Small modular reactor – malý, ale šikovný

Americká vláda se rozhodla podpořit nové technologie jaderné energetiky uhrazením části nákladů na jejich vývoj. Peníze poslouží při konstrukci malých modulárních jaderných reaktorů, které by měly mít oproti dosavadním velkým reaktorům některé výhody, především větší pružnost provozu a větší efektivnost při výrobě elektřiny.

V USA se nyní vyrábí z jádra asi jedna pětina veškeré elektřiny. Vláda zamýšlí postupně tento podíl zvětšit a uzavřít některé elektrárny spalující uhlí, protože mají negativní vliv na životní prostředí. Výstavba nových jaderných elektráren je však až dosud nákladná a zdlouhavá. Proto se ministerstvo energetiky USA rozhodlo podpořit novou technologii jaderné energetiky, a to malé modulární jaderné reaktory („small modular reactor“ – SMR). Koncem ledna ministerstvo oznámilo, že bude do vývoje, zkoušek a licenčního řízení těchto malých reaktorů investovat 452 mil. dolarů.

Reaktor až do domu

K hlavním výhodám SMR patří možnost kompletní montáže ve výrobním závodě. Reaktory pak mohou být již jako hotový výrobek dopraveny přímo na místo určení. To uspoří miliony dolarů a zkrátí dobu výstavby elektrárny o celé roky. SMR mohou také přinést energii do vzdálených oblastí země, aniž by se musely stavět nové nákladné dálkové přenosové energetické sítě. Proto se o malých reaktorech hovoří jako o významné součásti nastupující generace jaderné energetiky.

Malé reaktory mají mít vůči dnes běžně používaných typům reaktorů asi třetinový nebo i menší výkon. Předpokládá se, že se umístí do rekonstruovaných uhelných elektráren, kde využijí dosavadní infrastrukturu, například stávající vyvedení výkonu do sítě nebo zdroj chladicí vody. Například společnost NuScale Power vyvíjí SMR o výkonu 45 MW, který by po celý rok dodával elektřinu asi 45 000 americkým domácnostem. To je velmi výhodné především pro malá města. Pokud by se poptávka po elektřině v takovém místě zvýšila, je velmi snadné dodat na místo další SMR.

Miniatura velkého rektoru

Malé reaktory mohou mít různou konstrukci. Jednou z rozpracovaných verzí je zmenšenina dosavadního vodou chlazeného reaktoru, ve kterém se jadernou reakcí ohřívá voda a pára pohání turbíny generátoru elektřiny. Malé rozměry reaktoru dovolují použít dosud netradiční uspořádání. Například SMR „mPower“ o výkonu 125 MW vyvíjený firmou Babcock & Wilcox má generátory umístěné přímo v reaktoru. To umožňuje vyhnout se tradičním potrubím spojujícím reaktor a generátor, což velmi zvýší spolehlivost a bezpečnost celého zařízení.

Pasivní bezpečnost

Některé typy vodou chlazených SMR se mohou pochlubit také vyšší pasivní bezpečností. Platí to zejména pro případ, kdy se část reaktoru, v němž probíhá jaderná reakce, dokáže vychladit i tehdy, pokud by vypadlo externí napájení čerpadel elektrickým proudem. Americký regulátor NCR předpokládá, že první vodou chlazené SMR budou nasazeny do provozu na počátku příštího desetiletí, tedy po roce 2020.

Chladicí systémy další vyvíjené verze SMR využívají místo vody plyn, zejména helium. Odstranění značných tlaků horké vody uvnitř reaktoru přispěje k dalšímu zvýšení bezpečnosti malých reaktorů. Plynem chlazený reaktor musí používat součásti a díly, které jsou odolné vůči vysokým teplotám. Předpokládá se, že některé budou opatřeny povlaky z uhlíku, další budou vyrobeny místo z oceli z keramických materiálů. Náročný vývoj si vyžádá určitý čas, a proto regulátor NCR předpokládá, že plynem chlazené malé reaktory nebudou nasazeny dříve než v polovině příštího desetiletí.

Než regulátor povolí používat nové typy malých modulárních jaderných reaktorů, budou muset projít náročnými zkouškami. Bude třeba vytvořit také zcela nové regulační předpisy. Není zřejmé, zda se přitom změní některé dosavadní předpisy, například zda se zmenší dosavadní evakuační pásmo v okolí reaktoru.

Zdroj: http://www.popularmechanics.com