Společnost Constellation Energy 20. září oznámila, že plánuje znovu otevřít uzavřenou jadernou elektrárnu Three Mile Island v Pensylvánii. Areál byl dějištěm nejhorší havárie jaderného reaktoru v dějinách Spojených států a třetí nejvážnější událostí v dějinách celého oboru.
Oba reaktory elektrárny Three Mile Island v roce 2019. Neaktivní věže v roce 1979 poškozeného reaktoru jsou v pozadí
© Constellation Energy
Three Mile Island je v západním světě, snad v ještě větší míře než černobylská havárie, symbolem rizik jaderné energetiky. V roce 1979 zde došlo k roztavení jaderné zóny v jednom ze dvou reaktorů. Druhý reaktor fungoval bezpečně po celá desetiletí, až byl nakonec v roce 2019 z čistě ekonomických důvodů uzavřen.
Společnost Constellation plánuje vynaložit na rekonstrukci před pěti lety uzavřeného reaktoru a jeho opětovné spuštění 1,6 mld. USD (cca 40 mld. Kč). Pokud bude se spuštěním souhlasit jaderný dozor, měl by reaktor fungovat od roku 2028.
Veškerou v elektrárně vyrobenou energii má přitom po příštích 20 let odebírat jediný zákazník — společnost Microsoft. Ta počítá s dalším růstem své flotily datových center, pro které musí najít spolehlivý, dostatečně levný, ideálně bezemisní zdroj.
„Symbolika je obrovská,“ řekl pro deník New York Times (NYT) Joseph Dominguez, výkonný ředitel společnosti Constellation, která je provozovatelem největší flotily jaderných reaktorů v USA. S velmi charakteristickou dávkou americké sebestřednosti pak dodal: „Lokalita byla místem největšího selhání průmyslu a nyní se může stát místem jeho znovuzrození.“
Havárie na Three Mile Island skutečně znamenala zásadní posun ve vnímání jaderné energie v západním světě. Svým dopadem a rozsahem ovšem s již zmíněnou černobylskou havárií nesnese srovnání. Podobně jako havárie ve Fukušimě, která je poslední z trojice vážných událostí jaderných elektráren, jež dosáhly alespoň stupně 5 na Mezinárodní stupnici jaderných událostí (INES), nevedla k přímým ztrátám na životech.
Konec úpadku?
Americký jaderný průmysl v posledních desetiletích byl zcela nepochybně v úpadku, podobně jako v drtivé většině vyspělých ekonomik světa. Ve Spojených státech elektrárenské společnosti v letech 2012—2022 uzavřely 13 reaktorů především kvůli konkurenci levného zemního plynu.
S rostoucí poptávkou po energii a obavami ze změny klimatu však mnoho států a podniků návrat k jaderné energetice stále vážněji zvažuje. Na rozdíl od obnovitelných zdrojů, jako jsou větrné a fotovoltaické elektrárny, je totiž schopna vyrábět elektřinu nepřetržitě, aniž by do ovzduší vypouštěla skleníkové plyny přispívající k oteplování planety.
„Jaderná renesance“ v USA začíná ovšem od těch nejjednodušších kroků — jaderný průmysl se zde zatím nepouští do nových staveb, ale snaží se alespoň prodloužit provoz stávajících provozů.
I v progresivní Kalifornii zákonodárci nedávno zrušili rozhodnutí o uzavření jaderné elektrárny Diablo Canyon. Ovšem prvním, také typickým příkladem výrazného prodloužení životnosti byly dva americké reaktory v elektrárně Turkey Point na Floridě.
Těm americký regulační úřad NRC (Nuclear Regulatory Commission) před několika lety udělil povolení k prodloužení na 80 let z původně plánovaných 60 let.
Oba reaktory elektrárny jsou v komerčním provozu od počátku 70. let, konkrétně od roku 1972 (reaktor 3) a 1973 (reaktor 4). Jde o dva tlakovodní reaktory od firmy Westinghouse (tlakovodní reaktory máme i v Česku, jde o nejběžnější typ tohoto zařízení, tvoří zhruba 2/3 všech reaktorů). Společnost FPL (Florida Power & Light) požádala o prodloužení současného povolení na provozování do let 2032 na začátku roku 2018, souhlasné stanovisko dostala v prosinci 2019. Reaktory by tedy měly být provozovány do let 2052 a 2053.
Podobnou cestou se už vydali i další provozovatelé. Povolení k provozu na dobu 80 let mělo ke konci srpna 2024 ve Spojených státech celkem osm bloků a další společnosti s takovým krokem počítají. Už v současnosti se alespoň teoreticky hovoří také o možnosti prodloužení provozu některých bloků na 100 let.
Americká federální vláda i jednotlivé státy tyto kroky podporují. Americký Kongres nedávno schválil daňovou úlevu, jejímž cílem je nadále podpořit udržení stávajících jaderných reaktorů v provozu.
Podobný trend je vidět ostatně i jinde na světě, Česko nevyjímaje. Minimální životnost reaktorů v Dukovanech byla v době stavby udávána na 30 let. Protože bloky jsou v provozu od poloviny 80. let, už tedy v tomto ohledu pracují již dlouho „nad plán“. Pokud vše půjde podle záměru provozovatele, měly by fungovat ještě další zhruba dvě desítky let, tedy asi do poloviny 40. let. Povolení k provozu se u nás vydává maximálně na 10 let dopředu, takže zda budou předpoklady ČEZu naplněny, rozhodne Státní úřad pro jadernou bezpečnost až v poměrně vzdálené budoucnosti. Delší životnost než 60 let se u původně sovětských reaktorů VVER, na rozdíl od zmíněných amerických typů, z čistě technických důvodů nepředpokládá.
Restartovat!
Druhou nejjednodušší možností k posílení stávajících provozů jaderných elektráren je pak obnovení provozu v těch, které byly vyřazeny před ukončením životnosti. Nejde přitom jen o Three Mile Island. V Michiganu hodlá energetická firma Holtec International znovu spustit jadernou elektrárnu Palisades, která byla uzavřena v roce 2022.
Znovuotevření roky zakonzervovaného jaderného reaktoru však není snadné. Pracovníci Constellation už údajně kontrolují zařízení v Three Mile Island 20 měsíců, aby ověřili, zda nejeví známky příliš rozsáhlé koroze nebo jiných škod. Výsledek stále není jistý. Společnost v každém případě bude muset vyměnit hlavní transformátor reaktoru a obnovit turbíny a chladicí systémy.
Pro elektrárnu navíc potřebuje nabrat zhruba 600 nových pracovníků s vhodnými kvalifikacemi, kterých není na trhu přebytek. Když byla elektrárna Three Mile Island v roce 2019 odstavena, většinu jejích zaměstnanců poslala společnost Constellation do jiných států.
Obnovení provozu jaderných elektráren je zatím výjimečnou záležitostí. Nebylo by tedy asi velkým překvapením, kdyby skutečné náklady nakonec byly vyšší, než uváděly první odhady.
Pokud by byl reaktor znovu uveden do provozu, jeho elektrický výkon by měl dosahovat 835 MW, tedy zhruba o čtvrtinu méně než velké temelínské bloky. Obnova se bude týkat pouze 1. bloku elektrárny. Havárií postižený 2. blok je nenávratně zničen a v současné době jej specialisté pomalu rozebírají a likvidují.
Malý odpor
I když se spojení s havárií projekt nepochybně nevyhne, provozovatel na ni zřejmě nechce přehnaně upozorňovat. Zařízení proto dostane nový název, jenž má vzbuzovat především pozitivní konotace. Ponese tedy titul „Craneovo centrum čisté energie“ (Crane Clean Energy Center) podle bývalého generálního ředitele Chrise Cranea, který v dubnu zemřel.
Jde asi o pochopitelnou opatrnost, byť odpor veřejnosti vůči projektu alespoň zatím není příliš silný. Nedávný průzkum veřejného mínění v Pensylvánii citovaný NYT ukázal, že 57 % obyvatel Pensylvánie znovuotevření Three Mile Island podporuje s podmínkou, že „nebude zahrnovat nové daně nebo zvýšení sazeb za elektřinu“.
Odpůrci se pochopitelně najdou, zatím jsou jejich hlasy ale spíše v menšině. V srpnu před branami elektrárny protestovala proti jejímu případné znovuotevření jen zhruba desítka osob.
Nenasytná AI
Zájem Microsoftu a dalších IT společností o jadernou energetiku souvisí s rozvojem AI. Tedy takzvané „umělé inteligence“, kterou je ale asi přesnější nazývat „velkým jazykovým modelem,“ nebo „strojovým učením“. Výkony na tento trend zaměřených center výrazně rostou, a není to pochopitelně zadarmo.
Modely totiž v současné době lepších výkonů dosahují především tím, že se samy zvětšují. Obecně tak platí, že čím větší model, tím více dat potřebuje pro trénování a tím více výpočetního výkonu vyžaduje. Schopnosti modelů tedy přímo souvisejí s jejich velikostí, což vede k exponenciálnímu růstu nároků na výpočetní techniku.
Představte si to takto: pokud chcete vylepšit AI model o jeden řád, musíte zvýšit jeho trénovací data a výpočetní výkon 10×. Ale je to podobné, jako kdybyste chtěli zrychlit auto z 50 km/h na 500 km/h — nestačí jen silnější motor, potřebujete kompletně přepracovat celé vozidlo. Tato závislost je poměrně dobře doložena a zatím není důvod předpokládat, že by se měla v dohledné době změnit.
Dalším faktorem zvyšujícím energetické nároky je hloubka „přemýšlení“ AI. Jazykové modely „myslí“ pouze ve chvíli, kdy aktivně tvoří odpověď. Odpověď v nich postupně nezraje, jak to bývá v případě zvláště složitějších problémů v lidském mozku.
Platí tedy, že jazykové modely poskytují lepší a přesnější odpovědi, pokud mají možnost provádět více interních výpočtů před tím, než poskytnou výsledek. Proces má i svá rizika a vývojáři je musí rozhodně optimalizovat a stanovit mu určitá pravidla. V principu však platí, že čím více času a energie věnuje model přípravě odpovědi či řešení, tím přesnější bude.
Zatím nejlepší ukázkou tohoto procesu je v září 2024 představený Model o1-preview společnosti OpenAI. Jeho hlavním charakteristikou je „rozvaha“, se kterou k úkolům přistupuje. Díky plánování tak dokáže zvládnout i složitější úkoly, například při tvorbě kódu.
Je snadné si představit, že pokud AI bude vyžadovat pro každý úkol více času a výpočetního výkonu, současně za razantního růstu počtu požadavků od uživatelů, po celém světě se to rychle projeví na celkové spotřebě energie. Ostatně OpenAI přístup uživatelů k pokročilému modelu nabízí pouze v omezené míře. Je možné mu zadat pouze 30 dotazů za týden. Shodou okolností zhruba o řád méně než jejímu běžnému modelu.
Zájem IT společností o jadernou energetiku se v tomto kontextu jeví jako očekávatelný a logický. „Jádro“ představuje stabilní a osvědčený zdroj energie s předvídatelnou cenou a výrobou na desetiletí dopředu. Nízká úroveň emisí také zvyšuje pravděpodobnost politické přijatelnosti tohoto zdroje do dalších let.
| Havárie v Three Mile Island |
 Jaderná elektrárna Three Mile Island byla vybudována na stejnojmenném ostrově na řece Susquehanna, 16 km jižně od Harrisburgu, hlavního města státu Pensylvánie ve Spojených státech amerických. Havárie postihla druhý reaktor o výkonu 900 MW, který byl do provozu uveden v prosinci teprve rok před tím. Nehoda se stala ve 4 hodiny ráno 28. března 1979, kdy reaktor pracoval na 97 % svého výkonu. K havárii došlo vlivem mechanické nebo elektrické závady, která způsobila výpadek napájecích čerpadel parogenerátoru. Z důvodu nefunkčních čerpadel začala v aktivní zóně kriticky narůstat teplota. Havarijní systém proto automaticky odstavil reaktor i turbínu. V ten moment ovšem začal prudce narůstat tlak v primárním okruhu, proto se otevřel přetlakový ventil kompenzátoru objemu. Ten se měl zavřít ihned po poklesu tlaku a podle indikátoru v řídicí místnosti se tak i stalo, jenže ve skutečnosti se v otevřené poloze zasekl. Následkem toho, že tlak v systému primárního okruhu nadále klesal, začaly se v některých jeho částech vytvářet „parní dutiny“, kvůli nimž byla voda v systému přerozdělena a kompenzátor objemu byl plný vody. Indikátor hladiny, který informuje obsluhu o množství chladicí kapaliny schopné odvádět teplo, nesprávně indikoval, že plný vody je celý systém. Operátor tedy přestal vodu přidávat. Nevěděl, že kvůli zablokování ventilu může indikátor poskytovat nesprávné hodnoty. Bez vody, která by ochlazovala reaktor, a s odkrytou horní částí aktivní zóny došlo k poškození paliva. Celkem se roztavilo zhruba 63 t materiálu, tedy asi 45 % hmotnosti aktivní zóny. Roztavené palivo však zůstalo uvnitř tlakové nádoby reaktoru a budova kontejnmentu nebyla poškozena. Při havárii přesto došlo k úniku jaderného materiálu. V reaktoru totiž panovaly dost vysoké teploty na to, aby část zirkoniového pláště jaderného paliva reagovala s vodou za vzniku vodíku. Do 30. března tak rostla v primárním okruhu nad aktivní zónou reaktoru „vodíková bublina“ a existovalo riziko, že se při snížení tlaku tato bublina zvětší a dojde k explozi. Vodík byl proto z primárního okruhu odstraněn pomocí odvzdušňovacího ventilu do budovy kontejnmentu. Do ovzduší tak uniklo nezanedbatelné, dobře měřitelné množství radioaktivního materiálu. Nikdy se však nepodařilo jasně doložit, že by tato událost měla vliv na zdraví obyvatel. Z principu to ovšem nelze ani 100% vyvrátit, a tak se debaty i spory okolo zdravotního dopadu události táhly dlouhá desetiletí. Neznamená to ovšem, že by nehoda neměla žádný dopad. Obavy a stres, který vyvolala u obyvatel v okolí, nepochybně na jejich zdraví negativní dopad měly. Událost také vedla k celé řadě změn v zajištění bezpečnosti provozu, technickým úpravám a také změnám ve výcviku obsluhy. Ta se sice nepochybně dopustila určitých chyb, ale také byla na podobnou událost během tréninku prostě špatně připravena. |