Jaderná energetika v roce 2022 – poznamenaná invazí Ruska na Ukrajinu

Invaze Ruska na Ukrajinu dramaticky ovlivnila dostupnost plynu a jeho cenu v Evropě. Ještě více se tak zrychlil příklon k jaderné energetice v řadě států Evropské unie. Francie se vrátila k budování energetického mixu postaveného na jaderných a obnovitelných zdrojích. Nové bloky chtějí stavět Polsko, Nizozemí, Švédsko, Česko a celá řada dalších států. Evropská unie potřebuje obnovit své kompetence v oblasti jaderných technologií, kde ji Čína a Rusko výrazně předběhlo.

O změnách pohledu společnosti v Evropské unii na jadernou energetiku se psalo už v minulém přehledu. Ruská invaze na Ukrajinu 24. února 2022 tento proces dramaticky urychlila. Ještě intenzivněji se ukázalo, že bez jaderné energetiky svou závislost na fosilních zdrojích těžko můžeme významněji omezit. Dokonce Německo, které si svou Energiewende vytvořilo extrémní závislost na ruském plynu, odložilo nakonec odstavení svých posledních tří jaderných reaktorů do dubna 2023, aby překonal nastupující zimní období na přelomu roku.

V Evropě došlo k ještě jedné významné tendenci, kterou je prodlužování provozování jaderných zdrojů. Ukazuje se, že některé typy reaktorů mohou být při odpovídající péči provozovány i šedesát a pravděpodobně i více let. Kritický je v tomto případě stav reaktorové nádoby, všechny ostatní komponenty se dají vyměnit.

Blok Olkiluoto 3 konečně začal dodávat elektřinu (zdroj TVO).

Důležitost zmíněné kvalitní péče o zařízení ukazují současné problémy se svary ve Francii. Francie dlouho koketovala s odchodem od jaderných zdrojů a tím, že současné bloky bude po čtyřiceti letech provozu odstavovat. To nepřispívá k tomu, aby provozovatel o bloky pečoval tak, aby se provozovaly dlouhodobě. V březnu a dubnu 2022 byly objeveny při ultrazvukových kontrolách potrubí známky možné koroze na podpůrných systémech u pěti bloků Chinon B-3, Cattenom 3, Bugey‑4, Flamanville 2 a Golfech 1. Jde o svary na systému havarijní dodávky bóru. Podobné problémy se svary se již na přelomu roku 2021 a 2022 objevily u bloků Chooz B1 a B2, Civaux 1 a 2 a Penly 1.

Celkově bylo v polovině roku nutné odstavit, zkontrolovat a případně řešit problémy u dvanácti bloků, ke zmíněným se přidaly ještě Bugey 3 a Flamanville 1. Postupně byla provedena podrobná prohlídka rizikových svarů a v případě potřeby se prováděly opravy. Práce se značně protáhly a některé bloky se budou znovu spouštět až v průběhu roku 2023. Blok Civaux 2 v únoru, Cattenom 3 v březnu a bloky Golfech 1 a Penly 1 až v červnu. Je tak jasné, že ještě nějakou dobu potrvá, než se podaří tyto problémy vyřešit. A ještě více je jasná nutnost intenzivní péče o existující bloky. Podívejme se nejdříve na celkové statistiky a pak na podrobnosti o vývoji jaderné energetiky ve světě v loňském roce.

Přehled spuštěných reaktorů (modře) a odstavené (fialové) v daném roce. Je vidět, že v posledních letech se spouští zhruba stejným počtem reaktorů jako se odstavuje (zdroj WNA).

Přehled statistiky

Současný přehled vývoje jaderné energetiky za uplynulý rok je čtrnáctý v řadě a navazuje na články z minulých let. Poslední část je z roku 2021. Na konci roku 2021, na začátku prosince, bylo 440 reaktorů s výkonem 393,2 GWe a na konci roku 2022 pak 438 s výkonem 394 GWe (údaje ze stránek World Nuclear Association a database PRIS). Ve výstavbě je 58 bloků s výkonem 65 GWe. Jde o hodnoty z konce ledna 2023. Je vidět, že se stále odstavuje a spouští zhruba stejný počet bloků.

V průběhu roku 2022 bylo celkově odstaveno deset bloků. Jak už se psalo v předchozím přehledu, poslední den roku 2021 byly odstaveny tři reaktory v Německu, šlo o Brokdorf ve Šlesvicku-Holštýnsku, Grohnde v Dolním Sasku a Gunremmingen C v Bavorsku. Jak bylo zmíněno, na konci roku nebyly odstaveny poslední tři reaktory v Německu, jde o Neckarwestheim v Badensku-Wűrtenbersku, Esmland v Dolním Sasku a Isar v Bavorsku.

Už v předchozím přehledu se psalo o odstavení bloku Hunterston B-1 ve Velké Británii na konci listopadu 2021. Blok Hunterston B-2 ukončil svou činnost 7.  lednu 2022. Tento grafitem moderovaný a plynem chlazený reaktor AGR pracoval 45 let a celkově vyprodukoval okolo 300 TWh elektřiny. Dne 6. července 2022 byl odstaven další reaktor AGR, jednalo se o Hinkley Point B-2, dne 1. srpna pak byl odstaven Hinkley Point B-1. Oba tak byly v provozu necelých 45 let.

Dne 31. ledna 2023 byl odstaven druhý blok jaderné elektrárny Tihange. Jde o tlakovodní reaktor s výkonem 1008 MWe, který byl v provozu 40 let. Dne 23. září byl odstaven nejstarší belgický jaderný reaktor Doel 3 po čtyřiceti letech provozu.

Dne 31. května byla v Michiganu po padesáti letech provozu odstavena americká elektrárna Palisades s jedním tlakovodním reaktorem o výkonu 805 MWe. Bylo to po padesáti letech provozu. Po odstavení si ji přebírá firma Holtec, která realizuje její likvidaci.

V roce 2022 byl také do kategorie uzavřených bloků převeden indický těžkovodní reaktor Rádžasthán 1 s výkonem 100 MWe, který byl už od roku 2004 v dlouhodobé odstávce.

Vývoj produkce elektřiny z jaderných zdrojů. Je vidět, že v letech 2019 a 2021 bylo vyrovnáno maximum z roku 2006 (zdroj WNA).

Nově se v roce 2022 do provozu dostalo osm bloků. V Číně byl spuštěn reaktor ACPR1000 jako blok Chung-jen-che (Hongyanhe) 6. O spuštění bloku Fu-čching (Fuqing) 6, který je reaktorem Hualong One, se psalo už v minulém přehledu, v roce 2022 se dostal do komerčního provozu. V lednu 2023 začal elektřinu do sítě dodávat blok stejného typu Fang-čcheng-kang (Fangchenggang) 3. V roce 2022 se také rozběhl reaktor Hualong One jako blok Karáčí 3. Do provozu se dostaly dva bloky APR1400 jako blok Sin Hanul 1 v Jižní Koreji a Barakah 3 ve Spojených arabských emirátech. Ve Finsku se spustil reaktor EPR jako blok Olkiluoto 3. Koncem roku se do provozu dostal reaktor VVER440 jako blok Mochovce 3.

Budovat se začalo osm reaktorů, což je stejný počet jako těch spuštěných. Byly to bloky VVER1200 jako Akkuya 4 v Turecku, El Dabaa 1 a 2 v Egyptě, Tchien-wan (Tainwan) 8 a Sü-ta-pao (Xudabao) 4 v Číně. V Číně se pak začaly betonovat jaderné ostrovy reaktorů CAP1000 jako San-men (San-men) 3 a Chaj-jang (Haiyang) 3 a reaktoru Hualong One jako bloku Lufeng 5.

Celkové průměrné roční využití výkonu je v současné době okolo 80 % (zdroj WNA).

Produkce elektřiny z jádra dosáhla v roce 2021 hodnoty 2 653 TWh. Oproti roku 2020, kdy se vyrobilo 2 553 TWh stoupla o 100 TWh. Potvrdilo se tak, že postupné opadnutí epidemie koronaviru vedlo k nárůstu spotřeby elektřiny, a i její produkce z jaderných zdrojů. Téměř se vyrovnala hodnota z roku 2019 i rekordní hodnota z roku 2006. Výroba v roce 2022 bude nejspíše ovlivněna výpadkem v činnosti jaderných elektráren ve Francii a na Ukrajině, takže v tomto roce nejspíše hodnotu z roku 2021 nepřekročí.

