Jak fungují malé modulární reaktory a proč na nich záleží

Nový plán pro jadernou energetiku

Po desetiletí znamenala jaderná energie jediné: masivní, miliardové elektrárny, jejichž výstavba trvala patnáct let a k provozu vyžadovaly malou armádu. Tento model se mění. Malé modulární reaktory (SMR) – nová třída jaderné technologie – jsou navrženy tak, aby se vyráběly v továrně, přepravovaly v modulech a instalovaly téměř kdekoli. Jejich zastánci tvrdí, že by konečně mohly naplnit dlouho odkládaný slib jaderné energie: čistou, spolehlivou elektřinu s nepřetržitým provozem za konkurenceschopnou cenu.

Co přesně je SMR?

Podle Mezinárodní agentury pro atomovou energii (MAAE) jsou SMR jaderné reaktory s výkonem až 300 megawattů elektřiny (MWe) na jednotku – zhruba jedna třetina kapacity konvenčního reaktoru. Klíčová je „modulární“ část: jejich systémy a komponenty jsou navrženy tak, aby se montovaly v továrně a přepravovaly na místo, namísto toho, aby se stavěly na míru na místě.

Stejně jako všechny štěpné reaktory, i SMR generují teplo štěpením atomů uranu v řízené řetězové reakci. Toto teplo přeměňuje vodu na páru, která roztáčí turbínu a vyrábí elektřinu. Mění se měřítko, konstrukce a – u některých novějších konstrukcí – samotné chladivo.

Jak technologie funguje

Většina konstrukcí SMR spoléhá na pasivní bezpečnostní systémy: namísto poháněných čerpadel a aktivních ovládacích prvků, které mají zabránit roztavení, využívají gravitaci, konvekci a základní fyziku reaktoru k automatickému ochlazování. Podle Ministerstva energetiky USA se jedná o zásadní odklon od starších konstrukcí a dramaticky snižuje riziko nehod.

Kromě lehkovodních SMR (které používají obyčejnou vodu jako chladivo i moderátor) se několik společností věnuje radikálnějším přístupům:

• Reaktory s roztavenou solí – používají jako chladivo tekutou sůl, čímž eliminují potřebu vysokotlakého provozu. Konstrukce Hermes 2 společnosti Kairos Power získala první americké stavební povolení pro takový reaktor.
• Rychlé reaktory chlazené sodíkem – konstrukce Natrium společnosti TerraPower používá tekutý sodík, což umožňuje vyšší účinnost a dokonce i potenciál spalovat některé jaderné odpady jako palivo.
• Mikroreaktory – ultrakompaktní jednotky s výkonem do 10 MWe, určené pro vojenské základny, odlehlá těžební místa nebo pomoc při katastrofách.

Kdo je staví?

Globální závod o komercializaci SMR se zintenzivňuje. Očekává se, že čínský Linglong One – reaktor o výkonu 125 MWe v provincii Hainan – se stane prvním komerčním pozemním SMR na světě, který bude schopen napájet zhruba 526 000 domácností. Ve Spojených státech společnost TerraPower zahájila práce na místě vyřazené uhelné elektrárny ve Wyomingu a společnost Kairos Power staví demonstrační reaktor v Tennessee. V Evropě Spojené království vyčlenilo 280 milionů liber na konstrukci SMR o výkonu 470 MWe od společnosti Rolls-Royce, zatímco kanadská společnost Ontario Power Generation schválila výstavbu reaktoru GE Hitachi ve svém areálu Darlington. MIT Technology Review označil jadernou energii nové generace za jednu z 10 průlomových technologií pro rok 2026.

Slib: Proč jsou zastánci nadšení

Achillovou patou tradičního jaderného průmyslu byly vždy překročené náklady a zpoždění výstavby. Zastánci SMR tvrdí, že tovární výroba řeší oba problémy. Postavte stejnou konstrukci desítkykrát a náklady prudce klesnou – stejná logika, díky které se letadla a automobily staly cenově dostupnými. Menší počáteční kapitálové požadavky také usnadňují financování SMR a jejich modulární povaha znamená, že operátoři mohou přidávat kapacitu postupně, namísto toho, aby sázeli miliardy na jediný obrovský projekt.

Existuje také strategický úhel pohledu. Technologičtí giganti včetně společnosti Google podepsali dohody o nákupu elektřiny s vývojáři SMR, aby zajistili čistou elektřinu pro energeticky náročná datová centra s umělou inteligencí – trh, který konvenční obnovitelné zdroje energie jen těžko spolehlivě obsluhují.

Obavy: Co kritici zdůrazňují

Nadšení není univerzální. Studie publikovaná v Proceedings of the National Academy of Sciences zjistila, že některé konstrukce SMR by generovaly výrazně více radioaktivního odpadu na jednotku energie než konvenční elektrárny, a to kvůli většímu úniku neutronů z menších jader reaktorů. Kritici také poznamenávají, že úspory z rozsahu fungují oběma směry: menší reaktory ztrácejí nákladové výhody, které činí velké elektrárny konkurenceschopnými, a žádná konstrukce SMR mimo Čínu dosud neprokázala, že ji lze postavit v rámci rozpočtu a včas v komerčním měřítku.

Světová jaderná asociace uznává, že ekonomická opodstatněnost SMR závisí do značné míry na dosažení objemů sériové výroby, které dosud neexistují.

Závěr

Malé modulární reaktory představují nejvěrohodnější pokus jaderné energie o to, aby se znovu objevila pro 21. století. Fyzika je ověřená, konstrukce se rychle vyvíjí a politická vůle – poháněná klimatickými cíli a prudce rostoucí poptávkou po elektřině z umělé inteligence – nebyla nikdy silnější. Zda budou následovat ekonomické aspekty, je určující otázkou příštího desetiletí.