Pokročilé rychlé reaktory jsou důležitou součástí vývoje uzavřeného palivového cyklu. Vzhledem k jejich technologické náročnosti se jejich vývojem zabývají pouze některé země. Čína nyní přešla do další fáze testování experimentálního rychlého reaktoru CEFR.
Čínský experimentální rychlý reaktor (CEFR) byl znovu spuštěn a připojen k elektrické rozvodné síti. V nadcházející provozní etapě bude testován provoz při nominálním výkonu. Na konci června minulého roku začala na reaktoru <a href="http://en.cnnc.com.cn/2020-08/07/c_527271.htm">výměna paliva a údržba veškeré technologie</a>. Nyní reaktor prošel spouštěcími testy důležitými pro přechod do další etapy provozu reaktoru. Testy potvrdily požadavky návrhu reaktoru v rámci normálního provozu i během očekávaných přechodových procesů.
Čínský institut atomové energie (CIAE) sdělil, že CEFR přešel <a href="https://www.world-nuclear-news.org/Articles/Chinese-fast-reactor-begins-high-power-operation">19. ledna do druhé fáze provozu</a>. Elektrický generátor bloku byl znovu přifázován k elektrické rozvodné síti 15. února.
<blockquote>„Provoz na vysokém výkonu je důležitým procesem při zvládání technologie rychlých reaktorů,“ informoval institut atomové energie.</blockquote>
<figure id="attachment_93088" class="wp-caption aligncenter" style="width: 730px;"><img class="wp-image-93088 size-full" src="https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2021/02/CEFR-control-room-CIAE.jpg" sizes="(max-width: 730px) 100vw, 730px" srcset="https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2021/02/CEFR-control-room-CIAE.jpg 730w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2021/02/CEFR-control-room-CIAE-512x288.jpg 512w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2021/02/CEFR-control-room-CIAE-725x408.jpg 725w" alt="Pracovníci ve velínu reaktoru CEFR" width="730" height="411" /><figcaption class="wp-caption-text">Pracovníci ve velínu reaktoru CEFR Zdroj: CIAE</figcaption></figure>
CEFR je postaven poblíž Pekingu s asistencí ruské strany, která provádí základní výzkum v oblasti jaderných technologií. Tepelný výkon reaktoru CEFR je 65 MW a reálně dokáže do sítě dodávat 20 MW elektrických. Na stavbě se podílely <a href="https://www.world-nuclear-news.org/Articles/Chinese-fast-reactor-begins-high-power-operation">ruské společnosti</a> OKBM Afrikantov ve spolupráci s OKB Gidropress, KIKIET a Kurčatovým Institutem.
První lití betonu reaktoru CEFR proběhlo v květnu 2000 a první kritičnosti bylo dosaženo v červnu 2010. Minulý rok byl generátor bloku přifázován a provozován na 40 % výkonu. Od té doby byly prováděny různé testy reaktoru, turbín a sodíkových čerpadel při sníženém výkonu. Materiálové testy a testy ozáření paliva jsou naplánovány ve stávající provozní etapě.
Poprvé reaktor pokořil <a href="https://www.world-nuclear-news.org/Articles/Chinese-fast-reactor-begins-high-power-operation">72hodinový provoz na plném výkonu</a> v roce 2014. Po provedení dřívějších testů s nízkým i nominálním výkonem byl CEFR znovu zprovozněn 19. června minulého roku. Během následujících 40 dnů byly provedeny dynamické testy turbíny a hydraulických systémů. Následně došlo k odstavení reaktoru a jeho přípravě na druhou provozní etapu. Během odstávky bylo vyměněno palivo a byla provedena údržba technologických systémů.
Čína vyvinula <a href="http://en.cnnc.com.cn/2020-08/07/c_527271.htm">tříkrokovou strategii</a> přechodu od experimentálního rychlého reaktoru přes demonstrační reaktor až ke komerčnímu zařízení. CIEA také pracuje na výkonnější verzi rychlého reaktoru CFR-600 s výkonem 600 MW elektrických. Tento demonstrační blok je stavěn v provinciích Fujian od prosince 2017 a Xiapu od prosince 2020. CFR-600 bude standardně provozován se směsným palivem MOX, jehož vyhoření se předpokládá až v hodnotě 100 GWd/tunu paliva (lehkovodní reaktory typu VVER dosahují maximálních vyhoření kolem 50 GWd/tunu paliva). Předností rychlého reaktoru je vysoké vyhoření paliva a vysoká teplota páry. CFR-600 bude produkovat páru o teplotě až 480 °C s možným zvýšením vyhoření až na 100 až 120 GWd/tunu paliva.
Plánovaný výkon komerčního bloku <a href="https://www.world-nuclear-news.org/Articles/Chinese-fast-reactor-begins-high-power-operation">CFR-1000 by měl být mezi 1000 až 1200 MW elektrickými</a>. Výstavba tohoto bloku by měla začít v roce 2028 s plánovaným komerčním spuštěním v roce 2034. Palivo by mělo být v kovové formě s maximálním vyhořením až 150 MWd/tunu paliva.
<h2>Uplatnění rychlých reaktorů</h2>
Rychlé reaktory jsou velmi často spojovány s takzvaným <a href="https://www.world-nuclear.org/information-library/current-and-future-generation/fast-neutron-reactors.aspx">uzavřeným palivovým cyklem</a>. Jejich předností je schopnost využívat přebytečné neutrony k tvorbě štěpného materiálu, nejčastěji ve formě Pu-239, které vzniká záchytem neutronu na štěpitelném U-238. Dříve provozované rychlé reaktory, jako například francouzský Fénix, dosahovaly <a href="https://www.world-nuclear.org/information-library/current-and-future-generation/fast-neutron-reactors.aspx">množivého faktoru 1,13</a>. Tyto systémy tedy byly schopny vyprodukovat více štěpného materiálu, než samy spotřebovaly.
Nynější velmocí ve vývoji rychlých reaktorů je Rusko, které jako jediné provozuje komerčně hned dva rychlé reaktory. Jedná se o sérii reaktorů BN a oba provozované bloky jsou v <a href="https://www.rosenergoatom.ru/en/npp/beloyarsk-npp/">Bělojarské jaderné elektrárně</a>. Rusko pokračuje nejen ve vývoji komerční elektrárny s reaktorem BN-1200, ale také výzkumného rychlého reaktoru <a href="https://world-nuclear-news.org/Articles/Russia-starts-installing-MBIR-control-assembly">MBIR</a>.
Zdroj náhledového obrázku: nextbigfuture.com

Jaderné elektrárny

Čínský experimentální rychlý reaktor přešel do druhé etapy provozu

<a href="https://www.world-nuclear-news.org/Articles/Czech-solution-to-fuel-rod-corrosion-receives-US-p">Čeští vědci získali americký patent na jejich objev polykrystalického-diamantového pokrytí</a>, které dokáže významně chránit palivové proutky proti korozi v průběhu běžného i havarijního provozu reaktoru. <a href="https://www.ciirc.cvut.cz/cs/americky-patent/">Výzkumníci z Českého institutu informatiky, robotiky a kybernetiky z ČVUT (CIIRC)</a> a Fyzikálního ústavu AV České republiky získali na tuto technologii evropský patent již v dubnu minulého roku.
<figure class="wp-caption alignnone" style="width: 755px;"><img class="size-large" src="https://www.ciirc.cvut.cz/wp-content/uploads/2021/02/mapa-USA.png" width="755" height="447" /><figcaption class="wp-caption-text">Mapa 94 provozovaných a 2 budovaných jaderných reaktorů na území USA; Zdroj: CIIRC ČVUT</figcaption></figure>
Americký patent znamená, že „nyní máme přístup k trhu s největším zastoupením jaderných reaktorů na světě“, uvedl CIIRC. „Všech 94 provozovaných reaktorů v USA a další dva momentálně ve výstavbě mohou využít tuto patentovanou metodu ochrany palivových proutků proti korozi, která prodlouží životnost proutků v podmínkách běžného i havarijního provozu,“ dodává CIIRC.
<h2>Spolupráce ČVUT a Akademie věd</h2>
Technické řešení v roce 2015 patentovala v České republice skupina výzkumníků z obou institutů: Radek Škoda a Jan Škarohlíd, v té době z Fakulty strojní ČVUT, a dále Irena Kratochvílová, František Fendrych a Andy Taylor z AV ČR.
<blockquote>„Unikátní řešení je založeno na pokrytí povrchu palivových proutků tenkou polykrystalickou-diamantovou vrstvou. Velmi tenká vrstva diamantových nanokrystalů významně zhoršuje podmínky pro vznik koroze na zirkoniovém substrátu, dokonce o desítky procent,“ uvedla Irena Kratochvílová.</blockquote>
<figure id="attachment_93152" class="wp-caption alignnone" style="width: 730px;"><img class="size-full wp-image-93152" src="https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2021/02/fuel-patent.jpg" sizes="(max-width: 730px) 100vw, 730px" srcset="https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2021/02/fuel-patent.jpg 730w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2021/02/fuel-patent-512x288.jpg 512w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2021/02/fuel-patent-725x408.jpg 725w" alt="" width="730" height="411" /><figcaption class="wp-caption-text">Palivový soubor s palivovými proutky ze slitiny zirkonia; Zdroj fotografie: CIIRC ČVUT</figcaption></figure>
Antikorozní efekt polykrystalického diamantového pokrytí je velmi specifický. Kromě omezení přímého kontaktu kovového povrchu palivových proutků s okolním prostředím s rostoucí teplotou proniká uhlík do diamantové vrstvy a mění její fyzikální a chemické vlastnosti. Snižuje tak pravděpodobnost koroze zirkoniového pokrytí a průniku vody do hermetického prostoru palivového proutku.
<h2>Lepší charakteristiky zirkoniového pokrytí paliva při havarijních stavech</h2>
Patent byl podpořen dalším výzkumem a rozšířenými testy v rámci projektu Technologické agentury ČR ve spolupráci s americkou společností Westinghouse. Výzkumníci požádali o americký patent již v roce 2016 a tento měsíc (únor 2021) získali potvrzení o schválení od Amerického patentového úřadu.
<figure class="wp-caption alignnone" style="width: 1544px;"><img class="size-large" src="https://www.ciirc.cvut.cz/wp-content/uploads/2021/02/1.png" width="1544" height="749" /><figcaption class="wp-caption-text">Složení vrstev pokrytí palivového proutku; Zdroj: CIIRC ČVUT</figcaption></figure>
Hlavním cílem tohoto výzkumu bylo předejít oxidaci zirkonia při vysokých teplotách v havarijních situacích s teplotami pokrytí překračujícími 800 °C. V průběhu této exotermické reakce se uvolňuje kromě značného množství tepla, také vodík, který může tvořit výbušnou směs. Korodující zirkoniové palivové proutky mohou prasknout a uvolnit radioaktivní izotopy do primárního okruhu elektrárny. Emise tepla také následně komplikuje chlazení aktivní zóny reaktoru a podporuje další oxidaci zirkoniové slitiny, čímž dále rozvíjí tento chemický proces. Díky polykrystalické-diamantové vrstvě dochází ke snížení pravděpodobnosti vzniku koroze na vnějším povrchu zirkoniového pokrytí jaderného paliva.
<figure id="attachment_6176" class="wp-caption alignnone" style="width: 525px;"><img class="size-large wp-image-6176" src="https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2015/07/01_behem-odstavky-technici-vymeni-v-reaktoru-ctvrtinu-paliva-1024x680.jpg" sizes="(max-width: 525px) 100vw, 525px" srcset="https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2015/07/01_behem-odstavky-technici-vymeni-v-reaktoru-ctvrtinu-paliva.jpg 1024w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2015/07/01_behem-odstavky-technici-vymeni-v-reaktoru-ctvrtinu-paliva-512x340.jpg 512w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2015/07/01_behem-odstavky-technici-vymeni-v-reaktoru-ctvrtinu-paliva-768x510.jpg 768w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2015/07/01_behem-odstavky-technici-vymeni-v-reaktoru-ctvrtinu-paliva-725x481.jpg 725w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2015/07/01_behem-odstavky-technici-vymeni-v-reaktoru-ctvrtinu-paliva-800x531.jpg 800w" alt="Palivové tyče - JE Temelín" width="525" height="349" /><figcaption class="wp-caption-text">Pohled do reaktoru JE Temelín během odstávky pro výměnu paliva s charakteristickým namodralým Čerenkovým zářením. Zdroj: ČEZ</figcaption></figure>
<h2>Odolnější palivové proutky s delší životností</h2>
Další výzkum potvrdil potenciál tohoto řešení i při běžných provozních teplotách reaktorů. V některých případech může dojít k předčasnému vyjmutí palivového souboru z aktivní zóny reaktoru, aby se předešlo poškození palivových proutků způsobeným tepelným namáháním a korozí. Toto patentované řešení může prodloužit životnost palivových proutků s pozitivním dopadem na životní prostředí.
Zdroj úvodní fotografie fotografie: CIIRC ČVUT

