Budoucnost kapesních jaderných reaktorů

- Vesmír autor: Ladislav Loukota

Ačkoliv trendem inovací na poli energetiky dnes zůstávají obnovitelné zdroje, stále větší podíl firem mezi ně počítá i nové návrhy jaderných reaktorů. Největším hitem je přitom momentálně miniaturizace v modulární nebo také kapesní jaderné reaktory. Po společnosti NuScale, která na jaře uzavřela s americkou vládou smlouvu na stavbu prvních prototypů, se věci hýbou kupředu také v Kanadě, Británii a možná i nad našimi hlavami. 

Tak nějak by dle představy odborníků NASA mohly vypadat modulární reaktory na Marsu

Tak nějak by dle představy odborníků NASA mohly vypadat modulární reaktory na Marsu,zdroj: NASA/Kilopower

Modulárnost heslem doby

Novinkami se teď pochlubila kanadská společnost Terrestrial Energy, která by ráda vyvinula komerčně výhodné reaktory pracující na bázi roztavené soli (molten salt reactor). Využít k tomu má vládní nukleární laboratoř Chalk River v Ontariu

Před pár měsíci přitom stejný modulární reaktor oficiálně podpořil místní energetický gigant OPG, který by jím během 15 let rád začal nahrazovat uhelné a plynové elektrárny.

Taktéž korporace Rolls-Royce se poohlíží po malých modulárních reaktorech. Její tým zhruba 150 lidí poslední dva roky pracoval na návrhu reaktoru schopného vydat až 450 MWe (půl bloku Temelína) a společnost by ráda získala oficiální podporu britské vlády. Ředitel technologické divize John Molyneux se netají tím, že Rolls-Royce bude před dosažením "kritické meze" potřebovat vládní podporu, poté by však mohla své reaktory prodávat i do zahraničí.

Na konci letošního září se o jádro má otřít i americká NASA, která v rámci svého tříletého programu Kilopower plánuje provést studii kapesní elektrárny pro marťanskou kolonii. NASA chce zkoumat jak tradiční štěpný reaktor, tak možnost zvětšit radioizotopové zdroje energií získávající tepelnou energii z přirozeného rozpadu radioaktivních jader. Jde o metodu jednodušší a bezpečnější, protože reakce není nijak urychlována jako u štěpných (tradičních) "jaderných" reaktorů. Zisk z ní je však mnohem menší, a tak tento princip doposud poháněl jenom kosmické sondy létající ke vzdáleným planetám.

Ani reaktory Terrestrial Energy nebo Rolls-Royce však neplatí za rizikové nukleární behemoty, jaké známe z minulosti. Zásadní předností modulárních štěpných reaktorů je totiž rovněž potenciálně vyšší bezpečnost - zatímco běžné reaktory jako bloky Temelína generují kolem či přes1000 MWe, modulární reaktory mají běžně zhruba poloviční a nižší výkon.

Může se to zdát být nevýhodou, ani modulární jaderné reaktory totiž neschováte do kapsy, stále je pro ně nutno budovat relativně dražší betonový komplex. Právě díky méně divoké řetězové reakci však modulární reaktory mohou spoléhat na přirozenou cirkulaci odpadního tepla skrze tepelné proudění (konvenkcí) z plně ponořeného reaktoru.

Jinými slovy, odpadní teplo je z reaktoru odváděno bez potřeby chladících pump a komplexních strojů poháněných elektřinou, což nezvyšuje náchylnost k roztavení reaktoru v případě výpadku chlazení. Právě to přitom mohlo za havárii ve Fukušimě i Černobylu.

Méně je někdy více

Pokud tedy nedojde k fyzickému poškození obalu reaktoru - na což by vlivem uzavření do ocelové krusty a betonového obalu bylo potřeba extrémních sil nebo protibunkrových bomb - je u modulárních reaktoru katastrofální roztavení, jako v předešlých nehodách, fyzicky nemožné. A i kdyby k tomu nějakým způsobem došlo, menší poměr štěpného materiálu oproti tradičním reaktorům zmenšuje i možné uniklé množství radiace a tím pádem i škody.  

Modulární reaktory mají na papíře i celou řadu dalších výhod včetně redukce odpadu, snadnější manipulace nebo jednoduššího doplnění štěpného materiálu - existují i designy, které nebude třeba doplňovat vůbec. Štěpný materiál bude jednoduše vbudován přímo do těla modulárního reaktoru a demontován až po naplnění životnosti celé elektrárny.

Všechny podobné vize prozatím nelze potvrdit ze skutečné praxe – modulární design je totiž sice oslavován, v reálu na něj ale pořád ještě čekáme.

Krom všeobecné nechuti vůči jaderné energii brání širšímu přijetí modulárních reaktorů dvě podstatné věci - státní dominance na trhu s jádrem a vysoké počáteční investice.

Jádro je již od svého počátku v 50. letech primárně podporováno a financováno ze státních rozpočtů, což se nemůže změnit ze dne na den. Obavy z nelegálního šíření štěpného materiálu a terorismu pak dále omezují možnosti soukromých sponzorů – oproti tomu solární energetika podobnými restrikcemi netrpí.

Zapojení pouze velkých korporací do byznysu s jádrem (jiné nemají na obří investice kapacity) důvěře veřejnosti rovněž zrovna nepomáhá. Odhaduje se navíc, že jednoho typu modulární elektrárny by bylo nutno vybudovat (a prodat) přes 50 až 100 kusů, aby se obchod s tímto typem energetiky dostal do dlouhodobě plusové bilance. Prozatím se tak poptávka po modulárních elektrárnách omezuje na pokusné jednotky reaktorů obvykle objednané právě státními zakázkami.

Během příštích několika let se na tom určitě nic nezmění. Po roce 2030 by však již prototypy modulárních reaktorů mohly být otestované a, pokud se osvědčí, i pořizované ve větším. Vzdor dojmu, že jádro zpívá svou labutí píseň, ve skutečnosti investice do nových reaktorů rostou, a to zejména v Číně a Asii obecně.

Od propadu po Fukušimě se výstavba nových elektráren po výkyvu znovu vrátila na původní mez, ačkoliv investice do solárních a větrných zdrojů jsou dnes o škálu vyšší.

Nakonec, svého druhu lze však jádro za obnovitelný zdroj považovat – a pokud se modulární design vyvaruje chybám minulosti, možná bude v rodině rostoucí ekologické energetiky znovu přivítán.

 

Tagy: moderní technologie jaderná elektrárna jaderná energie věda a technika modulární jaderná elektrárna

Zdroje: Vlastní,World Nuclear News