i využívání tohoto reaktoru.

 

Dalším malým tlakovodním reaktorem je SMART (System-integrated Modular Advanced Reactor), na kterém pracuje jihokorejská firma KHNP. Jde o reaktor s tepelným výkonem 330 MWt a elektrickým 100 MWe. Jihokorejci o jejich výstavbě jednají se Saudskou Arábií. Také by měl být k dispozici v druhé polovině dvacátých let.

Posledním příkladem tlakovodního reaktoru je projekt firmy Rolls-Royce z Velké Británie. Jak bylo ukázáno v přehledu, má Velká Británie zájem o využití jaderné energetiky při přechodu k nízkým emisím. Firma Rolls-Royce tak využije koncept svého reaktoru, který instaluje do ponorek a připraví koncept modulárního reaktoru s elektrickým výkonem 440 MWe. Tímto výkonem se však tento reaktor řadí spíše k těm středním. Cílovým datem v tomto případě je pro spuštění prvních bloků rok 2029.

 

Podobně je na tom varný reaktor BWRX-300, kterou nabízí americko-japonská firma GE-Hitachi. Jde zase o modifikaci velkých klasických varných reaktorů této firmy na výkon 300 MWe. O výstavbu prvního takového bloku má zájem Estonsko i Polsko. Estonsko začalo v roce 2019 vybírat místo, kde by se u nich malý modulární reaktor postavil. Firma slibuje, že první studie bude k dispozici v roce 2020 a reaktor v druhé polovině dvacátých let. I s touto firmou předběžně jedná o možné spolupráci ČEZ.

 

Inovativní typy malých modulárních reaktorů

Asi nejzajímavějším a nejznámějším případem inovativního malého modulárního reaktoru je TerraPower Bila Gatese typu TWR (Traveling Wave Reactor – reaktor s postupnou vlnou). Mělo by jít o rychlý malý modulární reaktor chlazený sodíkem. Velmi vysoký stupeň vyhoření jaderného paliva by mu umožnil vydržet až 60 let bez výměny paliva. Palivo by totiž prohořívalo postupně jako svíce. Mohl by se tak umístit pod zem. Je však třeba připomenout, že u tohoto reaktoru je třeba vyřešit celou řadu technologických výzev. Souvisí hlavně s odolností materiálů a celé technologie během extrémně dlouhého provozování bez zásahu zvenčí. Bil Gates plánoval výzkum reaktoru a jeho první realizace v Číně. To ovšem znemožnila obchodní válka mezi USA a Čínou. Otázka realizace projektu se tak stává značně nejistou.

Projekt inovativního typu malého modulárního reaktoru má rozpracovaný i Centrum výzkumu Řež, což je dceřina firmu společnosti ÚJV a.s. v Řeži. Projekt se nazývá Energy Well. Zařízení vysoké sedm a půl metru bude možné přepravit na místo určení v běžném lodním kontejneru. Využíval by kulové palivo TRISO v uhlíkové matrici s obohacením 15 %. Uhlíková matrice slouží pro moderování neutronů. Jde o stejný typ paliva, který se využívá i ve vysokoteplotních plynem chlazených reaktorech. Jako chladivo by se však v případě Energy Well využívaly tekuté soli FLiBe/NaBF4. Pracoval by tak při atmosférickém tlaku a teplotách okolo 700˚ C s přirozeným oběhem chladiva a s vysokou mírou pasivní bezpečnosti. Perioda výměny paliva by měla být sedm let. Jeho výkon by měl být 20 MWt. Projekt tohoto reaktoru čtvrté generace by měl být hotový zhruba za pět let.

Výzkumem možnosti využití tekutých solí pro chlazení reaktoru i v reaktorech s palivem ve formě tekutých solí s uranem či thoriem se kolegové z ÚJV a.s. a CVŘ s.r.o. zabývají už hodně dlouho. Protože je to oblast důležitá i pro pokrok v oblasti urychlovačem řízených transmutačních technologií, pracoval jsem na některých oblastech i s mým bývalým diplomantem. Podrobnosti o využití tekutých solí v různých typech reaktorů lze najít v dřívějším článku.