České řešení antikorozního pokrytí jaderného paliva získalo americký patent

Většina stávajících konceptů malých reaktorů je zaměřena na vývoj tlakovodních systémů. Švédsko však sází na roztavené olovo. Demonstrační blok reaktoru SEALAR by mohl být v provozu již v roce 2030.
Společnosti Uniper Sweden, LeadCold a Royal Institute of Technology (KTH) <a href="https://www.world-nuclear-news.org/Articles/Joint-venture-formed-to-spur-SMR-deployment-in-Swe?fbclid=IwAR26VuxP-oFsWhDaRHUN0NAwdOlDBL5llLkwt5OSM-t5WL0oe4VUdBw3iuo">budou spolupracovat při výzkumu možnosti výstavby demonstračního malého modulárního reaktoru</a> <a href="https://www.leadcold.com/sealer.html">LeadCold SEALER</a>. Jedná se o olovem chlazený malý modulární reaktor (SMR), jenž by měl být postaven v lokalitě Oskarhamn. Společnosti již požádaly o financování výstavby nejaderného prototypu pro testování a hodnocení materiálů a technologií.
Společnost Uniper sdělila, že spolupráce je navržena jako společný podnik a je otevřena mnoha různým hráčům jak z průmyslu, tak i z akademické půdy. Dalším cílem a krokem spolupráce je umožnit komerční využití těchto reaktorů ve Švédsku do roku 2030.
Projekt je podpořen akademickou půdou prostřednictvím univerzity KTH. Ta je mimo jiné zapojena také do projektu Sunrise, který se zabývá udržitelným jaderným výzkumem ve Švédsku. Kromě KTH jsou do projektu Sunrise zapojeny také univerzity Luleå a Uppsala. Projekt Sunrise již nyní získal dotaci v hodnotě 6 milionů dolarů na návrh a vývoj materiálů, technologie a provedení bezpečnostních analýz pro olovem chlazený jaderný reaktor.
<figure id="attachment_92925" class="wp-caption aligncenter" style="width: 730px;"><img class="wp-image-92925 size-full" src="https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2021/02/Four-unit-SEALER-UK-plant-LeadCold.jpg" sizes="(max-width: 730px) 100vw, 730px" srcset="https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2021/02/Four-unit-SEALER-UK-plant-LeadCold.jpg 730w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2021/02/Four-unit-SEALER-UK-plant-LeadCold-512x288.jpg 512w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2021/02/Four-unit-SEALER-UK-plant-LeadCold-725x408.jpg 725w" alt="Vizualizace dispozičního plánu elektráren SEALAR se čtyřmi výrobními bloky, každý s výkonem 55 MW elektrických" width="730" height="411" /><figcaption class="wp-caption-text">Vizualizace dispozičního plánu elektráren SEALER se čtyřmi výrobními bloky, každý s výkonem 55 MW elektrických Zdroj: LeadCold</figcaption></figure>
<blockquote>„Prostřednictvím této iniciativy podniklo Švédsko konkrétní krok k vývoji technologie a získání znalostí v oblasti nové pokročilé jaderné energetiky,“ informovala společnost <a href="https://www.world-nuclear-news.org/Articles/Joint-venture-formed-to-spur-SMR-deployment-in-Swe?fbclid=IwAR26VuxP-oFsWhDaRHUN0NAwdOlDBL5llLkwt5OSM-t5WL0oe4VUdBw3iuo">Uniper</a>.</blockquote>
V rámci vývoje reaktoru SEALER bylo požádáno o grant v hodnotě 15 milionů dolarů, v rámci kterého bude postaven nejaderný prototyp reaktoru SEALER. Prototyp by měl být provozován po dobu 5 let od roku 2024.
Konstrukce reaktoru SEALER je navržena pro různé aplikace. Pro využití v <a href="https://www.reutersevents.com/nuclear/canada-set-first-lead-cooled-reactor-2025-after-200mn-funding-boost">arktických podmínkách</a> je modul tvořen <a href="https://energiforskmedia.blob.core.windows.net/media/22161/lead_cooled_wallenius.pdf">2,8 tunami oxidu uraničitého obohaceného na 19,9 %</a> s elektrickým výkonem mezi 3 a 10 MW. Provozní doba jednoho modulu by měla být mezi <a href="https://www.leadcold.com/sealer.html">10 a 30</a> lety. Po skončení provozu by byla celá komponenta reaktoru transportována do přepracovacího závodu.
Projekt SEALER počítá však i s klasickým připojením do sítě. V takovém případě by jeden výrobní blok obsahoval <a href="https://www.leadcold.com/sealer.html">21 tun nitridického paliva</a> obohaceného na 12 %. Díky tomu by bylo možné reaktor provozovat nepřetržitě po dobu až 25 let.
<blockquote>„Vidíme jasnou roli jaderné energetiky v budoucím energetickém systému. Investujeme proto do vývoje jaderných zařízení budoucnosti ve spojení se společností LeadCold. Ta disponuje patenty na návrh a materiály reaktoru SMR chlazeného roztaveným olovem,“ sdělil Johan Svenningsson, generální ředitel společnosti Uniper.
„KTH se těší na rozšíření spolupráce se společnostmi Uniper a LeadCold. Vývoj zařízení je přímo v souladu s dlouhodobou strategií, kterou podnikáme při řešení projektu Sunrise. Navíc představuje další krok k vývoji jaderné technologie na Švédské půdě,“ dodal Pär Olsson, vedoucí katedry fyziky na KTH.</blockquote>
Zdroj úvodního obrázku: energiforskmedia.blob.core.windows.net

Švédsko vyvíjí malý jaderný reaktor chlazený roztaveným olovem

Ruská Federální služba pro životní prostředí, průmysl a jaderný dozor (Rostechnadzor) <a href="http://en.gosnadzor.gov.ru/news/451/">vydala ve středu licenci pro výstavbu prvního experimentálního a demonstračního bloku s rychlým, olovem chlazeným reaktorem BREST-OD-300.</a> Reaktor má být vybudován v lokalitě Sibiřského chemického kombinátu v Seversku, v případě realizace se bude jednat o první olovem chlazený reaktor na světě.
Demonstrační projekt experimentálního reaktoru BREST-OD-300 je klíčovou součástí pilotní demonstračního energetického komplexu (PDEC), který zahrnuje také výrobu a recyklaci jaderného paliva ze směsi nitridů uranu a plutonia a zpracování vyhořelého paliva. Celý komplex tak umožňuje realizaci uzavřeného palivového cyklu, díky kterému bude možné nejen vyrábět elektrickou energii, ale také připravovat nové palivo z paliva odebraného z aktivní zóny reaktoru. Projekt PDEC je součástí programu <a href="http://proryv2020.ru/en/o-proekte/#id4">„Proryv“</a> společnosti Rosatom. Instalovaný výkon plánovaného reaktoru má být 300 MWe.
<h2>Demonstrace výhod uzavřeného palivového cyklu</h2>
Klíčovou částí plánovaného energetického komplexu je reaktor BREST-OD-300.  Jedná se o prvním inovativní demonstrační reaktor, který využívá pro chlazení olovo, a využívá principů pasivní bezpečnosti. Specifické vlastnosti reaktoru proto mají umožňovat upuštění od velkoobjemových kontejnmentů lapačů taveniny a velké části podpůrných systémů. Konstrukce reaktoru má například umožňovat lokalizaci úniků chladiva v pouzdru reaktoru a eliminovat únik obsahu jádra reaktoru. Tyto vlastnosti tak mají vylučovat závažné nehody vyžadující evakuaci obyvatelstva.
<figure id="attachment_92695" class="wp-caption alignnone" style="width: 512px;"><img class="size-medium wp-image-92695" src="https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2021/02/vizualizace-PDEC-512x384.jpg" sizes="(max-width: 512px) 100vw, 512px" srcset="https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2021/02/vizualizace-PDEC-512x384.jpg 512w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2021/02/vizualizace-PDEC.jpg 700w" alt="" width="512" height="384" /><figcaption class="wp-caption-text">Vizualizace plánované elektrárny, Zdroj: <a href="https://rosatom.ru/en/press-centre/news/rosatom-subsidiary-awards-contract-for-construction-of-brest-od-300-fast-reactor-facility-and-power-/">Rosatom</a></figcaption></figure>
Podle Rosatomu má uzavření palivového cyklu pomocí rychlých reaktorů umožnit dosažení až 100 krát více efektivního využití přírodních zdrojů uranu ve srovnání s v současnosti převažujícími tepelnými reaktory s otevřeným palivovým cyklem. Podle Rosatomu by výstavba jedné velké průmyslové elektrárny složené ze dvou bloků s rychlými reaktory a s uzavřeným palivovým cyklem měla ve srovnání s výstavbou srovnatelné elektrárny s bloky VVER-TOI mít o 20 % nižší investiční náklady, a o 15 % nižší provozní náklady.
Během přezkoumání bezpečnosti demonstračního reaktoru byly vyvinuty nové federální předpisy a pravidla, která berou v potaz specifika daného projektu a zohledňují všechny vlastnosti reaktoru BREST-OD-300.
<blockquote>„Především gratuluji celému odvětví k této důležité události, ke které jsme přistupovali plánovaně a systematicky. Vydání licence je známkou toho, že Rostechnadzor obdržel všechny potřebné odpovědi na své otázky ohledně výstavby bloku s reaktorem BREST. Je ta zároveň znamení toho, že všechny klíčové cíle projektu pro tento rok budou implementovány v souladu s komplexním Ruským programem pro přenos technologií (RTTM).“ – Vyacheslav Pershukov, vedoucí projektu Proryv a zvláštní zástupce <a href="https://rosatom.ru/en/press-centre/news/rostechnadzor-issued-the-license-to-build-brest-od-300-reactor-/">ROSATOM</a> pro mezinárodní vědecké a technologické projekty
Zdroj úvodního obrázku:<a href="http://proryv2020.ru/en/photo/rosatom-predstavil-proekt-proryv/"> Rosatom</a></blockquote>

Ruský reaktor BREST získal licenci pro výstavbu demonstrační elektrárny

<a href="https://www.ga.com/general-atomics-completes-fabrication-and-testing-of-first-iter-central-solenoid-module">Společnost General Atomics (GA) dokončila výrobu a testování prvního ze sedmi supravodivých magnetických modulů</a>, který bude součástí centrálního solenoidu mezinárodního fúzního reaktoru ITER. Tento modul je největší komponentou dodanou USA pro fúzní projekt a bude doručen na staveniště ITERu ve Francii koncem tohoto roku.
<figure id="attachment_92613" class="wp-caption alignnone" style="width: 525px;"><img class="size-large wp-image-92613" src="https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2021/02/ITER-centrol-solenoid-module-948x1080-899x1024.jpg" sizes="(max-width: 525px) 100vw, 525px" srcset="https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2021/02/ITER-centrol-solenoid-module-948x1080-899x1024.jpg 899w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2021/02/ITER-centrol-solenoid-module-948x1080-449x512.jpg 449w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2021/02/ITER-centrol-solenoid-module-948x1080-768x875.jpg 768w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2021/02/ITER-centrol-solenoid-module-948x1080-725x826.jpg 725w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2021/02/ITER-centrol-solenoid-module-948x1080-800x911.jpg 800w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2021/02/ITER-centrol-solenoid-module-948x1080.jpg 948w" alt="" width="525" height="598" /><figcaption class="wp-caption-text">První modul centrálního solenoidu pro fúzní reaktor ITER při testování; Zdroj: GA</figcaption></figure>
Modul byl vyroben firmou GA’s Magnet Technologies Center, která sídlí v kalifornském městě Poway, na příkaz americké divize projektu ITER, řízené Národními laboratořemi v Oak Ridge. Výroba solenoidu byla zahájena v roce 2015.
Modul byl testován jak v průběhu výroby, tak i po jejím dokončení, v extrémních podmínkách podobným těm, kterým bude vystaven za provozu fúzního reaktoru. Například v téměř dokonalém vakuu a kryogenních teplotách při kterých se magnet stává supravodivým (-270°C). Komponenty byly ověřeny testovacím zařízením SULTAN ve Švýcarsku.
<h2>5km supravodiče v každém modulu solenoidu</h2>
Každý modul má v průměru 4,3 metru, váží 113 tun a je sestaven z více než 5 kilometrů supravodivého kabelu ze slitiny niobu a cínu. Poznatky získané při výrobě prvního modulu byly využity při výrobě následujících šesti cívek, z nichž jedna bude sloužit jako náhradní, uvedla GA. Druhý modul se nyní testuje a očekává se, že bude odeslán do ITERu brzy po prvním modulu.
<figure id="attachment_83897" class="wp-caption alignnone" style="width: 525px;">
<figure id="attachment_88438" class="wp-caption alignnone" style="width: 592px;"><img class="size-full wp-image-88438" src="https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2020/10/iterpromo.png" sizes="(max-width: 592px) 100vw, 592px" srcset="https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2020/10/iterpromo.png 592w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2020/10/iterpromo-512x266.png 512w" alt="" width="592" height="307" /></figure><figcaption class="wp-caption-text">Srovnání velikosti tokamaků; Zdroj: ITER</figcaption></figure>
Jakmile bude dokončen, umístí tisícitunový, téměř 18metrový centrální solenoid do srdce tokamaku ITER. Solenoid má pomocí pulzů zajistit vytvoření a udržení proudu 15 miliónů ampérů v plazmatu. Cílem je vyhřívání a udržení fúzní reakce uvnitř reaktoru. Centrální solenoid je jedním z 12 hardwarových systémů, které dodá americká divize projektu ITER a které financuje Oddělení ministerstva energetiky pro fúzní energii.
<h2>První ITERová fúze v roce 2025</h2>
<blockquote>„Tento centrální solenoid se řadí mezi největší, nejsložitější a nejnáročnější magnetické projekty, jaké kdy byly vyrobeny,“ uvedl ředitel inženýringu a projektů GA, John Smith. „Všichni cítíme zodpovědnost za projekt, který má potenciál doslova změnit svět.“</blockquote>
<figure id="attachment_83891" class="wp-caption alignnone" style="width: 525px;">
<figure id="attachment_20253" style="width: 2164px" class="wp-caption alignleft"><img class="wp-image-20253 size-full" src="https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2016/04/Iter-parts.jpg" alt="" width="2164" height="1089" srcset="https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2016/04/Iter-parts.jpg 2164w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2016/04/Iter-parts-512x258.jpg 512w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2016/04/Iter-parts-768x386.jpg 768w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2016/04/Iter-parts-1024x515.jpg 1024w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2016/04/Iter-parts-725x365.jpg 725w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2016/04/Iter-parts-800x403.jpg 800w" sizes="(max-width: 767px) 89vw, (max-width: 1000px) 54vw, (max-width: 1071px) 543px, 580px" /><figcaption class="wp-caption-text">Státy podílející se na jednotlivých částech ITERu; Zdroj: ITER</figcaption></figure><figcaption class="wp-caption-text">Místo pro umístění tokamaku ITER je již připraveno; Zdroj: ITER</figcaption></figure>
Projekt ITER je budován ve francouzském výzkumném centru Cadarache, aby demonstroval, že fúzní energie může být na zemi využívána v průmyslovém měřítku. Nyní je dokončeno více než 70 % celého projektu a první zažehnutí plazmatického oblouku se předpokládá v roce 2025.
Zdroj úvodní fotografie: ITER

Další milník pro fúzní reaktor ITER: První solenoidový modul dokončen

Technologie 3D tisku proniká v posledních letech do řady odvětví a energetika není výjimkou. Americké národní laboratoře nyní budou ve spolupráci se soukromým sektorem zkoumat možnosti využití 3D tisku pro výrobu lopatek větrných turbín za účelem snížení nákladů na jejich výrobu.
Přestože se 3D tisk v současné době uplatňuje především v oblasti prototypování a optimalizace designu, nahradit může i samotnou výrobu některých zařízení či jejich komponentů. Jedním z těchto případů by mohla být i výroba lopatek pro větrné elektrárny, která je vzhledem k jejich složení z kompozitních materiálů časově náročná a vyžaduje velký podíl lidských zdrojů.
Tři divize amerického průmyslového konglomerátu GE nyní spojí síly s americkými Národními laboratořemi Oak Ridge (ORNL) a Národními laboratořemi pro obnovitelnou energii (NREL) <a href="https://www.ge.com/news/press-releases/ge-awarded-doe-grant-to-research-3-d-printing-of-wind-turbine-blades" target="_blank" rel="noopener">za účelem vývoje 3D tištěných lopatek pro větrné turbíny</a>. Výzkumný projekt, který má trvat 25 měsíců, bude financován z grantu amerického Ministerstva energetiky ve výši 6,7 milionů dolarů.
<blockquote>„Aditivní výroba může přinést skokovou změnu cenové a výkonové konkurenceschopnosti větrného průmyslu a pomoci GE Renewable Energy podpořit naše zákazníky v urychlení a prohloubení transformace energetiky,“ říká Matteo Bellucci, vedoucí GE Renewable Energy Advanced Manufacturing.</blockquote>
Projekt bude zaměřen na vývoj a výrobu prototypových lopatek v plné velikosti s využitím tištěné podpůrné konstrukce s termoplastickým potahem. Využití 3D tisku v kombinaci s recyklovatelnými materiály by mělo přinést lehčí lopatky s nižšími výrobními náklady a zvýšení flexibility dodavatelského řetězce.
<blockquote>„Těšíme se na spolupráci se svými partnery na tomto programu a přineseme hmatatelné výsledky, včetně využití recyklovatelných materiálů a snížení odpadu z výrobního procesu,“ uvedl Torben K. Jacobsen ze společnosti LM Wind Power.</blockquote>
Výsledkem projektu mají být celkem 4 lopatky, přičemž jedna bude sloužit pro strukturální testy a zbylé tři budou instalovány přímo na větrnou turbínu pro ověření jejich vlastností.
<h2>Snaha o nasazení 3D tisku do výroby větrných elektráren není žádnou novinkou</h2>
Výroba samotných lopatek s využitím 3D tisku je jen dalším krokem ve výzkumu možnosti využití této technologie pro účely návrhu a výroby komponentů větrných elektráren. Již dříve <a href="https://www.energy.gov/eere/wind/videos/transforming-wind-turbine-blade-mold-manufacturing-3d-printing" target="_blank" rel="noopener">se tým z amerického Ministerstva energetiky spojil se soukromým sektorem za účelem vývoje technologie 3D tištěných forem</a> pro výrobu lopatek větrných turbín.
<iframe src="https://www.youtube.com/embed/rfKJh97Yl1I" width="725" height="408" frameborder="0" allowfullscreen="allowfullscreen">﻿</iframe>
Podobně v loňském roce oznámily společnosti COBOD, GE Renewable Energy a LafargeHolcim <a href="https://cobod.com/ge-tower/" target="_blank" rel="noopener">vývoj 3D tištěných betonových patek pro větrné elektrárny</a>. S využitím 3D tisku by betonové patky mohly být vyráběny přímo na místě výstavby větrných elektráren, což by odstranilo omezení jejich velikosti s ohledem na dopravní možnosti.
Zdroj úvodní fotografie: LM Wind Power

Technologie

Lopatky větrných elektráren. Zdroj: LM Wind Power

Větrné elektrárny z 3D tiskárny? V budoucnu možná realita

Synthos Green Energy oznámil dokončení studie proveditelnosti nasazení malých modulárních reaktorů GE Hitachi Nuclear Energy BWRX-300 v Polsku. Studie, která byla připravena společností Exelon Generation, pomůže skupině Synthos stanovit, kolik reaktorů bude třeba postavit, aby byl maximalizován ekonomický efekt sériové produkce SMR.
<figure id="attachment_90951" class="wp-caption alignnone" style="width: 730px;"><img class="size-full wp-image-90951" src="https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2020/12/BWRX-300-publicity-GEH.jpg" sizes="(max-width: 730px) 100vw, 730px" srcset="https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2020/12/BWRX-300-publicity-GEH.jpg 730w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2020/12/BWRX-300-publicity-GEH-512x288.jpg 512w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2020/12/BWRX-300-publicity-GEH-725x408.jpg 725w" alt="" width="730" height="411" /><figcaption class="wp-caption-text">Malý modulární reaktor BWRX-300; Zdroj: GE Power</figcaption></figure>
Studie proveditelnosti SMR analyzuje klíčové aspekty implementace technologie SMR, především z oblasti ceny, personální politiky, regulace, bezpečnostních aspektů, konstrukčního modelu a provozních otázek. Je to „velmi důležitý krok“ na cestě k implementaci projektu skupiny Synthos uvedení technologie SMR na polský trh. Dokument bude základem pro vytvoření přesného plánu celého projektu.
<h2>Dekarbonizace polského průmyslu</h2>
Synthos Green Energy je součástí soukromé polské skupiny Synthos, která je vlastněna Michałem Sołowowem. Společnost vidí v technologii malých modulárních reaktorů příležitost pro hlubokou dekarbonizaci polského průmyslu a teplárenství.
V roce 2019 podepsala firma dohodu o spolupráci se společností GE: Hitachi na výstavbu reaktoru BWRX-300 v Polsku. Synthos v říjnu zahájil regulační dialog s Polskou národní atomovou agenturou o uskutečnitelnosti výstavby BWRX-300 v Polsku s podporou společností Exelon Generation, GEH a Finnish Fortum Power a Heat Oy.
<figure id="attachment_81213" class="wp-caption alignnone" style="width: 525px;"><img class="size-large wp-image-81213" src="https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2020/02/SMR_INFOGRAFIKA-1024x673.png" sizes="(max-width: 525px) 100vw, 525px" srcset="https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2020/02/SMR_INFOGRAFIKA-1024x673.png 1024w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2020/02/SMR_INFOGRAFIKA-512x337.png 512w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2020/02/SMR_INFOGRAFIKA-768x505.png 768w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2020/02/SMR_INFOGRAFIKA-725x477.png 725w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2020/02/SMR_INFOGRAFIKA-800x526.png 800w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2020/02/SMR_INFOGRAFIKA.png 1300w" alt="" width="525" height="345" /><figcaption class="wp-caption-text">SMR v pokročilé fázi vývoje – infografika</figcaption></figure>
<blockquote>„Exelon je připraven podpořit Synthos využitím našich jaderných zkušeností a know-how pro umístění jednoho nebo více malých modulárních reaktorů na území Polska,“ řekl výkonný a provozní ředitel společnosti Exelon Nuclear Partners, Ralph Hunter.</blockquote>
<h2>První polský energetický reaktor do roku 2033</h2>
BWRX-300 je vodou chlazený SMR s přirozenou cirkulací s výkonem 300 MWe s pasivními bezpečnostními systémy, založen na designu ekonomického, zjednodušeného, varného reaktoru o jednotkovém výkonu 1520 MWe, který je licencován americkou NRC. Synthos také nedávno podepsal dohodu o spolupráci s Ultra Safe Nuclear Corporation na vývoji vysokoteplotního plynem chlazeného mikro-modulárního reaktoru.<iframe src="https://www.youtube.com/embed/696g_tjlum0?feature=oembed" width="525" height="295" frameborder="0" allowfullscreen="allowfullscreen"></iframe>
Polsko má největší zásobu uhlí z evropských zemí. V roce 2018 se na výrobě elektrické energie v Polsku podílely uhelné elektrárny ze 78 %. Polská vláda v září zveřejnila plán na výstavbu šesti reaktorových bloků do roku 2040 o jednotkovém výkonu 1000 – 1600 MWe s plánovaným termínem spuštění prvního z nich v roce 2033 jako součást přechodu země k nízkoemisnímu hospodářství.
Zdroj úvodní fotografe (konstrukce reaktoru BWRX-300): GE Power

Studie proveditelnosti polského programu malých jaderných reaktorů byla dokončena

Ceny bateriových jednotek, které se ještě v roce 2010 nacházely nad 1 100 USD/kWh, klesly v letošním roce na 137 USD/kWh a lze očekávat, že do roku 2023 bude dosaženo hranice 100 USD/kWh. <a href="https://about.bnef.com/blog/battery-pack-prices-cited-below-100-kwh-for-the-first-time-in-2020-while-market-average-sits-at-137-kwh/" target="_blank" rel="noopener">Vyplývá to z nejnovější předpovědi analytiků z BloombergNEF (BNEF)</a>.
Výzkumníci z BNEF v návaznosti na nedávný průzkum trhu uvedli, že se poprvé začínají objevovat ceny bateriových jdnotek pod 100 USD/kWh, a to konkrétně u aplikací pro elektrobusy v Číně.
Vážená průměrná cena bateriových jednotek pro bateriové elektromobily se aktuálně nachází na hodnotě 126 USD/kWh.
<blockquote>„Průzkum cen baterií 2020 od BNEF, který zahrnuje osobní elektromobily, elektrobusy, komerční elektromobily a stacionární úložiště, předpokládá, že do roku 2023 bude dosaženo průměrné ceny bateriových jednotek na úrovni 101 USD/kWh. Právě tato hodnota je považována za bod, kdy výrobci automobilů budou schopni na některých trzích vyrábět a prodávat masově elektromobily za stejnou cenu (a se stejnou marží) jako automobily se spalovacími motory,“ uvedl BNEF.</blockquote>
BNEF dodal, že dalšího poklesu ceny bateriových jednotek v letošním roce bylo dosaženo zejména díky rostoucímu objemu objednávek, růstu prodejů bateriových elektromobilů a zavedení nových konstrukcí batriových jednotek.
<figure id="attachment_90935" class="wp-caption aligncenter" style="width: 675px;"><img class="size-full wp-image-90935" src="https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2020/12/Vývoj-ceny-baterií.jpg" sizes="(max-width: 675px) 100vw, 675px" srcset="https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2020/12/Vývoj-ceny-baterií.jpg 675w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2020/12/Vývoj-ceny-baterií-512x264.jpg 512w" alt="Vývoj vážené průměrné ceny bateriových článků (cell) a bateriových jednotek (pack). Zdroj: BNEF" width="675" height="348" /><figcaption class="wp-caption-text">Vývoj vážené průměrné ceny bateriových jednotek (pack) s rozdělením na cenu bateriových článků (cell) a zbylých částí bateriové jednotky (v cenách roku 2020). Zdroj: BNEF</figcaption></figure>
<blockquote>„Oznámení cen bateriových jednotek pod 100 USD/kWh je historickým milníkem. Během nekolika málo let uvidíme tuto hodnotu i jako vážený průměr na trhu. Co je však ještě důležitější je fakt, že naše analýza ukázala, že i pokud by se ceny surovin vrátily na úroveň roku 2018, pouze by to posunulo dosažení hranice 100 USD/kWh o dva roky,“ dodal James Firth, vedoucí výzkumu v oblasti akumulace energie v BNEF.</blockquote>
Podle analýzy BNEF dosahují v současné době přední výrobci baterií až 20% marže a kapacita jejich továren je využívána na více než 85 %. Právě udržení vysokého využití kapacity továren je pode BNEF klíčové pro další snižování cen bateriových článků a bateriových jednotek.

Akumulace energie

BNEF: Ceny bateriových jednotek letos poprvé klesají pod 100 USD/kWh

Společnost GE Renewable Energy podepsala dohodu se společností Veolia o <a href="https://www.ge.com/news/reports/concrete-benefits-recycling-old-wind-turbine-blades-could-help-cement-industry-cut-co2" target="_blank" rel="noopener">recyklaci lopatek svých onshore větrných turbín ve Spojených státech</a>. Tato smlouva o recyklaci je první svého druhu v rámci amerického průmyslu s větrnými turbínami a přemění lopatky na suroviny použité při výrobě cementu. Očekává se, že díky této dohodě budou recyklovány tisíce lopatek.
Tato dohoda je výhodná pro všechny tři zúčastněné strany. Pro společnost GE, která je výrobcem některých z největších větrných lopatek na světě. Pro Veolii, <a href="https://www.veolia.com/en/news/united-states-veolia-makes-cement-and-gives-second-life-ge-renewable-energys-wind-turbine" target="_blank" rel="noopener">která zpracuje lopatky tak, aby byly použitelné pro cementárenský průmysl</a>. A v neposlední řadě také pro samotný cementárenský průmysl, který chce dekarbonizovat své provozy.
Partneři si kladou za cíl použít namleté lopatky k nahrazení surovin, jako je uhlí, písek a jíl, v zařízeních na výrobu cementu v USA.  Očekává se, že v průměru bude téměř 90 % materiálu lopatek znovu použito jako použitelný materiál pro výrobu cementu. Projekt tak pomůže snížit emise CO2 z výroby cementu o 27 %. Toto řešení, které zvyšuje ekologické výhody větrného průmyslu, lze navíc jednoduše škálovat.
<blockquote>„Udržitelné odstraňování kompozitů, jako jsou lopatky větrných turbín, bylo výzvou nejen pro průmysl větrných turbín, ale také pro letecký, námořní, automobilový a stavební průmysl“, uvedla Anne McEntee, generální ředitelka v oblasti digitálních služeb v GE Renewable Energy.</blockquote>
Aby se z lopatek stala surovina, použije Veolia řešení, které se v Evropě již osvědčilo. Po vyjmutí z větrných turbín budou lopatky, převážně složené ze skleněných vláken, rozdrceny v závodě Veolie v Missouri. Výsledný materiál bude poté použit v pecích k nahrazení uhlí, písku a jílu potřebného k výrobě cementu. Více než 90 % turbín bude znovu použito – 65 % jako surovina v cementárnách a 28 % na energii potřebnou pro chemickou reakci v peci.
<blockquote>„Přidáním lopatek větrných turbín, které jsou primárně vyrobeny ze skleněných vláken, nahradíme suroviny pro výrobu cementu. Snížíme množství uhlí, písku a minerálů, které jsou potřebné k výrobě cementu, což nakonec vede k zelenějšímu cementu, který lze použít pro různé výrobky,“ řekl Bob Cappadona, provozní ředitel divize Environmental Solutions and Services ve společnosti Veolia.</blockquote>
<figure id="attachment_90685" class="wp-caption aligncenter" style="width: 384px;"><img class="size-medium wp-image-90685" src="https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2020/12/Veloia-choppedblades-384x512.jpg" sizes="(max-width: 384px) 100vw, 384px" srcset="https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2020/12/Veloia-choppedblades-384x512.jpg 384w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2020/12/Veloia-choppedblades-768x1024.jpg 768w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2020/12/Veloia-choppedblades-725x967.jpg 725w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2020/12/Veloia-choppedblades.jpg 800w" alt="" width="384" height="512" /><figcaption class="wp-caption-text">Veolia: Výrobci cementu mohou míchat drcené lopatky s jiným materiálem a dávat směs do pece.</figcaption></figure>
<h2>Analýza dopadů na životní prostředí</h2>
Podle konzultační společnosti Quantis USA bude mít recyklace lopatek prostřednictvím zpracování v cementářské peci za následek 27% snížení emisí CO2 a 13% snížení spotřeby vody.
Jediná lopatka větrné turbíny o hmotnosti 6,3 tun recyklovaná tímto procesem umožňuje cementářské peci vyhnout se spotřebě téměř 4,5 tun uhlí, 2,4 tuny oxidu křemičitého, 1,7 tuny vápence a téměř tuny dalších surovin. Výsledný cement má stejné vlastnosti jako cement vyráběný tradičními způsoby, který splňuje všechny příslušné normy ASTM (American Society for Testing and Materials).
Zdroj úvodní fotografie: GE Renewable Energy

Větrné elektrárny

Co s dožitými větrnými turbínami? V USA z nich budou vyrábět "zelený" cement

Ruská vesmírná agentura Roskosmos chce při výzkumu vesmíru více využívat jadernou energii, sdělil dnes šéf Roskosmosu Dmitrij Rogozin. Bez jaderné energie není zkoumání ve vzdáleném hlubokém vesmíru myslitelné, uvedl podle agentury TASS.
<blockquote>&#8222;Je to náš klíč k rozsáhlým vědeckým výpravám k Venuši, Marsu, Jupiteru a planetám hlubokého vesmíru,&#8220; napsal Rogozin na twitteru k perspektivám využití jaderné energie v kosmu.</blockquote>
&#8222;Kromě toho může být potenciálně i zdrojem dodávek energie perspektivním orbitálním systémům a komplexům,&#8220; dodal.
Ve čtvrtek Rogozinem řízená státní korporace Roskosmos uzavřela smlouvu s ruskou konstrukční kanceláří Arsenal na vypracování předběžného projektu jaderného tahače Nukleon, jenž bude využíván při dalekých letech do vesmíru.
V materiálech zveřejněných na portálu pro veřejné zakázky se podle agentury TASS uvádí, že smlouva se týká přípravy projektu pro vývoj a výrobu kosmického komplexu s dopravním energetickým modulem založeným na jaderném energetickém zařízení. Hodnota kontraktu přesahuje 4,17 miliardy rublů (1,24 miliardy korun). Termín jeho splnění je 28. červenec 2024.
Výkonný ředitel Roskosmosu pro perspektivní programy a vědu Alexandr Blošenko k tomu dříve řekl, že tento &#8222;vesmírný remorkér&#8220; by se měl v roce 2030 vydat na dlouhý let, jehož konečným cílem bude jeden z měsíců největší planety Sluneční soustavy Jupiteru.
Hned tato první výprava má být nikoli jen testovací, ale výzkumná s plně vědeckým programem. Podle Blošenka má jít o dopravní energetický modul s otevřenou architekturou. Jeho hlavními charakteristikami budou schopnost autonomně a dlouhodobě vyrábět energii jaderným reaktorem megawattové kategorie a možnost přepravovat nejrůznější náklad.