Průměrné roční využití výkonu bloku v závislosti na jeho stáří (střední hodnota z let 2017 až 2021). Ukazuje se, že lze reaktory provozovat déle než padesát let bez ztráty spolehlivosti (zdroj WNA).

Pohled na jadernou energetiku v Evropě se dramaticky změnil

Změna pohledu na provoz existujících bloků v Evropě byla v minulém roce dramatická. Celá řada států se rozhodla odstoupit od rychlého odchodu od využívání jaderných zdrojů a prodloužit provozování svých jaderných reaktorů. Belgie se tak rozhodla prodloužit provozování dvou nejmladších jaderných bloků Doel 4 a Tihange 3 o 10 let. Tedy místo do roku 2025 do roku 2035. Nyní se dokonce začalo jednat o možnosti prodloužit provoz tří dalších starších belgických reaktorů o dva až tři roky, tedy zhruba do roku 2027. Důvodem je i to, že ty dva novější reaktory bude potřeba právě kolem roku 2025 odstavit a připravit na dalších deset let provozu. Ty starší reaktory by umožnily překlenout toto období.

Velice důležitým úkolem je udržení existujících bloků co nejdéle bezpečně v provozu. Z tohoto hlediska je pro nás zajímavou událostí žádost finské firmy Fortum o prodloužení provozní licence u reaktorů Loviisa 1 a 2 do roku 2050. Znamenalo by to provozování plných sedmdesát let. Jde o reaktory VVER440, které byly uvedeny do provozu v letech 1977 a 1981. Současná licence je platná do let 2027 a 2030. Pro nás jsou zkušenosti s provozováním této elektrárny velice cenné. Jde o reaktory, které máme v Dukovanech, jen jsou v provozu déle. Do této elektrárny byly v rámci posilování její bezpečnosti přepraveny tři dieselové agregáty z odstavené německé elektrárny Krümmel. Jsou určeny pro zajištění elektřiny pro areál v případě výpadku. Že je možné bezpečné a spolehlivé provozování jaderných zdrojů šedesát i více let, naznačuje i to, že roční využití výkonu se s věkem reaktoru nemění a zůstává okolo 80 %.

Celá řada bloků v Evropě nyní žádá o licence na provozování 60 let, jde například o slovinskou jadernou elektrárnou Krško, která by tak byla provozována do roku 2043. O prodloužení provozu svého jediného jaderného bloku Borsele a výstavbě nových uvažuje i Nizozemí. Zatím by chtěli postavit dva jaderné bloky právě v lokalitě Borsele. Zahájení výstavby by mělo být v roce 2028. O prodloužení provozování tří bloků elektrárny Forsmark a dvou elektrárny Ringhals až na osmdesát let uvažuje i Švédsko. I to zvažuje výstavbu nových reaktorů.

Francie zrušila plány snížit podíl výroby elektřiny z jaderných zdrojů na 50 %. Připravuje výstavbu nových reaktorů. Stavět chce šest bloků EPR2 a zváží výstavbu ještě dalších osmi. K zahájení výstavby prvního z nich by mělo dojít v roce 2028 a do provozu by se měl dostat v roce 2035. Zároveň chce Francie využít i malé modulární reaktory. Důležitým úkolem je prodloužení doby provozování současných reaktorů na 50 i více let.

Staveniště elektrárny Hinkley Point C (zdroj EDF).

Třetí blok jaderné elektrárny Mochovce na Slovensku dostal 24. ledna 2022 předběžné povolení ke spuštění reaktoru a do konce března se přijímaly veřejné komentáře k tomuto rozhodnutí, dne 25. srpna pak slovenský úřad pro jadernou bezpečnost potvrdil povolení k zahájení spouštění a 19. září bylo dokončeno zavezení paliva. K rozběhnutí štěpné řetězové reakce došlo 22. října 2022. Nejdříve proběhly testy při minimálním výkonu, ten pak postupně rostl na 2 % nominálního výkonu. V polovině ledna 2023 dostal blok povolení přejít od fyzikálního spouštění k elektrickému a výkon se zvýšil na 5 % nominálního výkonu. Dne 31. ledna 2023 tak blok Mochovce 3 dodal do sítě první elektřinu, blok se totiž dostal na 20 % svého nominálního výkonu. Před polovinou února 2023 už běžely obě turbíny bloku. Slovensko se tak stává státem s nízkoemisní produkcí elektřiny.

