Kolik stojí likvidace vysloužilé jaderné elektrárny? - 1. část

V materiálech protijaderných aktivistů se často objevuje argument, že se zatím nedokončila likvidace žádného vysloužilého jaderného reaktoru. To ovšem není pravda. Je tak zajímavé se podívat na reálnou situaci v této oblasti.

Otázka likvidace jaderné elektrárny po ukončení její činnosti a finančního zajištění tohoto procesu je velice vážným tématem. Stejně tak i zajištění likvidace dosluhujících mořských větrných farem o rozloze desítek kilometrů čtverečných, rozlehlých polí fotovoltaických elektráren, mezikontinentálních ropovodů či plynovodů nebo následků uhelné těžby či těžby uranu. Je zde značný prostor pro seriózní diskuzi.

Ohledně náročnosti likvidace jaderných elektráren i její ceny je v současnosti již řada zkušeností. Je sice pravda, že většina doposud postavených reaktorů je stále v činnosti, ovšem nemálo z nich už bylo odstaveno. Pro shrnutí současného stavu lze nahlédnout například do přehledu WNA (Světové jaderné asociace). Tam je uvedeno, že v současné době skončil provoz již na 115 komerčních reaktorech, 48 experimentálních a prototypových reaktorech a přes 250 výzkumných reaktorech a u několika závodů pro výrobu paliva.

Při vyřazování jaderných bloků lze zvolit tři přístupy. Buď se zahájí v krátkém čase, nebo se blok po vyvezení jaderného paliva a částečného odstranění nepotřebného zařízení a dekontaminaci zakonzervuje. Pak se čeká několik desítek let na pokles aktivity a vyřazování se odloží. Poslední možností je zaplombování. V případě úplného vyřazení se často neuvolňuje areál celý. V situaci, že se vyhořelé palivo neodváží na recyklaci nebo do jiného meziskladu a musí se počkat na vybudování trvalého úložiště vyhořelého paliva, zůstává v části původního areálu suchý mezisklad pro kontejnery s palivovými soubory. Jednodušší bývá, když se předpokládá další průmyslové využití areálu a nejde o uvedení do stavu zelené louky.

Do roku 2016 už bylo zlikvidováno úplně 17 komerčních nebo prototypových reaktorů, na vyřazení dalších 50 se pracuje. Dalších 50 je v bezpečném režimu a čeká na pokles aktivity, u nich likvidace proběhne později. Tři jsou pak zaplombovány a u zbývajících ještě o postupu nebylo rozhodnuto.

Průběh vyřazování jaderné elektrárny

Většina částí elektrárny se neaktivuje vůbec nebo je radioaktivní jen velmi slabě. Nejaderná část se likviduje stejně jako u jiných elektráren a průmyslových zařízení. Takže tam jsou velmi široké zkušenosti a asi těžko lze čekat větší nejistoty v odhadech nákladů. Slabě aktivní kovové části (třeba některé části chladicího systému nebo parogenerátory) se dají využít po přetavení pro výrobu zařízení pro nové jaderné elektrárny nebo kontejnerů pro jaderný odpad nebo vyhořelé palivo. Většina zařízení, hlavně kovových části tak lze recyklovat. Musíme si uvědomit, že 99 % radionuklidů vzniklých při provozu je právě ve vyhořelém palivu. V ostatních částech je jen méně než jedno procento. A navíc se jedná o radionuklidy relativně krátkodobé, takže tento jaderný odpad nemusí ve většině případů do trvalého úložiště. Tomu, aby tomu tak bylo, se podřizuje i výběr konstrukčních materiálů.

Vysoce radioaktivní části, kterých je jen malá část, je třeba přepracovat a uložit do úložiště. Ukazuje se, že plnou likvidaci jaderné elektrárny lze provést rychle, úspěšně, ekonomicky a ekologicky s recyklací většiny kovových částí. Ve světě existuje řada příkladů. Jak rostou zkušenosti, tak se spíše ukazuje, že v některých případech je likvidace i levnější než se předpokládalo. Ovšem u jiných to může být i naopak. Zvyšování cen, na které se někdy poukazuje, je často dáno hlavně inflací. Cena také závisí na tom, zda provádíme likvidaci na zelenou louku, či se areál využije pro další průmyslové účely a nemusí se bourat třeba administrativní budovy, chladící věže či jiné využitelné části. Srovnávání ceny stavby a likvidace jaderné elektrárny, které jsou od sebe časově dost hodně vzdálené, jsou trochu zavádějící. Ale alespoň řádově se jedná o sumy srovnatelné, přičemž cena likvidace je pří použití cen očištěných o inflaci i výrazně nižší.

V převážné většině států (i u nás) je za likvidaci jaderného bloku zodpovědný provozovatel a povinně na ni musí ukládat finance získané z prodeje elektřiny z něj. Vzhledem k tomu, že u jaderných elektráren se jedná o silné investory a firmy, které v energetice fungují dlouhodobě, je zde daleko vyšší pravděpodobnost, že vše bude z tohoto hlediska v pořádku, než třeba u elektráren fotovoltaických či větrných, kdy bývá často provozovatel společnost s ručením omezeným. Pochopitelně, než se z areálu odstraní veškerá radioaktivita, je pod neustálým dozorem úřadu pro jadernou bezpečnost.

Příklady zlikvidovaných bloků

Ukončená vyřazování se týkají úplně nejstarších bloků. S likvidaci se nespěchá, aby radioaktivita co nejvíce poklesla. Příkladem dokončeného procesu je německý blok Kahl s výkonem 15 MWe nebo japonský reaktor Tokai 1. V USA už byla úplná likvidace dokončena například u bloků Shippingport, Fort St. Vrain a Haddam Neck. Rozřezání velkých kovových radioaktivních kusů často probíhá pod vodou, která záření odstíní, takže to není zase tak velký problém. Podívejme se na některé příklady podrobněji.

Vyřazování v Japonsku a USA

Jak bylo zmíněno, v Japonsku se podařilo úplně zlikvidovat blok Tokai 1. Jednalo se o grafitem moderovaný a plynem chlazený reaktor typu Magnox s výkonem 159 MWe, který začal dodávat elektřinu v roce 1966 a pracoval do roku 1998. Všechny palivové soubory byly vyvezeny do roku 2001. Pak se začalo rozebírat postupně vybavení strojovny, zavážecí zařízení a parogenerátory. Od roku 2011 se pak demontoval samotný reaktor a posléze se přikročilo k demolici budov. Na zelenou louku se areál přeměnil do roku 2018. Náklady byly zhruba 960 milionů euro.

Značné zkušenosti s vyřazováním energetických jaderných bloků mají Spojené státy. Zde se vyhořelé palivo nerecykluje a zatím se nezačalo pro ně ani stavět trvalé úložiště. Proto se u jaderných elektráren, které se úplně zlikvidovaly, většinou malá část jejich plochy neuvolňuje a je na ní suchý mezisklad s kontejnery s vyhořelým palivem. Počet energetických jaderných bloků, u kterých bylo vyřazování ukončeno, už přesáhl první desítku a u řady dalších se na jejich likvidaci pracuje. Ukažme si některé příklady.

Americká jaderná elektrárna Shippingport byla první jaderná elektrárna ve Spojených státech. Reaktor využíval během své operační doby tři různé aktivní zóny. První využívala vysoce obohacený uran obklopený blanketem z přírodního uranu. Druhá byla podobná, jen s vyšším výkonem. Ve třetí se v blanketu místo přírodního uranu umisťovalo thorium a testovaly se možnosti thoriového cyklu. Reaktor s výkonem 60 MWe byl v provozu od roku 1957 do roku 1982. Rozebírání zařízení začalo v roce 1985. V roce 1988 pak byla vcelku odvezena reaktorová nádoba s biologickým stíněním o hmotnosti 956 tun. Areál byl dekontaminován a uklizen. Celé vyřazení tohoto bloku stálo sumu odpovídající 90 milionům euro.

