Jaderná energetika v roce 2015

 

(Nuclear energy in year 2015)

 

Vladimír Wagner

 

Vývoj v minulém a tomto roce potvrzuje názor odborníků, že havárie ve Fukušimě I nebude mít dopad na vývoj využívání jádra ve světě. V Asii, hlavně v Číně, a v Rusku se zprovozňují nové bloky a je zde jasně patrný zrychlující se nástup renezance produkce elektřiny tímto způsobem. V průběhu roku probíhalo fyzikální spouštění rychlého reaktoru BN800 v Rusku a k zahájení štěpné řetězové reakce se blíží i rychlý reaktor v Indii. V Číně se připravuje několik projektů nových typů reaktorů. V Evropě by mohla přinést zlom situace v Anglii, kde přijali velice přísné zákony na snižování produkce oxidu uhličitého. V Japonsku se chystá návrat k produkci elektřiny z jádra.

 

Klíčová slova: jaderná energetika, rychlé množivé reaktory, reaktory III+ generace, Fukušima I

 

Key words: nuclear energy, fast breeder reactors, reactor of III+ generation, Fukushima I,

 

Tento přehled vývoje jaderné energetiky za poslední rok navazuje na článek z minulého roku. Na konci února 2014 bylo ve světě 438 reaktorů s výkonem 379 GW, rok předtím bylo provozovaných pouze 434 reaktorů s výkonem 374 GW (údaje ze stránek organizace World Nuclear Association). Je však třeba připomenout, že všechny japonské reaktory se sice započítávají do tohoto počtu, ale po celý rok byly všechny odstaveny. K situaci v japonské jaderné energetice se vrátíme v jedné z dalších částí článku.

 

 

Počty provozovaných bloků (zdroj připravovaná kniha o havárii Fukušimy I).

 

Do komerčního provozu bylo za zmíněnou dobu jednoho roku uvedeno pět reaktorů, tři v Číně a po jednom v Argentině a Rusku. Zatímco zmíněné tři čínské jaderné bloky se stavěly okolo šesti let, je argentinský reaktor velmi starý rest, jehož výstavba byla zahájena v roce 1981. Je třeba zdůraznit, že se jedná pouze o reaktory připojené k síti, několik dalších bylo v roce 2014 a prvních měsíců roku 2015 dokončeno, či u nich byla dokonce odstartována štěpná řetězová reakce. Nebyly však ještě oficiálně připojeny k síti. To ukazuje, že i v tomto roce se několika nových reaktorů připojí k síti a začne u nich operační provoz. Pozitivní také je, že se začalo budování několika dalších reaktoru a je tak 69 bloků, které se staví. To je jen o jeden méně než na začátku minulého roku. Dále stoupl počet připravovaných projektů reaktorů ze 173 na 184 a počet navrhovaných bloků z 310 na 312.

V roce 2013 neklesla, jak jsem se obával, celková produkce elektřiny oproti roku 2012, kdy jaderné elektrárny vyrobily 2346 TWh, ale zůstala zhruba stejná u hodnoty 2359 TWh. Je velmi pravděpodobné, že v roce 2014 byla vyšší a pokud se podaří v roce 2015 zprovoznit alespoň některé reaktory v Japonsku, bude nárůst produkce letos velmi výrazný.

 

 

Celková produkce elektřiny v jaderných elektrárnách. Velice patrný je vliv kampaně protijaderných hnutí a havárie v Černobylu v osmdesátých letech a v posledních letech vliv odstavení japonských bloků po havárii ve Fukušimě I. (Zdroj připravovaná kniha o havárii Fukušimy I.)

 

Jak se plnila očekávání z minulého přehledu ohledně rychlých reaktorů?

 

Podle očekávání se pravděpodobně opravdu minulý rok uskutečnil historický zlom. Podařilo se spustit rychlý sodíkový reaktor BN-800, který je čtvrtým blokem v Bělojarské elektrárně. V březnu minulého roku bylo do areálu dovezeno z ústavu v Dimitrovgradu celkově 106 palivových souborů s MOX palivem (směs oxidů uranu a plutonia). K odstartování štěpné řetězové reakce u reaktoru došlo 27. června 2014. A jde skutečně o dějinnou událost. To, že produkce elektřiny pomocí sodíkových rychlých reaktorů spolehlivě funguje, prokázaly už ruské reaktory BN-300 a BN-600, francouzské reaktory Phénix a Superphénix či nedávno zprovozněný čínský reaktor CEFR. Ovšem pouze BN-600 funguje už dlouhou dobu jako standardní elektrárna. Blok BN-800 by však v případě úspěšného provozování mohl znamenat nástup hromadnějšího využívání rychlých množivých reaktorů v jaderné energetice. To je kruciální krok, který umožní efektivní využití zásob uranu, tedy i izotopu uranu 238, i thoria. A také snížení objemu jaderného odpadu na jednotku vyrobené energie. Rychlý reaktor bude produkovat plutonium 239 z uranu 238, které lze využít jako palivo a také toto plutonium i některé další transurany dokáže efektivně spalovat. Reaktor BN-800 by se tak měl také podílet na spálení zbraňového plutonia z ruských zásob.

 

CEFR 460 (CNNC)

 

Čínský rychlý reaktor s elektrickým výkonem 20 MWe (zdroj CNNC).

