Pokročilé jaderné reaktory v Severní Americe

V USA se v posledních letech objevilo množství společností, startupů nebo jiných organizací zabývajících se vývojem pokročilých jaderných reaktorů. Možných cest budoucího vývoje jaderné energetiky jsou desítky, čemuž odpovídá i množství nových projektů. Americký think tank Third Way vytvořil report monitorující většinu nových jaderných projektů v Severní Americe.

Third Way se zaměřilo pouze na USA a Kanadu a nalezlo více než 50 společností s financováním v řádech desítek miliard Kč, zejména ze soukromých zdrojů. Mezi společnostmi jsou mladé startupy na začátku vývoje, ale i zavedené společnosti podporované respektovanými investory jako je například Bill Gates. Mezi cíle těchto reportů patří získání podpory a pozornosti vlády, lepší orientace pro potenciální soukromé investory a zpřehlednění situace na takto fragmentovaném trhu.

Společnými vlastnostmi většiny pokročilých jaderných projektů jsou zejména nižší náklady na výstavbu a provoz, vyšší inherentní bezpečnost v případě havárií, nižší tvorba radioaktivních odpadů nebo dokonce využití současného vyhořelého jaderného paliva, kterého jsou jenom v USA tisíce tun. V současnosti je v USA v provozu kolem 100 jaderných reaktorů. Všechny bez výjimky jsou lehkovodní jaderné reaktory. Jsou to varné nebo tlakovodní reaktory a pokrývají zhruba 20 % celkové spotřeby elektřiny v USA. Nové pokročilé reaktory mají využít dvou stávajících hlavních výhod jaderných zdrojů:

  • bezemisní výroba energie
  • stabilní předvídatelná produkce

Navíc k tomu přidají flexibilitu provozu, nižní náklady, vyšší bezpečnost apod.

Mapa společností vyvíjející pokročilé jaderné reaktory v USA a Kanadě zdroj: ThirdWay

Čtyři hlavní trendy

Autoři studie popsali čtyři hlavní trendy spojující jednotlivé projekty:

  • Množství a lokalita – množství vyvíjených konceptů je překvapivé. Nejsou vyvíjeny pouze v jedné oblasti v USA. Jak je vidět z mapy projektů, společnosti jsou rozmístěny po celých Spojených státech.
  • Různá velikost a fáze vývoje – mezi společnostmi se nachází malé univerzitní projekty podporované soukromým kapitálem, ale i velké a bohaté nadnárodní korporace.
  • Použité technologie – jak bylo zmíněno v úvodu, všechny současné americké reaktory jsou chlazené a moderované lehkou vodou. Nové reaktory pracují s množstvím nových materiálů jako tekuté kovy, tekuté soli, plyny apod.
  • Prosazování fúze – všechny současné jaderné reaktory vyrábějící elektrickou energie jsou štěpné. Vývoj fúzních reaktorů ovšem nestojí v pozadí a některé společnosti vsadily právě na vlastní technologie fúzních reaktorů. Je ovšem nutné poznamenat, že vývoj těchto typů reaktorů je několikanásobně složitější než v případě štěpných reaktorů.

Vyvíjené reaktory

Mezi nalezenými projekty je 10 společností, které se zabývají fúzními reaktory. Ty budou rozebrány v dalším článku. Dále se ve výčtu objevuje jedna společnost vyvíjející pokročilé jaderné palivo – Lightbridge. Dále je ve vývoji 5 tzv. jaderných baterií nebo RTG generátorů. Ty jsou v současnosti využívané zejména ve vesmíru k napájení sond a dalších zařízení vyžadujících dlouhodobý stabilní zdroj energie. Lze je však využít i na jiné aplikace jako zdroje energie v odlehlých oblastech, na vojenských základnách apod.

Další velkou skupinou jsou malé modulární reaktory. Typickým velmi známým příkladem je reaktor NuScale, jehož vývojáři již požádali o licencování amerického regulátora. Kromě NuScale je ve vývoji ještě minimálně 5 dalších malých modulárních reaktorů.

Poslední skupinou jsou pokročilé reaktory. Ty lze rozdělit na reaktory s tekutými solemi (7 projektů), rychlé reaktory chlazené tekutými kovy (10 projektů), vysokoteplotní plynem chlazené reaktory (5 reaktorů), reaktory s kulovým ložem (2 projekty) a jeden projekt nadkritického reaktoru chlazeného pomocí CO2.

Seznam reaktorů vyvíjených v Severní Americe, které zmapovala společnost ThirdWay v roce 2016

Seznam reaktorů vyvíjených v Severní Americe, které zmapovala společnost ThirdWay v roce 2016. Zdroj: ThirdWay

Pokroky v konstrukčním řešení

V čem spočívá pokročilost nových reaktorů? Obecné výhody těchto reaktorů byly uvedené již výše. Je velmi složité generalizovat výhody všech typů dohromady, téměř každý má svá specifika a také výhody oproti dalším typům. Je však třeba také zdůraznit, že pokročilé typy nepřináší pouze benefity, ale jsou s nimi spojeny také různé komplikace a problémy, které je třeba vyřešit.

Následující tabulka shrnuje základní parametry tří hlavních skupin reaktorů. Lehkovodní reaktory jsou v současnosti používané (jde například i o Temelín nebo Dukovany). Jednotlivé charakteristiky se mohou lišit v závislosti na konkrétním typu.

 Lehkovodní reaktoryMalé modulární reaktoryPokročilé reaktory
Základní konstrukceLehká voda jako chladivo a moderátor, uran jako palivo.Většina se podobá lehkovodním reaktorům, jsou však díky velikosti jednodušší.
VelikostTypicky mezi 800 MWe až 1600 MWePod 300 MWeOd 2 MWe po 1200 MWe
Náklady na výstavbu (dolarů/kWe instalovaného výkonu)2600 – 6600; průměr kolem 4000Mezi 3200 – 16300; průměr kolem 4000Mezi 2500 – 3900; jde pouze o odhady
Čas výstavby4,5 – 6 let1,5 – 2,5 let1 – 5 let v závislosti na typu
Vyhořelé jaderné palivo (MT/rok)Kolem 2033,60,5 – 1, lze dokonce spotřebovat
ProvozOperátoři reaktorů musí zasahovat v průběhu havárií.V závislosti na typu jsou akce operátorů nutné.Většina by měla být inherentně bezpečná. Bez jakýkoliv akcí operátorů by byl reaktor bezpečný.
Riziko proliferaceVyužívá obohacený uran do 5%Je třeba více uranu; obohacení podobnéLze využít obohacený, ochuzený uran nebo i vyhořelé palivo.

Další vývoj

První studie zabývající se touto tématikou byla publikována v roce 2015. Autorům se podařilo později zapojit americké politiky v čele s DOE (Ministerstvo energetiky). Studie byla aktualizována na podzim minulého roku a objevilo se v ní už jen 48 společností. Ve výčtu je nyní více společností pracujících na fúzních reaktorech. Některé firmy ukončily svou činnost, jiné naopak vznikly.

Americké ministerstvo energetiky vytvořilo (nejen na základě této studie) nové programy podporující vývoj pokročilých jaderných projektů. Několik uvedených společností získalo financování na dalších roky a některé dokonce požádaly o licenci a jsou blízko k výstavbě. Uvedený výčet se zároveň částečně překrývá s iniciativou GEN IV, což je mezinárodní program zaměřený na vývoj reaktorů čtvrté generace. K vývoji nových technologií proto nedochází pouze v amerických soukromých firmách, ale ve výzkumných organizacích na celém světě včetně České republiky.

Aktualizovaná studie za rok 2017 bude dostupná v řádu několika měsíců, neočekávají se však drastické změny, protože díky jasnějšímu financování se situace v této oblasti stabilizovala. Mezitím probíhají v USA také různé kampaně bojující proti předčasnému odstavování jaderných elektráren a podpoře nových reaktorů.

Jednou z posledních aktivit je také vydání filmu The New Fire (Nový oheň). Jde o film od známého režiséra Davida Schumachera zabývající se právě vývojem pokročilých jaderných reaktorů, který měl premiéru v polovině října. Velká část společností uvedená v seznamech výše se v tomto filmu objevuje.



2 odpovědí na Pokročilé jaderné reaktory v Severní Americe

  1. Dušan Král napsal:

    Chtělo by to trochu obšírnější článek, ale je rozhodně dobře, že běží tolik projektů. Ať se to některým líbí nebo ne, tak jaderná energie je budoucnost lidstva. Štěpení je pouze přechodný stav než ovládneme fúzi i když ještě po desítky let budou oba způsoby fungovat vedle sebe. Fandím i obnovitelným zdrojům a rozvoji skladování elektřiny, ale to prostě ve vzdálenější budoucnosti není řešení vysoce energeticky náročných aplikací a jestli se budou postupně elektrifikovat další a další obory lidské činnosti, což se časem nepochybně budou, tak koncentrovaný baseload nebude vůbec na škodu…

    • Petr napsal:

      Nevidím tam nic zajímavého, parametry malých reaktorů mě vyloženě zklamaly.

      3+ superbezpečná generace se už staví všude možně, akorát že levně je dokáží jen Rusko a Čína.
      Elektrárny na vyhořelé palivo využijí jen velké země se zbraněmi a Rusko je v nich zase zdaleka nejdál.
      A vysokoteplotní jaderky pro použití i v ocelárenském a chemickém průmyslu nasadí nejdříve Čína.

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *