Budoucnost jaderné energetiky (a vlastně udržitelné
energetiky vůbec) představují jaderné systémy IV. generace.
Na otázky TT odpovídá Ing. Ivo Váša, ředitel divize
jaderné bezpečnosti a energetiky ÚJV Řež:
n Na úvod: které reaktory do
uvedené skupiny dnes náleží?
Mezinárodní fórum GIF (Generation
IV International Forum), které
fakticky udává směr výzkumu
a vývoje jaderných systémů pro
budoucí použití, zvolilo po pečlivém
výběru typů reaktorů: rychlé
reaktory chlazené plynem (GFR),
olovem (LFR) a sodíkem (SFR),
reaktor chlazený roztavenými solemi
(MSR), reaktor chlazený vodou
s nadkritickými parametry (SCWR)
a vysokoteplotní reaktor chlazený
plynem (VHTR).
Výzkum těchto systémů je plánován
na I. čtvrtinu tohoto století
s cílem následné realizace prototypů
a komerčního využití.
Nejblíže k realizaci a k průmyslovému
využití (podle priorit výzkumu
Euratom a podle situace v USA
a v Jihoafrické republice) se dnes
jeví vysokoteplotní reaktory V/HTR
chlazené héliem. Do teploty 850 °C
jsou označovány jako HTR. Nad
850 °C se nazývají VHTR - „velmi
vysokoteplotní reaktory“. Vyznačují
se vysokou inherentní bezpečností,
účinností a zejména možností
využití pro kogeneraci elektrické
energie a vysokopotenciálního tepla
k průmyslovým aplikacím - v chemickém,
petrochemickém a metalurgickém
průmyslu, ke zplyňování
uhlí, k výrobě syntetických paliv
a zejména k produkci vodíku.
n ÚJV v Řeži se aktivně podílí
na integrovaném výzkumu V/
HTR. Jaké jsou jeho cíle? S kým
kooperujete?
Pro výzkum a vývoj vysokoteplotních
reaktorů je charakteristický
vysoký stupeň mezinárodní
spolupráce, který vedl k vytvoření
mezinárodní komunity v této oblasti.
V Evropě byla při společném
výzkumném centru JRC v Pettenu
ustavena síť organizací pro výzkum
vysokoteplotních reaktorů (High
Temperature Reactor Technology
Network, HTR-TN), v němž jsou
zastoupeny výzkumné a průmyslové
organizace a univerzity z 21
zemí. ÚJV Řež je členem od roku
2003.
Výzkum a vývoj vysokoteplotních
reaktorů probíhá jednak
v národních programech několika
zemí s vyspělou jadernou technologií,
které disponují určitou výchozí
znalostní a technologickou základnou
z dřívějších projektů, jednak
v mezinárodních programech,
jejichž hlavním představitelem je
GIF. Ve fázi realizace jsou projekty
v Jihoafrické republice (modulární
reaktor) a v Číně (reaktor HTR
10). V Evropě probíhají výzkumné
práce v rámcových projektech EC
– Euratom. Aktuálně před ukončením
je integrovaný projekt 6.
rámcového programu s názvem
RAPHAEL.
n Specialisté ÚJV se zapojili rovněž
do řešení problémů pro SWCR
a MSR. Co mají konkrétně za úkoly
a jak se jich zatím zhostili?
Reaktory IV. generace typu
SCWR (Supercritical-Water-Cooled
Reactor System) jsou chlazené
vodou o vysoké teplotě a tlaku.
Pracují v oblasti nad termodynamickým
kritickým bodem vody
(374 °C, 22.1 MPa). Vzhledem
k potřebám vývoje materiálové
kompatibility se předpokládá jejich
uplatnění po roce 2030.
V rámci zapojení ÚJV Řež do
výzkumu a vývoje reaktorů GIV
bylo v roce 2008 uvedeno do provozu
základní experimentální zařízení
pro výzkum materiálové problematiky
SCWR pracující se superkritickou
vodou SCWL (Super Critical
Water Loop). Vývoj smyčky
probíhal zejména v rámci projektů
výzkumu a vývoje podporovaných
MPO ČR a s využitím finanční podpory
v rámci Evropských strukturálních
fondů.
Superkritická vodní smyčka je
určena pro výzkum korozního
chování konstrukčních materiálů
pro jaderné reaktory typu SCWR,
výzkum radiolýzy vody nad kritickým
bodem a vývoji optimálního
chemického režimu pro provoz
budoucích reaktorů typu SCWR.
O uplatnění MSR ve spektru
nových typů reaktorů se zatím vede
polemika v oblasti zajištění technické,
bezpečnostní a provozní problematiky,
včetně palivového cyklu.
ÚJV může nabídnout zkušenosti
z výzkumu tekutých fluoridových
solí a přepracování paliva.
n Před časem jsme na stránkách
TT publikovali řadu materiálů
k vodíkovým technologiím
a k praktickým výstupům pro ně,
mj. i z badatelské provenience ÚJV.
Které řešení a proč považujete za
nejperspektivnější?
Zavedení vodíkových technologií
jako celku představuje výrazný
posun v kvalitě využívání zdrojů
energie v oblasti dopravy a energetiky.
Existují dva základní důvody
pro využívání vodíku: snížení
závislosti na dodávkách fosilních
paliv a nulové emise při provozu
vozidel či energetických zdrojů.
V globálním měřítku: pro velkovýrobu
vodíku se jako nejperspektivnější
ukazuje využití vysokoteplotních
reaktorů (VHTR) ve spojení s vysokoteplotní
eletrolýzou vody, příp.
s některým z termochemických cyklů
štěpení vody. Voda, která se spotřebuje
při výrobě vodíku, se opět vrátí do
koloběhu při „spálení“ vodíku v palivovém
článku. Její celková bilance je
tedy vyrovnaná.
Relativně snadné skladování
vodíku je principiální výhodou
oproti elektřině. Vodík lze uskladnit
ve všech fázích (plynná, kapalná
a pevná), přičemž ve střednědobém
horizontu bude dominovat skladování
plynu - za vysokých tlaků (až
100 MPa) a kapaliny při nízkých
teplotách (-252 °C) - v případě
velkých objemů. Uskladnění vodíku
v pevné fázi (hydridy, uhlíkaté
nanotrubičky) se prosadí ve větším
měřítku později.
V dopravě existují dvě možnosti,
jak využít vodík pro pohon
vozidel: palivové články a spalovací
motory. Palivové články mají
výhodu výrazně větší účinnosti
(50 %). Nicméně jejich cena je
vyšší. Je to dáno zejména absencí
sériové výroby. Spalovací motory
mohou pomoci při přechodu z klasických
paliv na vodík. Jsem přesvědčen,
že vodík sehraje dominantní
roli v automobilech budoucnosti.
To mj. ukazují plány automobilek
Daimler, Honda, Nissan a dalších
výrobců.
n ČEZ oznámil, že chce vybrat
dodavatele na 3. a 4. blok pro
JE Temelín, resp. pro 5. blok
JE Dukovany. Jaké konstrukční
a provozní řešení by jste uvítal
vy a vaši kolegové z laboratoří
ÚJV?
Volba dodavatele nových bloků
JE v Temelíně (resp. v JE Dukovany)
je v současné době předmětem
přípravy a následného vyhodnocení
výběrového řízení, které proběhne
nad nabídkou potenciálních dodavatelů.
Vzhledem k tomu, že předmětem
nabídky budou s největší pravděpodobnostní
tlakovodní reaktory,
bude mít ÚJV možnost využít své
dosavadní zkušenosti s tímto typem
reaktorů i nejnovější know-how
vytvořené (resp. získané) v rámci
široké mezinárodní spolupráce
v oblasti jaderné bezpečnosti, palivového
cyklu i ekonomice provozu
jaderných elektráren. /bs/