Ruské ambice v Arktidě nejsou žádný tajemstvím. Moskva předpokládá, že klimatické změny na dálném severu i vývoj nových technologií otevřou v příštích desetiletích například nové zásoby nerostných surovin v oblastech dnes příliš zaledněných. Jednou na pohled drobnou, ale přitom klíčovou součástí praktické části těchto plánů je i otázka energetická: jak zajistit v Arktidě vhodné zdroje elektřiny a potažmo i tepla? Dovoz paliv je a i do budoucna bude v těchto podmínkách velmi drahou záležitostí.
Odpověď má být z velké části jaderná. Ruský jaderný program je velmi ambiciózní – větší má jen Čína – a sever je z mnoha důvodů vhodným místem pro nasazení jaderných technologií v různých podobách. Na veřejnost pronikly třeba informace o vývoji malých jaderných zdrojů s velmi dlouhou životností pro pohon například podmořských vojenských instalací. O těch nevíme prakticky nic určitého, lepší je to ovšem v případě jiné velmi nezvyklé aplikace: jaderné elektrárny na vlnách.
LOMONOSOV A DALŠÍ
Plovoucí jaderná elektrárna pro zásobování odlehlých oblastí teplem i elektřinou je poměrně starý nápad, v Rusku po letech dostává skutečně reálné obrysy v rámci tzv. Projektu 20870. První zařízení tohoto typu se totiž konečně chystá na zavážení jaderného paliva – a začíná se tedy opravdu připravovat na „ostrý start“.
Plavidlo nese název Akademik Lomonosov a podle zprávy ruské jaderné agentury Rosatom dorazilo 17. května do Murmansku na Kolském poloostrově na severu Ruska. Murmansk slouží jako základna ruských jaderných ledoborců (a také vojenských ponorek), a tak je samozřejmě vhodný i pro nakládku paliva do plovoucí elektrárny.
Lomonosov není lodí v pravém smyslu slova, jde o plavidlo bez vlastního pohonu s délkou 140 m a šířkou 30 m. Hotová loď by měla mít výtlak cca 21 tisíc t, takže jde skutečně o bachratou bárku s velmi malým poměrem šířky a délky, a tedy relativně špatnými nautickými vlastnostmi.
Zato má na palubě dva tlakovodní reaktory KLT-40S o celkovém elektrickém výkonu 70 MW a tepelném zhruba 300 MW. Jde o upravenou verzi reaktorů, které se dnes užívají v ruských ledoborcích. Používá ovšem méně obohacené palivo: na 14 % místo 30–40, nebo dokonce 90 % u ledoborců. Snížení obohacení si vyžádaly mezinárodní dohody, které výrazně omezují nakládání s jaderným palivem obohaceným na více než 20 %.
Zavážení paliva má podle plánu začít v červenci 2018 a poté budou následovat několikaměsíční zkoušky správné funkce všech systémů plavidla. Přeprava na místo určení u města Pevěk na Čukotce, tedy v severovýchodním cípu Ruské federace, proběhne až v příštím roce. Plovoucí elektrárna má na místě nahradit Čaunskou uhelnou teplárnu a také jiný jaderný zdroj, jehož životnost se blíží konci či který ještě přesněji řečeno už přesluhuje, a to Bilibinskou jadernou elektrárnu.
Ta má čtyři malé bloky z let 1974– 1977 a od té doby vyrábějí každý zhruba 11 MW elektrické energie a také páru pro místní systém ústředního topení (jejich tepelný výkon je 62 MW). Jde o zmenšené verze reaktoru RMBK (lehkou vodou chlazený reaktor s grafitem jako moderátorem jaderné reakce), který nechvalně proslul v Černobylu. V Bilibinu systém pracoval bez větších problémů a pokrýval zhruba 80 % celkové spotřeby energie, ale elektrárna je tak stará, že o náhradě se uvažuje již dlouhé roky.