Zatím nejdále je v této oblasti asi Kanada. Ta má svůj státní projekt podpory malých modulárních reaktorů „Cesty k malému kanadskému jadernému modulárnímu reaktoru“ (Canadian Small Modular Reactor Roadmap). Výzkumná organizace CNL (Canadian Nuclear Laboratories) zároveň v roce 2018 nabídla možnost vybudování pokusného jaderného reaktoru ve svých areálech. Reaktor by se tak měl postavit v areálu laboratoří Chalk River. Ozvalo se zhruba dvacet zájemců, z nichž zatím čtyři postoupili do druhého kola příprav. První z nich firma GFP (Global First Power) již na konci března 2019 podal oficiální žádost o udělení licence pro stavbu a provoz malého jaderného reaktoru. Reaktor nese název MMR (Micro Modular Reactor). Jde o vysokoteplotní plynem chlazený reaktor s tepelným výkonem 15 MWt a elektrickým 5 MWe. Další reaktor nabízí firma StarCore a jde o vysokoteplotní plynem chlazený reaktor s elektrickým výkonem 14 MWe. Třetí pak nabízí firma Terrestrial a jde o kompaktní reaktor využívající tekuté soli IMSR (Integral Molten Salt Reactor) s elektrickým výkonem 195 MWe. Čtvrtým se pak stal projekt U-Battery, jde opět o vysokoteplotní plynem chlazený reaktor s elektrickým výkonem 4 MWe. Využívat by měl už zmíněné TRISO palivo. Dalším reaktorem v nabídce je kompaktní sodíkem chlazený rychlý reaktor využívající jako palivo kovový uran s označením ACR-100. Jeho výkon by měl být 100 MWe. Je naděje, že alespoň prototyp některého z nich s realizuje. Úřady pro jadernou bezpečnost USA a Kanady se dohodly, že při posuzování bezpečnosti některých z těchto projektů budou postupovat společně.

 

 

Shrnutí situace s malými modulárními reaktory.

Jak je vidět i s tohoto přehledu, tak je okolo malých modulárních reaktorů v současnosti dosti značný ruch. Problém ovšem je, že zatím je to dominantně v oblasti vizí a papírových projektů. Realizace, které by byly ve stadiu výstavby nebo se dokonce blížily dokončení, lze spočítat na prstech a jsou pouze v Rusku a Číně.

Blíže uskutečnění jsou zmenšené verze klasických lehkovodních reaktorů. Jejich autoři většinou předpokládají, že umožní překonat problémy s financováním současných velkých reaktorů. Mým osobním názorem je, že toto očekávání nemusí splnit. Finanční model závisí na cíli, se kterým se reaktor staví. Pokud je jejich cílem přechod na nízkoemisní energetiku a zajištění dlouhodobé stabilní dodávky elektřiny, je použitelný jiný finanční model než v případě, že zdroj buduje soukromý investor za účelem získání zisku v relativně krátkém čase.

V případě prvním, pokud je zajištěna politická a státní podpora, která radikálně sníží cenu pojištění a úvěrů a netlačí na rychlou návratnost, tak je cena produkované elektřiny relativně velmi nízká. To, že se postupně přešlo ke stále větším blokům, nebylo náhodou. Pokud odhlédneme od nákladů financování, je větší blok efektivnější a cena vyrobené jednotky elektřiny je nižší.

Ve druhém případě je vysoká cena financování a pojištění před riziky nedokončení například kvůli politickým vlivům. Zároveň je prioritou rychlá návratnost investic. Tam může mít rozdělení stavby do několika modulů, které se spouštějí postupně, i značný finanční efekt.

