Jaderná energie může napojit miliardy žíznících

Odhaduje se, že pětina populace Země nemá přístup k pitné vodě. Nejhůře postižené oblasti jsou v Asii a severní Africe. Studie IAEA z roku 2006 odhaduje, že v těchto oblastech žije 2,3 miliardy lidí, dalších 1.7 miliardy musí vystačit s méně než 1000 m³ pitné vody na rok. Nedostatek pitné vody v těchto oblastech ohrožuje jejich další rozvoj.

Odsolování

Jednou z cest za dostatkem pitné vody je odsolování vody mořské, popř. vody slaných jezer či slané spodní vody. Většina odsolovacích zařízení dnes přitom pracuje díky energii z fosilních paliv. V roce 2012 fungovalo na světě okolo 15 000 odsolovacích zařízení s celkovou kapacitou 80 milionů m³ pitné vody denně. Největší je Jubail 2 v Saudské Arábii – s kapacitou 948 000 m³/den. Dvě třetiny odsolovacích kapacit zpracovávají mořskou vodu, třetina vodu brakickou, ať z ústí řek, slaných jezer nebo artézských studní.

Nejpoužívanější technologií je reversní osmóza (RO) při níž elektrické pumpy protlačují vodu přes membrány proti osmotickému tlaku. Další metodou je termální proces několikastupňové destilace za použití páry (multi-stage flash – MSF). Lze při něm využít teplo z elektráren. V brakických vodách je reverzní osmóza levnější, zatímco termální proces dává čistší vodu. Asi 8 % zařízení používá multi-efect distillation (MED) nebo multi-effect vapour compression (MVC) nebo jejich kombinaci.

Odsolování je energeticky náročné. Reversní osmóza potřebuje 6 kWh elektřiny na získání kubického metru vody (záleží samozřejmě na salinitě původní vody). MSF a MED potřebují 25 až 200 kWh/m³, novější verze MED (MED-MVC) jsou srovnatelné s reversní osmózou a potřebují asi 10 kWh/m³. Pro brakické vody nebo přepracování municipálních odpadních vod stačí 1 kWh/m³.

Příklady

Například v Izraeli pochází z odsolování desetina vody. Velká továrna na pitnou vodu využívá reversní osmózu za cenu 50 centů na kubický metr. Malta získává dvě třetiny své pitné vody díky reversní osmóze a potřebuje na to 4 % své elektřiny. Singapur v roce 2005 spustil velké odsolovací zařízení na principu reversní osmózy s výkonem 136 000 m³/den (což pokrývá 10 % jeho potřeb) za 49 US centů za m³. Nasmlouvanou už má další jednotku RO, na 318 500 m³/den, která bude produkovat vodu za 36 US centů/m³.

Zkušenosti s odsolováním jadernými reaktory

Odsolování pomocí jaderných reaktorů se může pochlubit již 150 reaktor-roky zkušeností, konkrétně v Kazachstánu, Indii a Japonsku. Rozsáhlé komerční použití závisí zejména na ekonomických faktorech. Obvyklou strategií je provozovat energetický reaktor, který vyrábí na plno elektřinu a k odsolování se používá jen v době, kdy je poptávka po elektřině v síti nízká. Rychlý reaktor BN-350 v kazachstánském Aktau dodával 135 MW_e elektřiny a 80 000 m³ pitné vody denně po 27 let. Pro odsolování se využívalo 60 % jeho kapacity. Spolu s ním se pro odsolování používaly také kotle na plyn/ropu, takže celkem se metodou MED produkovalo 120 000 m³ vody denně.

V Japonsku bylo v provozu na 10 odsolovacích zařízení napojených na energetické tlakovodní reaktory, které připravovaly cca 14 000 m³ pitné vody denně. Nejprve se používala metoda MSF, ale MED a RO byly shledány efektivnějšími. Odsolená voda se používala zpět do chladicích systémů reaktorů.

Indie zkoumala možnosti odsolování od 70. let. V roce 2002 byla spuštěná demonstrační jednotka napojená na dva 170MW_e jaderné reaktory (PHWR – tlakovodní, těžkovodní) v Kalpakkam, v jihovýchodní Indii. Projekt vyráběl reversní osmózou 1800 m³/denně a MSF metodou 4500 m³/denně. Je to největší jaderná desalinační jednotka používající hybridní technologii MSF-RO pomocí nízkotlaké páry.

V roce 2009 byla spuštěna v Kudankulam jednotka s kapacitou 10,200 m³/den zásobující takto odsolenou vodou celou elektrárnu a přilehlé město. Používá technologii MVC (mechanical vapour compression). Náklady jsou asi 0,9 USD na m³.

Odpadní teplo z výzkumného reaktoru Trombay v Mumbai odsoluje vodu pro použití k chlazení reaktoru. Pakistan v roce 2010 spustil MED jednotku pro přípravu 4800 m³ vody denně u jaderné elektrárny v Karáčí (KANUPP, 125 MW, tlakovodní těžkovodní reaktor PHWR).

Příležitost pro malé jaderné reaktory

Pro odsolování jsou vhodné přímořské malé a střední jaderné reaktory, které v kogeneračním cyklu vyrábějí elektřinu a z posledního chladicího okruhu vypouštějí horkou mořskou vodu. IAEA si nechala v roce 2006 vypracovat studii, podle níž by se náklady na takto získanou vodu pohybovaly od 0,50 do 0,94 USD/m³ pro RO, (0,60 až 0,96) USD/m³ pro MED a (1,18 až 1,48) USD/m³ pro MSF procesy.

Projekty malých jaderných reaktorů pro odsolování

SMART
Jižní Korea vyvinula malý reaktor pro současnou produkci elektřiny a pitné vody. Tlakovodní reaktor s tepelným výkonem 330 MW_t SMART s dlouhou životností by vyměňoval palivo jen každé 3 roky. Byl by připojen na čtyři jednotky MED produkující celkem 40 000 m³ pitné vody denně.

CAREM
Argentina vyprojektovala tlakovodní reaktor s tepelným výkonem 100 MW_t vhodný pro kogeneraci nebo jen samotné odsolování. Měl by vyrůst u elektrárny Atucha.

NHR-200
Čína, pilotní 5MW jednotka.

Plovoucí elektrárna
Ruská plovoucí jaderná elektrárna se dvěma reaktory KLT-40S odvozenými od reaktorů pro ledoborce, by byla použita pro výrobu elektřiny i přípravu vody. Projekt má označení ATETs-80 a elektrárna může být jak plovoucí, tak na pevnině. Bude produkovat 85 MW_e plus 120 000 m³ pitné vody denně. Další podobný projekt je ABV-6, reaktor s tepelným výkonem 38 MW montovaný na 97 m dlouhý ponton jménem Volnolom, by produkoval 12 MW_e elektřiny plus 40 000 m³ pitné vody denně pomocí RO. Větší koncept počítá s VBER-300 reaktory na 170 m dlouhých pontonech.

Plánované odsolovací projekty

Čína
Čína zkoumá proveditelnost jaderné odsolovací jednotky na mořskou vodu v Yantai na poloostrově Shandong, která by produkovala 80 000 až 160 000 m³ denně procesem MED. Použit má být reaktor NHR-200 s tepelným výkonem 200 MW.

Írán
Kapacita 200 000 m³ pitné vody denně. MSF desalinační jednotka byla naplánovaná u JE Bushehr, ale výstavba se velmi zdržela.

Libye

Libye zvažuje adaptaci výzkumného reaktoru Tajoura na demonstrační odsolovací jednotku s hybridním MED-RO systémem.

Maroko
Spolu s Čínou vypracovali v Maroku projekt pro město Tan-Tan na atlantickém pobřeží, který by využíval reaktor o výkonu 10 MW na výrobu 8 000 m³ pitné vody denně pomocí destilace (MED).

Katar
Katar zvažuje s firmou Mitsubishi projekt na jadernou jednotku v Ras Abu Fontas na výrobu 160 000 m³ pitné vody denně.

Většina zemí, které plánují odsolování, požádala o technickou pomoc IAEA. V programu je nyní 20 zemí.