Malé reaktory mají pomoci zlepšit ekonomiku budování jaderných zdrojů, ale i příklad NuScale naznačuje, že to bude obtížný úkol. Stejně jako u větších bloků nejsou hlavním problémem vysloveně technické obtíže, ale především cena. Zrušený Carbon Free Power Project (tedy „Projekt bezuhlíkového zdroje energie“) měl vzniknout ve spolupráci s konsorciem UAMPS (Utah Associated Municipal Power Systems) sdružujícím skupinu 50 společností z Utahu, Arizony, Kalifornie, Idaha, Nevady, Nového Mexika a Wyomingu. Skládat se měl ze šesti 77MW reaktorů. V součtu tedy měl dosahovat výkonu 462 MW, přičemž zahájení provozu bylo plánováno na rok 2029. Projekt měl poměrně složitou organizační strukturu. Její základ spočíval v tom, že zájemci by si rozebrali elektřinu z reaktoru za předem garantované ceny. Problém byl ovšem v tom, že cena projektu se v čase výrazně měnila, protože rostly náklady na stavbu a realizaci celého projektu. Nakonec se odhad vyšplhal na hodnotu přes 9 miliard dolarů, tedy přes 200 miliard korun. Za tu cenu měl vzniknout blok, který nemá ani polovinu výkonu jednoho bloku temelínského. V roce 2021 společnost prohlásila, že náklady na elektřinu z malého modulárního reaktoru budou 58 USD/MWh, od té doby však šla plánovaná cena strmě nahoru. Náklady na realizaci projektu rostly nejen v důsledku inflace, ale i měnícího se trhu. O revizi nákladů informovala společnost již v loňském roce. I přes silnou státní podporu se cena elektřiny měla nakonec vyšplhat na úroveň kolem 90 USD/MWh (tj. kolem 2 000 Kč/MWh). To bylo pro americký trh příliš, a tak se pro větší část nabízené výroby nepodařilo kupce najít. Aby projekt pokračoval, musela společnost Nu-Scale po dohodě s UAMPS prodat 80 % instalovaného výkonu projektu, resp. 80 % výroby elektřiny. To se NuScale nepodařilo, a projekt byl proto ukončen. V důsledků nedodržení svých závazků musí nyní NuScale zaplatit UAMPS poplatek za ukončení projektu ve výši 49,8 mil. USD. Projekt byl přitom ukončen ještě předtím, než vůbec začaly jakékoliv stavební práce (třeba jen přípravné). Akcie americké firmy reagovaly velmi prudkým poklesem o 30 % během jediného dne. Přispěly k tomu patrně také informace, že NuScale vypověděla smlouvu i polské těžební firmě KGHM. Pro tu měla realizovat malou elektrárnu rovněž s několika reaktory. V první fázi by podle plánu měla výrobna čtyři bloky po 77 MW, do budoucna se mohla rozšířit na 12 malých modulárních reaktorů (SMR). První fáze měla být podle předběžného harmonogramu v provozu v roce 2029. Informace o konci polské zakázky se ovšem zatím nepotvrdila. Společnost KGHM tyto zprávy popřela.
V mnohém první
NuScale je jednou z několika menších soukromých společností v západních zemích, které doufají, že se jim díky pokroku v IT, materiálové vědě i jaderném inženýrství podaří s relativně malými náklady navrhnout malý reaktor splňující současné přísné požadavky na jaderné zdroje. Vznikla totiž pod celým názvem NuScale Power právě jen za účelem vývoje malých reaktorů v USA v roce 2007. Centrálu má v Portlandu v Oregonu a pobočky v dalších pěti severoamerických městech a také v Londýně. Jde především o výzkumnou organizaci založenou skupinou odborníků z Oregonské státní univerzity. Zatím stavěla jen malé laboratorní modely částí plánovaného reaktoru, žádné skutečně provozované jaderné zařízení nikdy do provozu neuvedla. Společnost, se kterou mimochodem například podepsal v roce 2019 memorandum o spolupráci (tedy nic příliš závazného) i ČEZ, přesto patří ve vývoji malých modulárních reaktorů mezi nejznámější. V současné době je jedinou firmou, která má od amerického jaderného dozoru licenci na stavbu reaktoru spadajícího do kategorie SMR. Projekt jejího reaktoru (konkrétně v menší verzi o výkonu 50 MW elektrického výkonu) byl prvním „malým“ reaktorem nové generace, který v USA získal licenci pro stavbu. To znamená, že tamní jaderný dozor schválil možnost, aby si elektrárny s těmi reaktory zažádaly o povolení ke stavbě. Jde o zařízení založené na osvědčeném principu lehkovodního tlakovodního reaktoru, tedy stejném principu jako reaktory v Dukovanech či v Temelíně. Na „papíře“ vzniklo v NuScale několik variant s maximálním výkonem 50 až 77 MW elektrického výkonu (tedy kolik elektřiny maximálně vyrobí turbína spojená s reaktorem; v reaktoru vzniká teplo, ze kterého se ovšem k výrobě elektřiny použije účinně necelá polovina, zbytek se musí pouze „uchladit“). Předpokládá se, že by se tyto jednotky mohly soustředit ve větších reaktorových celcích až o 12 kusech.
Malé, střední, velké — a všechny modulární
„Malými reaktory“ jsou podle obecně uznávaného označení všechny reaktory s elektrickým výkonem méně než 300 MW, „středními“ od 300 MW do 700 MW. Ty s vyšším výkonem jsou „velké“. Podle Mezinárodní agentury pro atomovou energii se pro reaktory obou nižších kategorií dohromady používá již zmíněná zkratka SMR (small and medium reactors). Stejná zkratka je v anglicky psaných pramenech někdy vykládána jako „malé modulární reaktory“ (small modular reactor), ale název popisuje prakticky stejnou skupinu zařízení. Modulární reaktory jsou totiž zařízení, která se dodávají v modulech. Nestavějí se tedy na místě užití, ale dováží se tam hotová od výrobce. Takový postup je ekonomicky mnohem výhodnější, a tak se obě skupiny zařízení prakticky překrývají. I přes značný „humbuk“ kolem malých reaktorů v poslední dekádě jsou praktické zkušenosti s jejich provozem v běžné elektrické síti velmi omezené. Podobných zařízení vzniklo v posledních desetiletích minimum, v podstatě jednotky kusů. Zcela také chybějí zkušenosti s jejich výrobou ve větším množství, ve kterém má tkvít klíčová výhoda malých reaktorů. Pokud by se vyráběly takové reaktory pouze po kusech, jejich cena v přepočtu na výkon bude nepochybně výrazně vyšší než u velkých bloků. A i ty jsou v současném prostředí proti jiným zdrojům velmi často nekonkurenceschopné z důvodů vysokých nákladů a také vysokého rizika prodražení stavby. Cenu velkých atomových elektráren do značné míry určuje, kolik investor zaplatí na úrocích z peněz, které si na stavbu musel půjčit. Proto dnes velké jaderné elektrárny na běžném komerčním finančním trhu nemají prakticky šanci — objem půjčených peněz by musel být tak veliký, že splácení úvěru se extrémně protáhne, a tedy prodraží. Aby malé reaktory svou cenovou nevýhodu dokázaly kompenzovat úsporami z velkovýroby, museli by jich zákazníci objednat desítky, nebo ještě spíše stovky kusů (záleží na konkrétním typu a dalších okolnostech). K tomu však zatím nedošlo. Výrobci tedy žádné větší závazné objednávky nemají.
Reaktor NuScale
Navrhované reaktory společnosti Nu- Scale využívají pro chlazení, moderaci (tj. v podstatě řízení průběhu reakce) a výrobu energie lehkou vodu stejně jako většina jaderných elektráren. Voda je ohřívána v aktivní zóně na dně nádoby reaktoru. Ohřátá poté proudí nahoru do kompenzátoru objemu a následně dolů přes parogenerátory, tedy zařízení, kde dochází k přenosu tepla pro potřeby turbíny. Při tomto procesu se voda ochlazuje a zvyšuje se její hustota, v důsledku čehož klesá na dno tlakové nádoby reaktoru, kde je znovu ohřívána aktivní zónou a celý cyklus se opakuje. Teplo přenesené do sekundárního okruhu přes parogenerátor zahřívá vodu, čímž ji mění na vodní páru, a ta roztáčí turbínu pohánějící elektrický generátor. Tlaková nádoba reaktoru má mít průměr necelé 3 m a výšku něco přes 20 m při hmotnosti necelých 600 t. Moduly jsou prefabrikované a díky svým malým rozměrům mohou být převáženy po železnici nebo i silniční dopravou (jako nadměrný náklad, pochopitelně). Jako palivo se má používat standardní 4,95% nízkoobohacený uran-235, k výměně paliva by mělo docházet každé dva roky. Při použití paliva s vyšší mírou obohacení mohou být intervaly delší, ale zase to s sebou nese značné administrativní povinnosti navíc. NuScale nepoužívá pro hlavní cirkulaci žádná poháněná vodní čerpadla nebo oběhová zařízení. Reaktor je navržen tak, aby mohl být při většině havárií bezpečně odstaven a chlazen na dobu neurčitou. Zařízení jsou určena k instalaci do podzemního bazénu s betonovým víkem pro tlumení otřesů zemětřesení. V případě, že dojde ke ztrátě střídavého proudu pro normální chladicí systémy, voda v bazénu absorbuje teplo a začne se vařit. Bazén uchovává dostatek vody pro bezpečné chlazení aktivní zóny reaktoru po neomezenou dobu bez nutnosti jejího doplňování. /jj/
