Malé a velké reaktory

Mezinárodní agentura pro atomovou energii ve Vídni předpovídá, že do roku 2050 se instalovaná kapacita jaderných reaktorů na světě zdvojnásobí – z 371 GW(e) v roce 2022 na 890 GW(e) do roku 2050. Přibližně 10 % tohoto nárůstu bude pocházet z malých modulárních reaktorů (SMR). Přestože ve hře je dnes mnoho typů reaktorů, velké reaktory budou zřejmě dominovat. Velké vodou chlazené reaktory byly ústředním bodem vzestupu jaderného průmyslu ve 20. století a moderní reaktory stejného typu dnes plánované nebo ve výstavbě, mnohé v rozsahu (1–1,7) GW(e), jsou připraveny poskytnout většinu nové jaderné kapacity.

„V zemích, které již jaderné elektrárny provozují, budou zvýšení jaderné kapacity řídit velké lehkovodní reaktory, spíše než malé modulární reaktory“, říká Aline des Cloizeaux, ředitelka divize jaderné energie MAAE. „Velké reaktory jsou osvědčenou technologií, která může ekonomicky poskytnout velkou a spolehlivou dodávku základní energie. Očekáváme však, že členské země a průmysl potenciál SMR také využijí.“

Jaderná energie pro „Zero“ emisí

Chce-li svět splnit své cíle nulových emisí CO₂, jaderná energetika se musí rozšířit – to byla výzva generálního ředitele MAAE Rafaela Mariana Grossiho loni v prosinci na 28. zasedání Konference smluvních stran Rámcové úmluvy OSN o změně klimatu (COP28), v prohlášení podporovaném desítkami zemí. Toto stanovisko bylo potvrzeno zahrnutím jaderné energie do globální inventarizace poprvé v téměř 30leté historii konference.

Splnit projekce „vysokého scénáře“ MAAE znamená přidat minimálně 20 jaderných GW(e) ročně. „Projekce je ambiciózní, ale technicky proveditelná,“ říká Henri Paillere, vedoucí sekce plánování a ekonomických studií MAAE.

Menší reaktory, jako jsou SMR a mikroreaktory, mohou být zvláště vhodné pro poskytování energie koncovým uživatelům v průmyslu a vzdáleným komunitám s menšími elektrickými sítěmi, a také pro napájení neelektrických aplikací, jako je výroba vodíku a odsolování mořské vody. SMR však budou před jejich širším nasazením potřebovat nejprve demonstrační projekty.

Právě teď svět staví 58 nových reaktorů

Téměř všech 58 jaderných reaktorů, které jsou v současné době ve výstavbě, jsou velké reaktory. Většina plánů jaderné expanze v zemích již provozujících jadernou energetiku i v nových zemích se soustřeďuje na reaktory s kapacitou 1 GW nebo více, i když mnoho z těchto zemí také uvažuje o případném nasazení SMR. Polsko, nováček, jehož cílem je přidat jadernou energii do poloviny 30. let 20. století, plánuje rozmístit 6 - 9 GW(e) ve velkých jaderných reaktorech. Čína, která v současnosti provozuje 55 reaktorů, očekává, že do roku 2060 osminásobně rozšíří svou jadernou kapacitu na zhruba 400 GW, a to především rovněž díky nasazení velkých reaktorů.

Výzvy pro jadernou expanzi

Podle Paillereho největší problémy při rozšiřování kapacity jaderné energie souvisejí s finančními a lidskými zdroji. „Je zapotřebí mechanismů k přilákání kapitálu od investorů a ze soukromého sektoru k financování nových jaderných projektů. Na financování investic do přechodu na čistou energii je peněz dostatek. Investory nutí k opatrnosti vůči jaderné energii například zpožďování ve výstavbě, které s sebou nezřídka nese i navyšování prostředků.“

Po desetileté přestávce byla výstavba jaderných projektů v západních zemích často sužována překročením nákladů a zpožděním, protože po pauze je potřeba znovu nastartovat dovednosti a oživit procesy a řetězce. „V některých zemích se nestavělo 20 let. Bylo potřeba vyškolit lidské zdroje a přestavět dodavatelské řetězce,“ říká Paillere. „Zvýšení jaderné kapacity znamená zvýšení výstavby a připojení k rozvodné síti, což znamená nalezení více inženýrů, techniků, svářečů a dalších. Otázka lidských zdrojů není specifická pro jadernou energii, ale je společným problémem napříč všemi technologiemi čistých energií.“ Ponaučení z předchozích projektů, včetně projektového řízení a zapojení zainteresovaných stran, budou rozhodující pro včasné dokončení nových projektů.

V některých zemích, jako je Bělorusko, Čína, Korejská republika, Ruská federace a Spojené arabské emiráty, proběhly projekty nové výstavby z velké části včas a v souladu s rozpočtem. „Standardizovaný design pokročilých reaktorů urychluje licencování a snižuje investiční náklady i dobu výstavby,“ říká Aline Cloizeaux.

Minulá a budoucí expanze

V 70. letech 20. století došlo k rozmachu jaderné energetiky, tažené především Severní Amerikou a Evropou. V roce 1970 provozovalo 15 zemí 90 jaderných reaktorů s celkovou kapacitou 16,5 GW(e). V průběhu 70. let byla zahajována výstavba 25 až 30 nových jaderných bloků ročně. Do roku 1980 provozovalo 22 zemí 253 jaderných reaktorů s výkonem 135 GW(e). Do konce roku 1990 se pak celosvětově jaderná kapacita více než zdvojnásobila na 326 GW(e). (Dnes je na světě 440 provozuschopných energetických reaktorů.)

„Jaderný průmysl a dodavatelský řetězec byly dobře zavedené a schopné vybudovat 30 GW ročně,“ říká Paillere. „Je to povzbudivé, protože v té době bylo v čele tohoto trendu jen několik zemí, jako Francie, Japonsko a Spojené státy americké. Čína a Ruská federace se přidaly a staly významnými hráči a mají jak dodavatelský řetězec, tak průmysl na podporu expanze jaderné energie.“

Oživení a rozšíření jaderné energie k dosažení globálních cílů, ať už prostřednictvím velkých reaktorů nebo SMR, bude vyžadovat politickou podporu a přísné kontroly nákladů.

Zdroj: Joanne Liou, IAEA