Úspěšné však podle mého malé modulární reaktory budou, pokud proniknou do oblasti využití menších lokálních elektráren a tepláren. Důležitou podmínkou je realizace výroby továrním způsobem ve velkých sériích. Podmínkou také je, aby proces licencování u nich byl jednodušší, než je u velkých jaderných bloků. Kdy budou na trhu k dispozici komerční a konkurenceschopné modely, je tak pořád otázkou.

Ještě větší otázkou je proces licencování reaktorů v případě inovativních typů. Zde je většina projektů teprve ve fázi vývoje. Ve „vývoji“ jsou i regulatorní podmínky pro ně. Zde je možnost se dostat blízko koncepce dlouhodobě fungující kompaktní „baterie“, která se vyměňuje jednou za mnoholeté období. To by mohlo přinést zlom v možnosti využití v decentralizované podobě i ekonomice. Zde však bude pravděpodobně potřeba na první komerční modely čekat mnohem déle.

Osobně si však myslím, že i při úspěšném zavedení malých modulárních reaktorů tyto nevytlačí velké reaktory III. generace. Oba typy se budou doplňovat a společně by i v kombinaci s obnovitelnými zdroji měly přispět k přechodu k nízkoemisní společnosti.

 

 

 

Závěr.

Hlavně výstavba ruských a čínských reaktorů III. generace už se začíná rozbíhat a doba realizace jejich stavby se začíná blížit plánovaným pěti letům. Tyto reaktory se budují v mateřských zemích i zahraničí a subdodavatelé mají zajištěnu kontinuální výrobu jednotlivých komponent, při které mohou zúročit získané zkušenosti. Už v tomto roce by mohl celkový počet provozovaných reaktorů III. generace překročit dvě desítky. Pokud se Číně podaří překonat následky obchodní války mezi ní a USA, dokončit přechod k vlastnímu reaktoru Hualong One a začne zase rychle zahajovat nové stavby, mohla by se jaderná renesance opravdu rozjet. Hlavně v rozvojových zemích, kde bude potřeba dramaticky zvýšit produkci elektřiny, je o nové jaderné bloky zájem.

Pro vývoj jaderné energetiky v Evropě bude klíčové, jak se bude dařit realizovat stavby reaktorů v Hinkley Point C, Hanhikivi a Paksi. V nejbližších letech bude jasné, jaký bude mít dopad německá Energiewende. Zde už se jasně projevuje to, že výstavba nových větrných a fotovoltaických zdrojů naráží na limity, které jsou bez akumulace a dlouhých kontinentálních vedení neřešitelné. Podle mého názoru se ukáže, že Energiewende vede dominantně k náhradě uhlí a jádra plynem. Další vývoj pak bude hodně záviset na tom, jak se k plynu postaví nejen Německo v situaci, kdy se zjistí, že s ním omezování emisí skleníkových plynů moc nefunguje. V případě rozumně realizovaných staveb zmíněných jaderných bloků by se pak mohl postoj evropských států i celé Evropské unie k budování nových jaderných zdrojů změnit.

Ve světě bude hlavně zajímavé sledovat, jak se bude vyvíjet postoj k jádru v Jižní Koreji a Japonsku. Jedná se o průmyslové státy, které musí veškeré fosilní zdroje dovážet a mají kvůli velmi vysoké hustotě obyvatel a specifickým podmínkám jen omezené možnosti využití obnovitelných zdrojů. Už nyní Japonsko musí stavět nové uhelné zdroje. A v obou těchto státech tak jen velmi těžko mohou bez nových jaderných bloků snížit emise CO2.

Pomoci rozvoji jaderné energetiky by mohlo i postupné zavedení malých modulárních reaktorů. V této oblasti je jistým zlomem spuštění plovoucí atomové elektrárny Akademik Lomonosov. Na vývoji různých modelů se v současné době velmi intenzivně pracuje. Myslím však, že na první komerční modely bude třeba ještě pár let počkat a v každém případě malé modulární reaktory nevytlačí velké reaktory III. generace.

---

 

Bonus ve formě videa dodala redakce: