Teoretické technologie

Reaktory 4. generace - za kolik a za jak dlouho

Historii i současnost jaderných projektů provází problém vysoceradioaktivního odpadu, vysoké investiční náklady, nepředvídané technické problémy a havárie. Iniciativa směřující ke čtvrté generaci reaktorů z těchto skutečností vychází. Cílem je vytvořit, značku, která má přesvědčit veřejnost, že probíhá vývoj zcela nové generace reaktorů, oproštěné od všech potíží, které trápí ty současné.

Nukleární energetika doposud získávala velké prostředky na vývoj – až polovinu peněz vyčleněných na výzkum (87,6 miliard dolarů) ve 26 členských státech OECD mezi roky 1991 a 2001, zatímco obnovitelným zdrojům šlo pouze 8 %. S rychlým nástupem inovací ve větrné a solární energetice se v minulém desetiletí začínal poměr podpory výzkumu v atomu a čisté energetice otáčet. Jaderný průmysl proto představil nové typy reaktorů jako šanci k dosažení udržitelného systému bez produkce skleníkových plynů i prosazení bezpečnějších a spolehlivějších technologií. Reálně jde spíše o snahu zachovat tok financí určených na jaderný výzkum.

Odhadované náklady na vývoj vybraných šesti konceptů se pohybují kolem 6 miliard dolarů (od 600 milionů do miliardy na každý systém plus 700 miliónů na společný výzkum). Je více než pravděpodobné, že tato částka bude překročena, stejně jako dojde k prodloužení času potřebného k vývoji systémů. Podle francouzské vlády, jednoho z nejvýznamnějších stoupenců vývoje nových reaktorů, budou reaktory 4. generace „připraveny ke komerčnímu rozšíření nejdříve kolem roku 2045.“

Atom pro rozvojové země?

V koncepci reaktorů čtvrté generace se nově můžeme setkat s vývojem menších modulárních jednotek. Jde o změnu oproti dnešnímu stavu, kdy ekonomická náročnost projektů tlačí investory do vysokých instalovaných výkonů. Hlavní motivací je omezení investičních rizik a možnost připojení do méně rozvinutých sítí zemí třetího světa. I odborníci z MAAE ovšem vyslovují pochybnosti o tomto plánu. Rozvojové země si podle nich nemohou objednat výstavbu nového typu reaktoru, který dosud nebyl nikde postaven ani provozován. Nebudou mít zájem o inovativní výrobek, který nebyl nikde vyzkoušen. Navíc takto hrozí šíření zneužitelných štěpných materiálů do nestabilních zemí.

Uzavřený palivový cyklus

Dalším pokusem o vylepšení ekonomické bilance jaderné energetiky má být uzavřený palivový cyklus. Ten však vyžaduje přepracování vyhořelého paliva k získání plutonia a jeho využití pro výrobu paliva čerstvého. Přepracování plutonia se široce kritizuje kvůli negativním dopadům na životní prostředí, vysokým nákladům a bezpečnostním rizikům. Podstatné rozšíření uzavřeného palivového cyklu by vyžadovalo zásadní převrat v současné politice prevence vojenského zneužití jaderné technologie v mnoha zemích (mimo jiné též ve Spojených státech) i v průmyslové politice většiny zemí provozujících jaderné elektrárny.

Rozšíření reaktorů 4. generace s uzavřeným palivovým cyklem by vyžadovalo velmi vysoké investice do výstavby přepracovacích závodů. Podle studie „Budoucnost jádra“ vydané Massachusetts Institute of Technology dosud není přesvědčivě prokázáno, zda dlouhodobé přínosy pokročilého uzavřeného palivového cyklu pro hospodaření s jaderným odpadem vyváží krátkodobá rizika, včetně těch, které se týkají vojenského zneužití. Studie MIT došla rovněž k závěru, že palivové náklady pro uzavřený cyklus, při započítání skladování a ukládání odpadu, budou 4,5krát vyšší než v případě otevřeného cyklu. Proto není realistické očekávat, že se podaří vyvinout reaktor a palivový cyklus, který současněvyřeší problémy vysoké ceny, bezpečného uložení odpadu a rizika vojenského zneužití. Studie dochází k závěru, že toto plní lépe dnešní otevřený cyklus.

Nakládání s odpadem u reaktorů 4. generace

U vyvíjené 4. generace reaktorů slibuje jaderný průmysl uzavřený jaderný cyklus nejen pro uran a plutonium, ale i pro všechny transurany. Požadavek na izolaci odpadů při konečném uložení by se v tomto případě redukoval na dobu kolem tisíce let. Nejde o moc novou myšlenku: podobný koncept byl navržen v šedesátých letech dvacátého století, ale neujal se. První překážkou pro jeho naplnění by byla potřeba výstavby gigantického parku přepracovacích závodů nezbytných pro separaci nuklidů.

Problémy jako vypouštění tekutých i plynných radioaktivních látek, vznik velkého množství radioaktivního a chemického odpadu, možnost vážné havárie či riziko odcizení materiálu použitelného k výrobě jaderných zbraní by byly o několik řadů závažnější, než při současném objemu přepracování.

Zejména v případě transmutace (urychlovačem řízená transmutace - ADTT) jde o stále o výzkumný projekt, který vychází z myšlenky protiraketové obrany na konci osmdesátých let. Koncept využívá protonové dělo, jehož pomocí jsou radionuklidy měněny na jiné a současně je uvolňována energie. Vyráběl by tak odpady sice radioaktivní, ale s výrazně kratším poločasem rozpadu. Již dnes známou nevýhodou tohoto projektu je opět vysoká produkce vedlejších radioaktivních odpadů: neobejde se totiž bez linky na přepracování paliva. Problém odpadu by tedy neřešil, ale v lepším případě pouze omezil.

Ministerstvo energetiky USA vypracovalo v roce 1999 studii, která odhaduje náklady na tento způsob likvidace vyhořelého jaderného paliva. Odstranění všech 87 000 tun vyhořelého paliva, které se v USA nashromáždily, by v případě spalování v reaktoru ADTT přišlo asi na 280 miliard dolarů. Akce by podle studie trvala 117 let a stejně by nezabránila potřebě vybudovat hlubinné úložiště na radioaktivní odpady, které by transmutací vznikly. V České republice s provozem Dukovan a Temelína (bez prodlužování provozu) vznikne asi 4000 tun vyhořelého paliva. Použijeme-li odhad amerického ministerstva, jejich likvidace metodou ADTT by stála nejméně 12 miliard dolarů (240 miliard korun). To je částka několikrát vyšší než oficiální odhady nákladů na hlubinné úložiště. Takové řešení není komerčně životaschopné. Přitom však nelze počítat rozdíl mezi oběma projekty, nýbrž jejich součet, protože transmutace úložiště nenahrazuje – vyžaduje jej pro zbytkový odpad.

*****

© Redakce Temelin.cz s využitím studie Frogatt, A., Nuclear Reactor Hazards, Heinrich Boell Stiftung, 2006 // Foto - Wikimedia