Martin Ruščák: Malé modulární reaktory musí projít „údolím smrti“

Česká republika patří mezi tři země světa s největšími znalostmi solných technologií v oblasti jaderné energetiky. Češi by toho mohli využít při rozvoji malých modulárních reaktorů, říká ve druhé části rozhovoru pro web oEnergetice Martin Ruščák, ředitel Centra výzkumu Řež. V první části rozhovoru ředitel poukázal na velkou šanci, kterou mohou malé modulární reaktory znamenat pro Česko.

Ruščák také upozorňuje, že vývoj malých modulárních reaktorů ještě čeká řada překážek – musejí nejdříve prokázat svoji ekonomickou efektivitu a projít pověstným „údolím smrti“.

Říkáte, že Češi by se mohli pokusit o vývoj vlastního produktu v oblasti malých modulárních reaktorů. Česká jaderná energetika zatím stavěla na tlakovodních, lehkovodních reaktorech. Vy ale v této souvislosti zmiňujete technologii tekutých solí. V čem je podle vás její výhoda?

Solné technologie mají několik výhod. První výhoda spočívá v tom, že jde o beztlakové technologie, což má dopady na bezpečnost i na cenu celého projektu. Druhou velkou výhodou je to, že solné reaktory pracují na vysokých teplotách, které výrazně zvyšují účinnost tepelného cyklu. A třetí velká výhoda pak odráží skutečnost, že jsme jednou ze tří zemí na světě, které mají velké znalosti o solných technologiích v oblasti jaderné energetiky. Těmi dalšími dvěma zeměmi jsou Čína a Spojené státy. My ve vývoji solných reaktorů významně spolupracujeme se Spojenými státy, s americkými institucemi – na základě mezivládní dohody. V rámci této spolupráce také využíváme náš reaktor LR-0 v Řeži.

Ta mezivládní doba byla uzavřena v době, kdy se společnost Westinghouse účastnila tendru na dostavbu Temelína?

Bylo to v té době, ale kdyby to bylo jenom kvůli tomu, očekával bych dnes útlum zájmu. Je to ale přesně naopak. Američané se nás ptají, jestli máme zájem tuto spolupráci rozšiřovat. My říkáme, že samozřejmě ano. Nechci malovat svět narůžovo, Američané jsou samozřejmě pragmatičtí a nebudou stavět nějaké vzdušné zámky. Ale vědí, že náš reaktor je pro danou úlohu velmi zajímavý, je unikátní i z hlediska Spojených států. Naši lidé navíc mají velmi dobré znalosti v oblasti chemie solí a neutroniky solí. A Američané také oceňují naši ochotu spolupracovat, včetně toho, že zde působí američtí studenti.

Pokud by tedy Česká republika vyvinula svůj vlastní produkt, mohlo by to být spíše na bázi tekutých solí?

Už jsem říkal, že české firmy určitě nevyrobí všechno samy do posledního šroubku, určitě ne jaderné palivo. Česká republika nicméně může do velké míry vytvářet koncept takového reaktoru s tím, že je naprosto soběstačná v oblastech sekundárního a terciárního cyklu. Češi mohou navrhnout také primární cyklus, ale tam musí s někým spolupracovat. Mluvím tedy o českém projektu v tomto rámci.

Žádné úlevy od regulátorů

Vraťme se ještě k budoucnosti malých modulárních reaktorů jako takových. Jednou z překážek, o které se hodně mluví, je licencování. Regulátoři – včetně toho českého – uvádějí, že pro malé reaktory nebudou žádné úlevy. Musely by tedy splnit veškeré podmínky stejně jako velké reaktory, což může být poměrně složitý proces.

Je správné, že se k tomu regulátor takhle staví. Nikdo nechce slevovat na bezpečnosti reaktorů. Zároveň je ale možné podívat se na to, jak jsou definována kritéria a jestli je nutné definovat všechna kritéria stejně pro velké i malé reaktory. Tuto otázku teď například řeší ve Velké Británii, která skutečně hodlá rozvíjet malé reaktory. Licencování samozřejmě tvoří významnou část nákladů. Pokud by náklady na licencování malého reaktoru měly být stejné jako na licencování velkého, celý ten projekt může ztratit smysl. Proto se hledají způsoby, jak se zaměřit na specifické prvky malých reaktorů, zejména na jejich vysokou pasivní bezpečnost, aniž by bylo nutné jakkoliv slevovat z celkových bezpečnostních požadavků.

Klíčové tedy asi bude, že malé modulární reaktory budou více využívat takzvané pasivní prvky, což by samo o sobě mělo vést k vyšší bezpečnosti. Také ale zaznívají hlasy, podle nichž pasivní prvky bezpečnosti zatím nejsou příliš vyzkoušené v praxi…

Pokud se podíváme například na solné reaktory, tam bude pasivní bezpečnost – tedy bezpečnost, kterou zajišťuje využívání fyzikálních principů – skutečně na vysoké úrovni. Je to dáno právě beztlakovostí, o níž jsem mluvil. A změna teploty v reaktoru vede sama o sobě k jeho odstavení.

Malé modulární reaktory by se podle vašeho vyjádření měly uplatnit i v odlehlých místech, a to zřejmě také v zemích, které zatím s jadernou energetikou velké zkušenosti nemají. Tam ale může být jejich nasazení ještě složitější. Bude nutné vybudovat celou infrastrukturu, jaderný dozor, zajistit pravidla bezpečnosti.

Může to být složitější, ale v jistém smyslu to může být i jednodušší. Do těch odlehlých míst mohou být dodány i velmi malé reaktory, třeba o výkonu jednoho nebo dvou megawattů. A třeba ani reaktory o tepelném výkonu 50 megawattů nemusí zabírat příliš velký prostor. Může jít o objem třeba tří námořních kontejnerů.

Předpokládám, že takový reaktor by stejně nejdříve musel získat licenci v některé vyspělé zemi s tradicí v oblasti jaderné energetiky…

Přesně tak. Bylo by nutné získat licenci ve vyspělé zemi, a posléze by se tato licence ve spojení s určitou zkušeností s provozem reaktoru dala uplatnit i v jiné zemi s méně vyspělou jadernou energetikou. Za prvé je možné edukovat tamní dozor, za druhé je možné dozor zajistit díky tomu, že jde právě o reaktor tak malých rozměrů. Podmínkou by totiž nemusela být nějaká významná znalostní infrastruktura. Šlo by zkrátka o dodání produktu, který přivezete, namontujete, provozujete. A po čase ho zase odvezete.

Pravděpodobně by tam ale musela být zvýšená ostraha. A pokud máte malé reaktory na různých odlehlých místech, náklady na zajištění ostrahy by pak asi mohly být mnohem vyšší?

Zase ne nutně. Ostraha by tam samozřejmě musela být, ale na druhé straně je možné tak malý reaktor umístit v betonovém sarkofágu hluboko pod zemí. To není tak velký problém. Nejaderné části mohou být mimo. Mluvíme o prostoru v řádu desítek metrů čtverečních, který lze ochránit relativně jednoduše.

Objevují se předpoklady – a to například i ve Spojených státech, že britský regulátor může být ve vztahu k malým modulárním reaktorům flexibilnější než třeba právě ten americký. Myslíte si to také?

Je tu opravdu zajímavý rozdíl mezi britským přístupem a přístupem regulátorů ve Spojených státech nebo v kontinentální Evropě včetně třeba Česka. Britský přístup je řízen cíli. Britský regulátor říká – dokažte nám, že vaše řešení je bezpečné a my vám ho schválíme. Britský přístup v tomto ohledu není striktně preskriptivní. Ale to se netýká jenom jádra, takhle funguje celá britská legislativa. Britský jaderný dozor má samozřejmě také své návody, rozhodně neříká – dělejte si, co chcete. Sděluje vám, že pokud půjdete podle určitého návodu a splníte všechny požadavky, získáte jeho souhlas. Pokud ale navrhnete jiný způsob a přesvědčíte regulátora, že tak dosáhnete stejných cílů, získáte souhlas také.

Konstrukce malého modulárního reaktoru NuScale. Zdroj: www.asme.org

Konstrukce malého modulárního reaktoru NuScale. Zdroj: www.asme.org

Česko jako Británie?

Mluvili jsem o tom, že zde existuje určitá paralela mezi Británií a Českou republikou. V obou zemích máme významné know-how v oblasti jaderného průmyslu. Na rozdíl od Česka se ale Británie už dostala do velkých problémů, protože dnes čelí akutnímu nedostatku zdrojů energie. V Česku je naopak stále terčem kritiky to, že elektřinu vyvážíme.

Otázka zní, jak dlouho ji ještě budeme vyvážet. Všechno závisí na tom, jakým směrem se bude vyvíjet spotřeba elektrické energie. Jsem hluboce přesvědčen, že žádná země nebude moci existovat bez toho, čemu říkáme baseload – základní zatížení sítě. Myslím, že nikdy nebude možné postavit celou energetiku jen na bázi jednotlivých malých zdrojů. A v České republice vždy dojdeme k tomu, že v zásadě musíme mít buď jádro, nebo plyn. Velká Británie je na tom podobně.

Nezměnil by to ani významný průlom ve skladování elektřiny?

Myslím, že takový průlom nastane. Baterky budou levnější. Osobně si ale myslím, že to spíš povede k tomu, že se spotřeba rozdělí na spotřebu z domácí výroby a na spotřebu ze sítě. Budu mít auto, v něm baterku, kterou si nabiju z vlastní sluneční elektrárny. Pokud ale bude zataženo, nabiju si ji ze sítě. A pokud budu na cestách, také si ji budu muset dobíjet ze sítě. To je samozřejmě velmi jednoduchý příklad, ale jsem přesvědčen, že ani sebelepší baterky nezajistí skladování elektřiny pro celou zemi.

Uvedl jste, že v Česku by se malé modulární reaktory mohly využívat hlavně v teplárenství. Hraje roli i to, že technologie tekutých solí v sobě skrývá potenciál i pro skladování tepla?

Ano, soli jsou využívány také v nejaderných aplikacích, třeba v solárních elektrárnách s velkými zrcadly k výrobě tepla. Soli mají velkou tepelnou kapacitu a mohou sloužit k uchovávání energie.

Mohla by to být přidaná hodnota k výrobě energie v malých modulárních reaktorech?

Mohla, samozřejmě se všemi důsledky, které to má. Když měníte jednu energii v druhou, vždy ztrácíte.

Nevyzkoušená, ale nadějná cesta

Experimentální tokamak ITER; Zdroj: iter.org

Ve spojitosti s nukleární fúzí se již po desítky let hovoří, že za 20 let se stane realitou. Čeká podobný osud malé modulární reaktory? Experimentální tokamak ITER; Zdroj: iter.org

Shrnul byste, kde vidíte největší výhody a největší problémy malých modulárních reaktorů?

Začnu s nevýhodami. Je to zatím nevyzkoušená cesta, proto se mluví o údolí smrti ve vývoji malých reaktorů. Jsou tu dvě kritická místa. První je v oblasti vývoje, kde často vstupuje do hry venture kapitál. Velká Británie nedávno vyhlásila soutěž na návrh technologie pro malé reaktory. Přihlásilo se více než třicet různých technologií. Za většinou z nich stojí venture kapitál. Tito investoři asi tuší, že to má smysl, když do toho dávají peníze. Ale je tu obrovské riziko, že se tyto peníze využijí na vývoj technologie, která se potom neuplatní. Druhé riziko je, že se technologie uplatní, postaví se první malá elektrárna, ale nenajde se investor kvůli nějakému vážnému problému – licenčnímu, technologickému, nebo se investora nepodaří přesvědčit o snižování nákladů u dalších bloků a dál už stavět nebude.

Není tu paralela s jinou technologií – s nukleární fúzí, kde se po mnoho desetiletí pořád mluví o tom, že to už opravdu za dvacet let bude?

Myslím, že tady paralela není. V případě malých modulárních reaktorů jsme blíž. Velká Británie si dává za cíl mít malý reaktor postavený nejpozději do roku 2030. Ale bude velmi důležité, kdo takový malý modulární reaktor zlicencuje jako první a jak dlouho bude takový reaktor fungovat, než ten licenční proces začnou klonovat další země.

Je to tedy spíše otázka času?

Je to otázka času, ale v tomto případě je mimořádně důležitá. Vždy máte dva nezbytné faktory úspěchu – musíte mít výrobu a musíte mít trh. Pokud se oba tyto faktory nepotkají do roku 2030, jsou vážné obavy, že celá myšlenka malých modulárních reaktorů zanikne. A když mluvím o nevýhodách, patří mezi ně také zatím nevyjasněná oblast zamezení zneužití jaderné energie pro jiné účely. To není velký problém v zemích jako Británie nebo Česko, ale může to být problém v zemích, kde budeme hledat trh pro malé reaktory – tedy v zemích, kde není jistota, že máte vše pod stoprocentní kontrolou.

A kde vidíte ty největší výhody?

Velkou výhodou malých reaktorů je, že potřebujete investovat podstatně menší balík peněz než do velkých reaktorů. To má významné dopady na návratnost investic. V případě jaderné energetiky jde vždy velká část celkové investice na zajištění financování projektu. Když máte menší projekt, navíc založený na modulární výstavbě, jeho dokončení bude rychlejší. Také se vám snižují náklady na jednotku výkonu díky levnějším penězům. Na druhé straně je nevýhodou, že jednotkové náklady budou vyšší, protože tady funguje economy of scale – úspora z rozsahu. Proti této nevýhodě je ale možné postavit právě modularitu, větší počet malých vyrobených jednotek a sdílené provozování většího množství reaktorů. Mezi velké výhody patří také další faktory, o nichž už jsem mluvil – významná pasivní bezpečnost a flexibilita výroby energie.

Autor článku, který také kladl otázky, pracuje jako specialista pro energetické projekty agentury HATcom.

Autor:



Jedna odpověď na Martin Ruščák: Malé modulární reaktory musí projít „údolím smrti“

  1. Radek Škoda napsal:

    Mám před sebou sborník IAEA z roku 2016, kde je 48 rozpracovaných typů SMR, 8 používá sole.

    Žádný z nich není v komerčním provozu.

    Takže lets bude mít sborník typů aspoň 49 a aspoň 9 se solemi..

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *