Profesor Steve Thomas z Greenwich University v článku pro Responsible Science komentuje současnou vlnu zájmu o malé modulární reaktory (zkráceně SMR – Small Modular Reactor). Článek se soustředí na plány britských dodavatelů, ale v mnoha ohledech je platný pro kontinentální Evropu nebo Severní Ameriku. Zkrácenou verzi nabízíme v českém překladu.

Na začátku roku 2023 oznámila britská vláda, že šest firem podalo žádost o posouzení svého konceptu malého modulárního reaktoru k jadernému dozoru. Tyto společnosti se tak přidaly ke konsorciu vedenému firmou Rolls Royce, jehož žádost již jaderný dozor posuzuje. Proces posouzení konceptu trvá čtyři až pět let, ale po jeho skončení se předpokládá, příslušný typ reaktoru může být kdekoli v Británii postaven, splní-li lokální kritéria. Mohlo by se zdát, že za několik let budou projekty malých modulárních reaktorů přibývat ve velkém množství. Jisté to ovšem zdaleka není. Technické, ekonomické i bezpečnostní překážky mohou být tak významné, že rozvoj celého sektoru zastaví hned v začátku.

Vyřeší malé modulární reaktory problémy jaderného průmyslu?

Pro debatu o malých modulárních reaktorech bude užitečné připomenout si dobu na začátku století, kdy jaderný průmysl deklaroval překonání potíží s prodražováním projektů a protahováním doby výstavby díky reaktorům generace III +. Ty byly koncepčně postaveny na rozšířených reaktorových typech, ale jejich výhodou měla být jednoduchá konstrukce, využití prvků pasivní bezpečnosti a možnost vyrobit významné konstrukční celky dodavatelských továrnách, což mělo ušetřit práci na staveništi. Proto měly být reaktory generace III+ bezpečnější, levnější a jednodušší z pohledu výstavby.

Ve stejné době jaderný průmysl plánoval vývoj reaktorů čtvrté generace, mezi něž patřily rychlé reaktory chlazené olovem nebo vysokoteplotní reaktory. Tyto typy, které nebyly ve dvacátém století nasazeny v komerčním měřítku, slibovaly například efektivnější využití paliva a snížení množství jaderného odpadu.

Po dvaceti letech je zřejmé, že reaktory generace III+ očekávání jaderného průmyslu nesplnily. Všechny projekty potkaly časové skluzy a navyšování nákladů v průběhu výstavby. V nejhorších případech, jako jsou projekty Olkiluoto a Flamanville došlo k trojnásobnému navýšení rozpočtu. Doba rozšíření reaktorů čtvrté generace se za dvacet let prakticky nepřiblížila.

V případě malých modulárních reaktorů je třeba brát v úvahu, že přes značné množství předkládaných konceptů jde vesměs o menší verze (výkon SMR se pohybuje od 3 do 500 MW) prověřených reaktorových typů nebo záměrů uváděných mezi reaktory čtvrté generace. Proč by měly vyřešit problémy, se kterými se technologie dosud potýkaly? V případě ceny také přicházejí o výhodu úspory z rozsahu – jeden velký reaktor s výkonem 1600 MW je minimálně na materiál méně náročný než deset reaktorů s výkonem 160 MW. Příslib nižší ceny a omezení problémů s výstavbou plyne výhradně z předpokladu, že se malý modulární reaktor bude vyrábět sériově ve větším počtu kusů. To ovšem vyžaduje splnění dalších podmínek, které projekty malých modulárních reaktorů odlišují od tradičních jaderných elektráren.

Jak dlouhá je cesta ke komerční nabídce malých modulárních reaktorů?

Stojí za připomenutí, že žádný typ malého modulárního reaktoru zatím není na trhu nabízen. Dosavadní zkušenosti ukazují, že dostat reaktor od fáze konceptu k reálné nabídce na trhu může trvat i více než deset let. Aby se některý typ SMR dostal do fáze, kdy jej bude možné u dodavatele objednat, musí splnit následující podmínky:

• Dotáhnout konstrukční provedení z fáze konceptu na detailní úroveň, kterou může posoudit jaderný dozor. V případě reaktorů generace III+ byl vývoj některých konceptů v této fázi ukončen.
• Vybudovat dodavatelské řetězce včetně výrobních linek pro jednotlivé komponenty. Je třeba brát v úvahu, že dodavatelské firmy, budou vyžadovat garance odběru součástí, než přistoupí k investicím. Dodavatelů schopných plnit požadované standardy přitom v posledních dvaceti letech ubylo.
• Získat zákazníka pro první projekt. Aby energetické firmy objednávaly malý modulární reaktor pro své projekty, budou chtít vidět jeho bezproblémové fungování v provozu.
• Získat partnera z řad inženýrských společností, který zajistí integraci příslušného typu SMR do celkového uspořádání elektrárny a umožní komerční výstavbu elektráren.

Jediným konceptem malého modulárního reaktoru, který se splnění uvedených podmínek blíží, je americký NuScale. Má za sebou dvacet let vývoje, úspěšně prošel posouzením jaderného dozoru a firma spolupracuje se zkušenou inženýrskou společností Fluor. NuScale má také zákazníka pro první projekt, kterým je konsorcium padesáti městských energetických společností s názvem UAMPS (Utah Associated Municipal Power Systems).

Tento pokročilý koncept ovšem nadále čelí problémům ve všech oblastech. Původní záměr počítal se souborem dvanácti reaktorů, každým o výkonu 35 MW. Z ekonomických důvodů byl ovšem postupem času výkon reaktorů navyšován na 40, 50, 60 a naposledy na 77 MW – aktuální koncept počítá se souborem čtyř až šesti reaktorů, každým o výkonu 77 MW. Souhlas jaderného dozoru z roku 2021 se vztahoval na reaktory s výkonem 50 MW a řízení proto muselo být obnoveno, žádost byla podána na konci roku 2022.

Projekt UAMPS počítá se šesti reaktory o celkovém výkonu 476 MW a byl zahájen v roce 2016. Vzhledem k rostoucím nákladům  aktuálně konsorcium usiluje o získání dostatečného počtu investorů. Aktuální cena činí 9,3 miliardy dolarů včetně finančních nákladů, přičemž 4,2 miliardy dolarů kryje dotace federálního ministerstva energetiky na pilotní projekt.

Ve Velké Británii je horkým tématem projekt malého modulárního reaktoru firmy Rolls Royce. V tomto případě jde o reaktor o výkonu 470 MW, což je na horní hranici intervalu pro SMR a na úrovni běžných reaktorů druhé generace (například reaktorů z havarované elektrárny Fukušima Daiiči). Aby se firmě vyplatilo postavit výrobní linky, musí mít zajištěný odbyt dvou reaktorů za rok. Požaduje proto po britské vládě garanci odběru 7 GW instalovaného výkonu svých reaktorů. Tento závazek by byl z pohledu britské vlády vysoce rizikový, mimo jiné proto, že detaily konceptu zatím nejsou známy. Za předpokladu, že výstavba bude trvat pět let od chvíle, kdy budou vyrobeny jednotlivé komponenty, bude v různém stádiu rozestavěnosti devět reaktorů ve chvíli, kdy bude první spuštěn, tedy předtím než budou k dispozici první provozní zkušenosti.

Steve Thomas je emeritním profesorem energetické politiky na Greenwich University. Problematikou jaderné energetiky se zabývá 40 let.

Kompletní článek je k dispozici na: https://www.sgr.org.uk/resources/small-modular-reactors-last-chance-saloon-nuclear-industry

****

(c) Karel Polanecký, Temelin.cz / Obrázek: Carbon Free Power Project