Tým vývojářů HTMR-100 plánuje nasazení reaktoru v Jižní Africe

Vysokoteplotní reaktory mají potenciál pro nasazení v Jihoafrické republice. Společnost Stratek Global doufá ve výstavbu demonstračního reaktoru HTMR-100 s palivem TRISO umístěným v pebble bed loži. Zařízení má stavět na jihoafrickém výzkumu malých modulárních reaktorů.

Jihoafrický program vývoje Modulárního Reaktoru Pebble Bed (PBMR) měl vyvíjet malý vysokoteplotní reaktor využívající grafitové koule vyplněné uranem, tzv. palivo TRISO. Aktivní zónu navržené koncepce chladí helium. Předností vysokoteplotního reaktoru je kromě produkce elektřiny také produkce vysokopotenciálního tepla pro průmyslové účely. Grafitové palivo TRISO dodává aktivní zóně vysokou míru inherentní a pasivní bezpečnosti. Takové vlastnosti zajišťují bezpečnost systému bez nutnosti zásahu operátora.

Vysokoteplotní reaktory založené na grafitovém palivu TRISO jsou dobře prozkoumanou a ověřenou technologií. Jižní Afrika pracuje na projektu PBMR od roku 1993. V roce 2010 vláda oficiálně oznámila své rozhodnutí nepodporovat déle tento projekt. Ten byl následně přesunut do údržby, aby bylo udrženo duševní vlastnictví a aktiva projektu, a projekt se tak mohl kdykoliv znovu rozjet.

Řez jaderným reaktorem, většina bloku je umístěna pod zemí. Zdroj: Stratek Global

Podle generálního ředitele společnosti Stratek Global jsou zkušenosti a historická hodnota programu významné. Projekt vláda pozastavila na začátku pilotní fáze, kdy bylo do projektu zapojeno na 2000 pracovníků. Nyní plány na vysokoteplotní reaktor opět ožívají. Společnost doufá ve výstavbu první elektrárny s reaktorem HTMR-100 do 5 let. Jižní Afrika již vyrobila i své vlastní palivo TRISO.

Vzhledem k tomu, že reaktor o elektrickém výkonu 35 MW je relativně malý a celá elektrárna nezabírá větší plochu, než je plocha fotbalového hřiště, může být tento koncept nasazen v mnoha lokalitách. Lokality využitelnosti tohoto konceptu zahrnují průmyslové aplikace, dodávky procesního tepla či odsolování mořské vody.

Jaderné palivo TRISO je velice odolné. Koule (průměr přibližně 6 cm) paliva TRISO může spadnout na betonovou zem a neponičí se. Díky tomu se snižují náklady na transport paliva na dlouhé vzdálenosti po cestách, na kterých jsou výmoly a nerovnosti.

HTMR-100 má významný potenciál pro země s nedostatkem chladicí vody. Jižní Afrika plánuje výstavbu 2500 MWe v nových jaderných zdrojích. Do těchto plánů již země zahrnuje výstavbu demonstračního malého modulárního reaktoru HTMR-100.

Rozdíly HTMR-100 a PBMR

Mezi koncepcemi PBMR (vyvíjenou Jižní Afrikou) a HTMR-100 je několik rozdílů. Jedním z rozdílů je i teplota chladiva z reaktoru, která je u HTMR-100 o přibližně 200 °C nižší a dosahuje pouze 750 °C. Toto rozhodnutí bylo učiněno z důvodu snížení inženýrských překážek a požadavků na materiály reaktoru. Díky tomu bude koncepce cenově dostupná a postavitelná.

Druhým důležitým rozdílem je sdílení tepla mezi primárním a sekundárním okruhem. Reaktor PBMR využívá přímý heliový cyklus, kdy ohřáté helium pohání plynovou turbínu. Koncepce HTMR-100 předává teplo do sekundárního okruhu a vyrobená pára pohání parní turbínu, či dodává teplo výměníku pro dodávky procesního tepla. Vývojáři zvolili jiný koncept zejména kvůli lepší dostupnosti komponent, jako je tepelný výměník, či parní turbína. Díky tomu bude vývoj a výstavba zařízení mnohem rychlejší a cenově dostupnější.

Jaderná energetika v Jižní Africe

Dva jaderné bloky elektrárny Koeberg jsou jedinými jadernými bloky v Africe a produkují pouze 5 % jihoafrické spotřeby elektřiny. Od let 1984 a 1985 dodávají elektřinu dva bloky o jednotkovém výkonu 900 MWe. Projekt počítal s životností bloků 40 let, ale provozovatel elektrárny, společnost Eskom, požádala místní dozorný orgán o prodloužení provozu o 20 let až do roku 2045.