Jde o první příklad likvidace reaktoru. V tomto případě šlo o malý reaktor, další už však byly větší klasické reaktory. Jako první zmiňme jedinou jadernou elektrárnu v Coloradu Fort St. Vrain. Zde šlo o prototypový vysokoteplotní plynem chlazený reaktor. Chladícím plynem bylo helium. Jeho výkon byl 330 MWe a elektřinu začal dodávat v roce 1979. Provoz probíhal do roku 1989, kdy se reaktor z ekonomických důvodů uzavřel. Vyřazování a vyvezení paliva bylo dokončeno v roce 1992. Od té doby se areál využívá pro plynovou elektrárnu využívající velkou část původního zařízení. Náklady na likvidaci dosáhly sumy odpovídající 180 milionům euro.

Na zelenou louku se podařilo zlikvidovat jadernou elektrárnu Big Rock Point v Michiganu. Zde šlo zase o menší, tentokrát varný reaktor o výkonu 67 MWe. V provozu byl od roku 1962 do roku 1997. Reaktorová nádoba byla odvezena v roce 2003. Celý areál byl uvolněn, kromě malé plochy, kde je v suchém meziskladu osm kontejnerů s vyhořelými palivovými soubory, které čekají na trvalé úložiště. Vyřazení si vyžádalo zhruba ekvivalent 360 milionů euro.

Yankee Rowe byla elektrárna s tlakovodním reaktorem s elektrickým výkonem 185 MWe, který byl v provozu mezi léty 1960 až 1992. Roční využití výkonu bylo 74 %. Byla to jedna z úplně prvních komerčních jaderných elektráren v USA. Likvidace byla dokončena v roce 2007. Vyhořelé palivo je v suchém přechodném úložišti na místě původní elektrárny.

Maine Yankee měla tlakovodní reaktor s výkonem 900 MWe, který byl v provozu od roku 1972 do roku 1996 s ročním využitím výkonu 68 %. Likvidace probíhala od roku 1997 do roku 2005. Reaktorová nádoba byla odvezena v roce 2003. Demolice kontejnmentu proběhla v roce 2004. Plocha pak byla úplně uvolněna. Výjimkou je 5 ha, kde je umístěn suchý mezisklad pro vyhořelé palivo. Vyřazení proběhlo v plánovaných termínech a za cenu zhruba 460 milionů euro.

Connecticut Yankee byl také tlakovodní reaktor s výkonem 582 MWe, který byl v provozu od roku 1968 do roku 1997. Likvidace začala v roce 1998 a demolice kontejnmentu proběhla v červenci 2006. Kromě dvouhektarové plochy využívané jako suchy mezisklad pro vyhořelé palivo byl celý zbývající areál uvolněn.
Jaderná elektrárna Trojan byla jediná v Oregonu. Její tlakovodní reaktor poskytoval výkon 1095 MWe. Elektřinu začala dodávat v roce 1975 a provozována byla do roku 1992. Všechno vyhořelé palivo bylo do roku 2003 transportováno v kontejnerech do suchého meziskladu. Reaktorová nádoba byla přepravena do přechodného úložiště v Hanfordu. Proběhla dekontaminace a úklid. Demolice chladící věže se realizovala v roce 2006. Poté probíhaly demolice zbývajících budov. Náklady na vyřazení představovaly zhruba sumu odpovídající 280 milionů euro.

Elektrárna Rancho Seco v Kalifornii měla jeden tlakovodní reaktor s výkonem 913 MWe. Do provozu byla uvedena v roce 1975 a dodávala elektřinu do roku 1989, kdy byla na základě výsledku referenda uzavřena. Jaderný blok byl nahrazen kombinací zemního plynu a fotovoltaiky. Veškeré vybavení související s jadernou výrobou elektřiny bylo demontováno a budovy i areál dekontaminovány. Téměř celá plocha, tedy 32 ha, byla v roce 2019 uvolněna. Jen malá plocha o výměře 4,5 ha funguje jako suchý mezisklad vyhořelého paliva a radioaktivního odpadu. Celková cena vyřazení dosáhla zhruba sumu odpovídající hodnotě 450 milionů euro.