Třetí blok jaderné elektrárny Mochovce začal dodávat elektřinu do sítě (zdroj Slovenské elektrárne).

Dopady invaze Ruska na Ukrajinu na projekty výstavby reaktorů VVER1200 v Maďarsku a ve Finsku byly velmi různé. Finský projekt elektrárny Hanhikivi byl ze strany Finska odvolán. Je otázka, jak se takový postup bude právně řešit a jaké bude mít dopady. Ještě otevřenější je otázka, jaká bude budoucnost staveniště.

Projekt výstavby dvou bloků VVER1200 v druhé fázi elektrárny Pakš pokračuje, koncem srpna 2022 obdržel povolení k výstavbě. Již v září se začalo se zemními pracemi a připravuje se zahájení betonáže jaderného ostrova, ke kterému by mělo dojít v roce 2024. Maďarsko se s Ruskem dohodlo na urychlení tohoto projektu. Turbíny bude dodávat firma General Electric. Budování Pakš II tak plánují dokončit v roce 2030.

Podrobný rozbor výstavby zdrojů a novinek v Evropě a v dalších částech světa je v dlouhém článku na Oslovi. V dalších částech tohoto článku se podíváme na novinky v oblasti uzavření palivového cyklu a malých modulárních reaktorů. Zde se podívejme ještě na jednu oblast.

Využití jaderných zdrojů pro dodávky tepla

Při cestě za snížením emisí se stále více podporuje využití tepla z existujících bloků. V elektrárně Tchien-wan (Tianwan) se realizoval první čínský projekt na dodávky průmyslového tepla z jaderného bloku. Pára produkovaná bloky 3 a 4, které jsou typu VVER1000, bude využívána v komplexu „Lianyungang Petrochemical Industry Base“. Budovaný parovod by měl dodávat 4,8 milionů tun páry ročně a dokončen má být v roce 2023.

Centrální vytápění se dokončoval i v jaderné elektrárně Chung-jen-che, Ten bude dodávat horkou vodu do stejnojmenného města, které je zhruba 10 km od ní. Zásobovat bude zhruba 20 000 obyvatel.

Velký projekt vytápění se připravuje i pro využití tepla z jaderné elektrárny Chaj-jang. Délka horkovodů by měla dosáhnout až 120 km a zásobovat by se teplem mělo až milión obyvatel. Projekt by měl být dokončen už v roce 2023.

Ani u nás nechceme v této oblasti zaostávat. Blíží se dokončení horkovodu z Temelína do Českých Budějovic. Na začátku prosince 2022 chybělo z celkových 26 km dokončit pouze 4 km.

Využití tepla z elektrárny Dukovany je aktuální díky rozhodnutí o výstavbě nového reaktoru v Dukovanech. Ten zaručuje, že Jaderná elektrárna bude v provozu řadu desetiletí. V roce 2022 se tak realizovala řada jednání a studií o možnosti výstavby horkovodu z Dukovan do Brna. Připravuje se výkup pozemků na trase horkovodu, který bude 42 km dlouhý. Na brněnskou horkovodní soustavu by se připojil na čerpací stanici Bosonohách. Dokončena by mohla být v roce 2030.

Práce na vybudování parovodu z elektrárny Tchien-wan (zdroj CNNC).

Závěr

V současnosti probíhá v evropské energetice, a zvláště té jaderné, zlomové období. Poslední zimy a ruská invaze na Ukrajinu jasně ukázaly, že bez jaderných zdrojů přechod k nízkoemisní energetice není možný. Německá Energiewende a ideologická kampaň zelených protijaderných aktivistů vedla k extrémní závislosti evropské, a zvláště německé, energetiky na zemním plynu z Ruska. Je vysoce pravděpodobné, že podobně jako ropná krize povede i současná energetická krize k renesanci jaderné energetiky v Evropě. Že je přechod k nízkým emisím pomocí kombinace jaderných a obnovitelných zdrojů možný a úspěšný, ukazuje Francie, Švédsko a také náš soused Slovensko.

Řada evropských států odstupuje od vypínání svých fungujících jaderných reaktorů a přechází ke snaze je udržet v provozu šedesát i více let. Současné nejstarší jaderné bloky v provozu už fungují 53 let. Získávají se tak první zkušenosti z šesté desítky let jejich života. A potvrzuje se, že se jejich spolehlivost s věkem neklesá. Střední hodnota ročního využití výkonu zůstává okolo 80 %. To jsou povzbuzující fakta. Zároveň historie se svary u francouzských bloků ukazuje, že je potřeba věnovat provozovaným blokům odpovídající péči. Připomeňme, že jde o bloky mladší než čtyřicet let.

Zajištění provozu evropských bloků nejméně šedesát let a až osmdesát je velmi důležité, protože velká většina z nich se už blíží nebo i překročila dobu provozu čtyřicet let. Prodloužení jejich využívání o dalších dvacet nebo i více let umožní postavit jejich náhradu i navýšení jaderného výkonu.

To se týká i české jaderné elektrárny Dukovany a v budoucnu i Temelína. V případě využívání ruských jaderných reaktorů je důležité být po invazi Ruska na Ukrajinu při jejich údržbě a zásobování palivem nezávislí. To by mělo být postupně vyřešeno. Dnes má Temelín zásoby paliva na dva a Dukovany na tři roky. Palivo pro elektrárnu Temelín pak budou od roku 2024 dodávat dva dodavatelé, Framatom a Westingouse. Frima Westinghouse předpokládá, že společně se španělskou firmou Enusa začne dodávat jaderné palivo pro reaktory VVER-440 v roce 2024.

Řada evropských států plánuje obnovu svého parku jaderných zdrojů a existují země, jako třeba Polsko, které pracují na výstavbě svých prvních jaderných elektráren. Kromě plánů na výstavbu velkých bloků III. generace se intenzivně připravuje využívání malých modulárních reaktorů. Klíčové pro realizaci tohoto úkolu je obnova kompetencí Evropské unie v těchto technologiích. To platí i pro naši republiku.

U nás se oficiálně začalo výběrové řízení na výstavbu jednoho bloku III. generace v Dukovanech s nezávaznou opcí na další blok v Dukovanech a dva v Temelíně. Tři uchazeči dodaly své nabídky a ty se nyní posuzují. Jde o reaktor AP1000 firmy Westinghouse, reaktor EPR od firmy EDF a jihokorejský reaktor APR1400. Je třeba zmínit, že u francouzského a jihokorejského reaktoru půjde o jeho zmenšenou verzi. Česká republika zároveň vybrala místo pro první malý modulární reaktor v lokalitě Temelín a pracuje se na výběru lokalit pro jeho masivnější nasazení.

Podobná situace je v celé řadě evropských států. Je tak naděje, že i v Evropě dojde k renesanci jaderné energetiky, která již intenzivně probíhá v Číně. V současné době je počet uzavíraných a spouštěných bloků zhruba v rovnováze a výroba elektřiny z jádra vyrovnává historická maxima z roku 2006. V minulém roce sice vlivem letošních problémů s francouzskými bloky i omezením produkce jaderných zdrojů na Ukrajině byla situace s celkovou výrobou elektřiny z jaderných zdrojů o chlup horší, ale v následujících letech se dá čekat další nárůst produkce jaderné elektřiny.

Jaké dopady bude mít na jadernou energetiku invaze Ruska na Ukrajinu a zapojení Rosatomu do ní, je velmi otevřena. Je velice pravděpodobné, že to povede k omezování spolupráce s touto firmou. Vzhledem k tomu, že ruské jaderné technologie jsou na světové špičce, bude to mít určitě na jadernou energetiku vliv.

V následujícím desetiletí se pak postupně ukáže, jak jsou úspěšné reaktory III. generace, jejichž podíl překročí 10 % a bude rychle růst. Stejně tak se uvidí, zda malé modulární reaktory potvrdí naděje, které jsou do nich vkládané. Lze doufat, že se i s pomocí jaderných zdrojů podaří Evropské unii překonat energetickou krizi a realizovat postupně přechod k nízkoemisním zdrojům. V tomto ohledu je důležité, aby energetika nebyla ovládána ideologickými aktivisty, ale byla postavena na znalostech a racionálních faktech.

Přednáška „Česko a nízkoemisní energetika" pro konferenci Vize Česka v Táboře.