MLÁDÍ V DOCÍCH
Ale abychom se vrátili k projektu plovoucí elektrárny. Stavba prvního typu probíhala velmi nerovnoměrným tempem: kýl byl položen už 15. dubna 2007, v roce 2010 byl spuštěn na vodu už údajně i včetně jaderné technologie, ale připraven k cestě byl kvůli ekonomickým potížím Ruska až o dalších osm let později.
Agentura Rosatom, která projekt řídí, samozřejmě doufá, že v budoucnosti to bude jinak. Jak dokládá i příklad Bilibinské jaderné elektrárny, kterou projekt nahrazuje, jaderné reaktory v podmínkách Dálného severu dávají smysl – už proto, že vhodně kombinují výrobu tepla a elektřiny. Vzhledem ke svému výkonu tak mohou posloužit například jako vhodný zdroj pro pohon provozů na odsolování mořské vody. (S tím počítá i projekt Akademik Lomonosov, který by měl dodávat dost energie pro odsolení cca 250 tisíc kubíků vody denně.)
Řešení má jistě i své nevýhody, jako je například potřeba výměny paliva ve specializovaném přístavu. Rosatom zatím hovořil o několika možnostech délky palivových cyklů (jednou se mluvilo o nutnosti výměny za sedm, jindy za dvanáct let, ale podle posledních údajů bude spíše platit první zmíněný údaj). Pevěk se tak zřejmě bude muset vypořádat s obdobími, kdy „jeho“ elektrárna zmizí na měsíce za obzorem – výměna paliva totiž podle všeho bude znovu probíhat v Murmansku.
Řešením má být střídání elektráren na jednom místě. Zatím sice žádná neexistuje, podle Rosatomu by ovšem měla v Petrohradě začít stavba další „atomové bárky“. V Pevěku musejí doufat, že tentokrát stavba bude probíhat bez zdržení – Lomonosov měl totiž podle původních plánů začít na místě fungovat v roce 2012 a zatím se tedy zdá, že zpoždění projektu bude zhruba sedmileté.
ATOM NA KAŽDÝ OSTROV!
Rotace dvou elektráren na jediném místě by ovšem znamenala, že jedna z nich bude dlouhé roky stát ladem, a to samozřejmě plánem Rosatomu není. Akademik Lomonosov má být příkladem „produktu“, který otevře zcela nový trh. Podle odhadů citovaných ruskou agenturou jsou na celém světě zhruba dvě stovky ostrovních komunit s počtem obyvatel přesahujícím 100 tisíc. Odhaduje se, že 30 % těchto společenství je kvůli vysokým nákladům na výrobu elektřiny závislých na státních dotacích a jaderná energie by v těchto podmínkách mohla být tedy konkurenceschopná.
I když podrobné finanční odhady a údaje o nákladech na stavbu podobných strojů nejsou k dispozici, je prakticky jisté, že to bude platit jen za určitých okolností. Podobné malé jaderné reaktory, o kterých kromě Ruska uvažuje vážně například i Čína, jsou cenově výhodné jen při výrobě ve větších sériích (což tedy znamená, že zatím vůbec výhodné nejsou, protože se sériově nevyrábějí). Studie OECD před dvěma lety odhadovala, že bez sériové výroby je cena jednoho malého reaktoru na jednotku výkonu zhruba o 50 až 100 % vyšší než u velkých tlakovodních reaktorů. Aby se tedy koncept mohl uchytit, muselo by se nejdříve podařit sehnat dostatek objednávek a výroba by musela běžet tedy víceméně kontinuálně.
Rosatom zatím nemá žádnou závaznou objednávku z jiné země, byť „zájem“ podle ruské agentury projevilo už několik států (ovšem minimálně některé z nich tak zřejmě učinily už před deseti lety, kdy projekt začínal). Ruský stát prý plánuje nakoupit sedm plovoucích elektráren. Pět z nich má být určeno pro Gazprom a jeho aktivity na Dálném severu, poslední by snad měl zamířit na Kamčatku či poloostrov Tajmyr na pobřeží Severního ledového oceánu.
PŮJDE TO?
Rosatom pracuje na vývoji druhé generace plovoucích jaderných elektráren, které označuje jako optimalizované plovoucí energetické bloky (OPEB). Ponesou dva reaktory RITM-200, každý o výkonu 50 MW elektrického výkonu s tepelným výkonem kolem 200 MW. Mělo by jít o lépe optimalizovaná plavidla menších rozměrů a snad i s lepšími provozními charakteristikami (třeba delšími periodami výměny paliva) než Akademik Lomonosov.
Asi je to zbytečné říkat, ale ruský postoj k jádru také není univerzální. V celé řadě zemí světa, a to se týká i ostrovních oblastí, není problém ani tak technický jako v postoji úřadu a obyvatel. To je asi hlavní důvod, proč je Bilibinská elektrárna i přes své zajímavé provozní charakteristiky unikátem.
Technicky i na první pohled ekonomicky by dávalo například smysl, aby podobné zařízení stálo třeba na Aljašce, která má velmi podobné přírodní podmínky jako Čukotka – a skutečně, japonská Toshiba plánovala v tomto severoamerickém státě postavit malý reaktor, označovaný jako 4S. V podstatě jde znovu o velký kontejner, který výrobce zaveze na místo, zabetonuje do podzemní kaverny, zajistí proti cizímu zásahu a pak nechá pracovat. Mělo jít o malý reaktor o výkonu zhruba 10 MW elektrického výkonu a 30 MW tepelného výkonu, typ chlazený a moderovaný tekutým kovem (sodíkem), který měl podle plánů konstruktérů pracovat zhruba 30 let bez výměny paliva a zásahu personálu. Vyhořelé palivo se má skladovat přímo v obalu reaktoru. (I to je snížení bezpečnostních nároků, manipulace s vyhořelým palivem je drahá a nebezpečná.)
Reaktor měl stát v aljašském městečku Gallen a měl začít podle původních plánů fungovat někdy v roce 2012 nebo 2013. Aljaška by byla opravdu vhodnou laboratoří. I ve velkém městě Fairbanks stále kvůli dovozu fosilních paliv 1 kWh silové elektřiny stojí kolem 4 korun – silová elektřina v ČR dnes stojí domácnosti necelých 1,50 Kč i s DPH, zbytek ceny tvoří jiné složky jako náklady na dopravu ke spotřebiteli. Na odlehlejších místech Aljašky je proud samozřejmě ještě dražší. I přes tuto ekonomicky příznivou situaci však projekt zkolaboval.
Místní samospráva plány podpořila, ale ty se nakonec zarazily na regulačních a bezpečnostních požadavcích (ty koneckonců prodražují i novou generaci velkých elektráren o desítky procent proti jejím předchůdcům). Schválení typu do provozu, výběr, příprava a schválení místa pro stavbu jaderného reaktoru by stály v tomto případě desítky milionů dolarů. Projekt tak s absolutní jistotou odsuzují k ekonomickému neúspěchu. Podobné výdaje mohou být únosné v případě velké jaderné elektrárny, ale ta by na Aljašce nenašla dost zákazníků.
Ruský projekt do jisté míry problémy s certifikací obchází díky tomu, že používá reaktor s běžnější technologií, navíc vyvinutý na základě zavedeného typu, který už schválení podstoupil. Lomonosov tedy prošel i veledůležitou certifikací u Mezinárodní agentury pro atomovou energii a je připraven k provozu (a tedy i vývozu) i podle mezinárodních standardů. Koupit jaderný reaktor, byť malý, ovšem není totéž jako koupit „housku na krámě“, a zatím nic nenasvědčuje tomu, že by se zahraniční zákazníci o zařízení přetahovali ve velkém. Ovšem energetika vyžaduje plánování na roky dopředu a za 10–15 let může být situace jiná.