V roce 2019 bylo dokončeno vyřazování varného reaktoru s elektrickým výkonem 70 MWe elektrárny La Crosse ve Wisconsinu. Elektřinu začala elektrárna dodávat v roce 1967 a uzavřena byla v roce 1987. Malý reaktor už nebyl ekonomicky udržitelný. Nejdříve byla zakonzervována a čekalo se na pokles aktivity. V roce 1997 byl schválen plán vyřazování. Byl vybudován suchý mezisklad, do kterého bylo přemístěno vyhořelé palivo. Poté začala postupně demontáž vnitřního zařízení. V roce 2016 byla vyvezena reaktorová nádoba o hmotnosti 310 tun. Nyní je již bez radioaktivních materiálů a byla vyřazena.

Ve Spojených státech je řada dalších bloků v různém stádiu vyřazování. U víceblokových elektráren je často rozumnější počkat, až ukončí provoz všechny reaktory. Společná likvidace pak přináší úspory. To je třeba i případ bloku Three Mile Island 2, ke kterému se ještě vrátíme. Ukazuje se, že s růstem zkušeností se zvyšuje efektivita prací v průběhu likvidace a snižují jejich náklady. Začínají se postupně vyřazovat pozdější větší bloky, u nichž je sice větší objem prací, ale zároveň se díky tomu dosahuje jejich zefektivnění. Přetrvávajícím problémem ve Spojených státech zůstává, že nemají dořešený konec palivového cyklu. Neprovozují recyklaci vyhořelého paliva a nemají ani jeho trvalé úložiště. Podívejme se nyní na situaci v Evropě.

Vyřazování jaderných elektráren v Německu

Zde je v současné době nejdále Německo. To se rozhodlo kompletně odejít od jaderné energetiky. Do konce roku 2022 chce uzavřít všechny své jaderné reaktory. Zároveň se pustilo intenzivně do postupné likvidace uzavřených bloků. Celkově bude muset nakonec vyřadit 29 energetických reaktorů. Z nich teprve pár prvních je úplně a několik dalších částečně zlikvidováno. Při další práci v této oblasti se dají využívat zkušenosti z předchozího vyřazování jaderných zařízení. Pokud započteme menší i větší výzkumné reaktory, tak už bylo v Německu celkově úplně vyřazeno 29 reaktorů a devět provozů jaderného palivového cyklu. My se však podíváme na první zkušenosti s energetickými jadernými bloky.

První prototypová jaderná elektrárna v Německu byla Kahl, jednalo se o experimentální varný reaktor s výkonem 16 MWe. Provoz zahájila v roce 1961 a odstavena byla v roce 1985. Demontáž se začala připravovat v roce 1986 a první reálné práce byly zahájeny v roce 1988. V roce 2005 zmizela charakteristická žlutá kopule. Dálkově řízené automaty demontovaly plášť reaktoru. Demolice byly dokončeny v roce 2008. Byl to druhý jaderný blok v Německu, který se podařilo úplně odstranit až do stavu zelené louky. V této oblasti byl i prototyp varného reaktoru Großwelzheim s výkonem 25 MWe, který byl do provozu uveden v roce 1969. Kvůli technickým problémům byl reaktor po jeden a půl roce odstaven. Vyřazení bylo dokončeno v roce 1983 a pak až do roku 1998, kdy proběhla úplná likvidace, sloužilo zařízení k bezpečnostním testům.

Prvním úplně vyřazeným byl energetický blok Niederaichbach, který však byl spíše experimentální. Šlo o těžkovodní plynem chlazený reaktor s elektrickým výkonem 100 MWe. Dokončen byl v roce 1973. Už v průběhu výstavby bylo jasné, že se v koncepci těžkovodních reaktorů nebude pokračovat a Německo se soustředí na lehkovodní reaktory. Reaktor fungoval pouze něco přes rok a kvůli zásadním problémům s parogenerátory byl jeho provoz ukončen. Vyhořelé palivo bylo převezeno do francouzského Cadarache k přepracování. Demontáž a likvidace proběhly mezi lety 1987 až 1995. Jako první se tato elektrárna úplně odstranila a pozemek převedl do stavu zelené louky. Je v blízkosti jaderné elektrárny Isar, která se zde později vybudovala. Dnes ji už připomíná pouze pamětní cedule. Celková cena likvidace byla zhruba ekvivalent 210 milionů euro. Celkově tak má Německo tři vyřazené energetické reaktory s úplným uvolněním prostor.

Blok Gundremmingen A (označuje se i zkratkou KRB A) byl první komerční reaktor v Německu. Jednalo se o varný reaktor s elektrickým výkonem 237 MWe, který fungoval v letech 1966 až 1977. Odstaven byl po havárii, která byla iniciována zkratem na vysokonapěťových vedeních, která vyváděla proud z elektrárny. Rychlé havarijní vypnutí reaktoru vedlo k chybám operátorů a do reaktoru se dostalo nadměrné množství chladící vody. Mírně kontaminovaná chladící voda pak zaplnila část reaktorové budovy. Následná oprava a vylepšení na vyšší požadovanou bezpečnostní úroveň by se ekonomicky nevyplatily. Navíc byly ve výstavbě nové bloky Gundremmingen B a C. Proto padlo rozhodnutí o odstavení reaktoru. Vyřazování pak začalo v roce 1983, na nejsilněji kontaminovaných částech se začalo pracovat v roce 1990 s využitím techniky rozřezávání pod vodou, která se využila pro stínění. Celkově se po demontáži a kontrole mohlo uvolnit 3800 tun neaktivního materiálu. Okolo 1500 tun uhlíkové oceli bylo využito k výrobě litiny pro kontejnery k uskladnění radioaktivního odpadu. Výrazně se tak snížilo množství nevyužitého slabě kontaminovaného železného šrotu.

Na základě povolení v roce 2006 vzniklo z bloku Gundremmingen A technologické centrum, které bude pracovat i na likvidaci dvou modernějších bloků. Z nich Gundremmingen B byl odstaven na konci roku 2017 a blok C by se měl vypnout v roce 2021. V roce 2019 bylo uděleno povolení k zahájení likvidace bloku B, která se tak rozběhla.

Jaderná elektrárna Würgassen měla varný reaktor s výkonem 640 MWe. Provoz elektrárna zahájila v roce 1971 a ukončila v roce 1997. Likvidace byla dokončena v roce 2014. Část areálu je využita jako přechodné úložiště pro vyhořelé jaderné palivo. Také se čeká na otevření úložiště nízce a středně aktivního odpadu Konrád. Pak bude možné zlikvidovat přechodné úložiště v areálu elektrárny. Bloky Gundremmingen A a Würgassen mají odstranění nepotřebného vybavení, zvláště radioaktivních částí i dekontaminaci za sebou. Jsou tak ve velmi pokročilém stádiu vyřazování.

Dost speciální případ je jaderná elektrárna Mülheim-Kärlich. Tlakovodní reaktor s výkonem 1308 MWe byl v provozu pouze od roku 1986 do roku 1988. Pak byla na příkaz soudu odstavena a rozběhla se dlouhodobá právní bitva, ve které bylo v roce 1998 v Berlíně s konečnou platností rozhodnuto, že se elektrárna nesmí spustit. V roce 2001 se tak začalo vyřazování této elektrárny. Stala se tak příkladem likvidace moderního velkého reaktoru. Vyhořelé palivo bylo vyvezeno v následujícím roce k přepracování do francouzského La Hague. Turbína a další části vybavení byly prodány do Egypta. Probíhala intenzivní dekontaminace. Po odkladech se začaly v roce 2018 likvidovat parogenerátory. Úplná likvidace budov elektrárny a chladící věže se oddalovaly. Demolice chladící věže proběhla v letech 2018 a 2019. Vrchní část postupně rozbíjel speciální bagr a nakonec byla zbývající část odstřelena. Likvidace na zelenou louku by měla být dokončena do roku 2029. Podle společnosti RWE, která vyřazování provádí, by měly být náklady celkově okolo miliardy EUR (tedy zhruba 25 miliard korun).

Specifické jsou také příklady elektráren v bývalém NDR. Ty nyní společně likviduje společnost EWN (Entsorgungswerk für Nuklearanlangen). První z nich je Rheinsberg, kde byl reaktor VVER-70 s výkonem 70 MWe. Ten byl dokončen v roce 1966 a fungoval do roku 1990. Od roku 1995 probíhá její vyřazování. Vyhořelé palivo bylo v kontejnerech Castor přepraveno do meziskladu vybudovaného v likvidované elektrárně Greifswald. Radioaktivní materiály byly přesunuty do přechodných úložišť. Reaktorová nádoba byla vcelku vyvezena přechodného úložiště, kde bude zlikvidována. Celková hmotnost materiálu budov a zařízení v elektrárně je 342000 tun a z toho je 63 000 tun různě, většinou slabě, radioaktivního.

Ve větší elektrárně Greifswald je čtveřice dalších ruských reaktorů VVER-440, které byly dokončeny v průběhu let 1974 až 1979. Odstaveny byly v roce 1990 po sjednocení Německa. Další čtveřice bloků VVER440 byla rozestavěná. Jeden z nich byl na tři týdny uveden do provozu a pak odstaven a druhý dokončen. U třetího a čtvrtého se rozestavěly pouze budovy. Vybavení dokončeného bloku, který se neuvedl do provozu, se podařilo postupně zčásti rozprodat. Stejně tak nevyužité palivové soubory, kterých bylo 860. Část dokonce skončila v Českých a Slovenských jaderných elektrárnách s reaktory stejného typu. Celkově 235 částečně použitých palivových souborů se převezlo do jaderné elektrárny Paks v Maďarsku. Celkově 5037 vyhořelých palivových souborů bylo uloženo v průběhu let 1999 až 2006 do kontejnerů typu Castor a jsou prozatím uloženy v už zmíněném suchém meziskladu v areálu elektrárny, jehož budova má délku 240 m, šířku 140 m a výšku 18 m.

Intenzivně se pracuje na likvidaci i těchto bloků. Postupně se odstranily kontaminované části. Celkově by zde mělo být při úplné likvidaci 1 800 000 tun a z toho zhruba 564 000 tun potenciálně radioaktivního. Z nich by mělo být 67 000 z vybavení a 497 000 tun kontaminovaného materiálu budov. Dekontaminace byla dokončena. Postupně se areál přeměňuje na technologické centrum. Zároveň se areál stává centrem pro likvidaci vysloužilých jaderných bloků. Zkušenosti budou v budoucnu zajímavé i pro nás, protože v Dukovanech máme stejné bloky. Z šestého bloku, který se dokončil, ale nespustil, je nyní místo pro atraktivní exkurze.

V Německu bude celkově potřeba nakonec zlikvidovat 29 energetických reaktorů. Německo se rozhodlo zvolit rychlou variantu a nepočítá s delším obdobím konzervace a čekání na pokles radioaktivity. Počítá tak s tím, že příprava k demolici každého z nich bude vyžadovat zhruba 15 let a že jí u všech dokončí do roku 2035. Plánuje tak období s jadernými elektrárnami v Německu v té době úplně skončit. Myslím, že je to velice ambiciózní cíl a nejspíše se jej nepodaří naplnit. Zdržení však asi nebude příliš dlouhé.

Článek bude pokračovat 2. částí…