 

Je však třeba poznamenat, že BN-800 je pořád prototypové zařízení a jeho hlavním úkolem je zvláště na počátku ověřit fungování řady úplně nových technologií, které se zde využívají. A nelze ani příliš předpokládat, že by se v průběhu uvádění provozu podařilo vyhnout všem problémům. V tomto případě se při zvyšování výkonu objevily vibrace u palivových souborů. Proto se odložilo připojení k elektrické síti a cesta ke komerčnímu provozu. Získaný čas se využívá právě ke studiu chování celé aktivní zóny i jejich jednotlivých prvků. Tyto výzkumy už v minulém roce přinesly cenné výsledky, které přispívají k vylepšení konstrukce palivových souborů. Přechod od fyzikálního spuštění k energetickému se tak protáhne, i když už v prosinci byly všechny systémy pro převod tepelné energie v elektrickou na připojení k síti připraveny. Jen u palivových souborů v aktivní zóně bylo potřeba provést další testy. Na začátku března oznámil ředitel firmy Rosenergoatom Jevgenij Romanov, že prioritou je bezpečnost, takže energetický provoz nejspíše nezačne v první půli tohoto roku, ale asi až v té druhé. Úspěšné zprovoznění reaktoru BN-800 bude silným impulsem pro stavbu dvou vylepšených bloků BN-1200, které se v areálu plánují. A právě první léta provozu by měla doladit projekt tohoto již plně komerčního typu.

Také spouštění nového rychlého reaktoru v indickém Kalpakkamu má jisté zpoždění. V minulém roce došlo k jeho naplnění tekutým sodíkem a nyní probíhají termodynamické testy bez paliva s prázdnými maketami palivových souborů. V další fázi testování by se mělo přistoupit ke zkouškám s palivem, které by měly vyvrcholit zahájením řízené řetězové reakce v červnu nebo červenci. Nejdříve by se testoval provoz při téměř nulovém výkonu a ten by se teprve později postupně zvyšoval. V září se předpokládá připojení k elektrické sítě a zkoušky produkce elektřiny. Na plný komerční provoz by měl podle ředitele společnosti BHAVINI Perumala Chellapandiho reaktor přejít v poslední čtvrti roku 2016. I v tomto případě se připravuje stavba dalších, v tomto případě plně komerčních bloků. Jejich výkon by měl být o něco vyšší, okolo 600 MWe.

Zatímco ruský a indický reaktor se teprve spouští, čínský rychlý sodíkový reaktor v prosinci 2014 poprvé běžel na plný výkon. Zde však jde ještě více o testovací typ reaktoru. Byl vybudován s pomocí Ruska a Čína si na něm chce vyzkoušet příslušné technologie, aby mohla začít budovat komerční elektrárny s rychlými množivými bloky. Reaktor má tepelný výkon 65 MW a elektrický 20 MWe. V červnu 2010 u něj začala probíhat řetězová reakce a o rok později se připojil do sítě s výkonem 40 % maximálního. Zatím u něj probíhá první fáze testů, které mají ověřit bezpečnost a spolehlivost všech použitých technologií. Ta by měla skončit v polovině roku 2015.

Je tak vidět, že cesta k přechodu na průmyslové využívání rychlých množivých reaktorů i přes jistá zdržení úspěšně pokračuje a v následujících několika letech se ukáže, jestli se lidstvo po ní konečně naplno vydá.

 

Ю. Галанчук: Физпуск блока №1 ЛАЭС-2 может быть смещен на середину 2016 года.

 

Instalace tlakové nádoby reaktoru prvního reaktoru druhé fáze Leningradské jaderné elektrárny (zdroj TITAN-2).

 

Kdy budou první referenční bloky III+ generace?

 

Je jasné, že první referenční bloky generace III+ nebudou v Evropě ani ve Spojených státech. V Evropě se sice staví dva bloky EPR, ale jejich dokončení se neustále odkládá. Třetí blok ve finské jaderné elektrárně Olkiluoto doplácí na to, že se dodavatel AREVA a investor TVO soustředí více na arbitrážní spory než na efektivní dokončování stavby. Podle posledních informací tak dojde k dalšímu zpoždění projektu a zahájení komerčního provozu se tak očekává až v roce 2018. Druhý evropský reaktor EPR firmy AREVA se buduje ve francouzském Flamanville. Nyní se předpokládá, že reaktor by mohl být spuštěn až v roce 2017. Také je otázkou, do jaké míry bude provozovatel EDF s dokončením bloku Flamanville spěchat. Francouzský parlament v minulém roce totiž odsouhlasil novou energetickou koncepci, která předpokládá snížení podílu jaderné produkce elektřiny z dnešních 75 % na 50 % v roce 2025. Součástí je i to, že každý nový blok uvedený do provozu musí být kompenzován blokem odstaveným, aby celkový výkon jaderných bloků ve Francii zůstal zhruba stejný. V principu nemusí být pro tento stát snížení podílu jádra negativní. Může přispět k efektivnějšímu využití bloků, které pak budou méně požívány k regulaci. Francie má díky vysokému podílu stabilních jaderných elektráren poměrně značný potenciál pro zařazování jiných zdrojů do energetického mixu.

V roce 2013 se v USA začaly stavět dvě dvojice bloků AP-1000 firmy Westinghouse v elektrárnách Vogtle (blok 3 a 4) a VC Summer (blok 2 a 3). Jedná se o reaktory s výkonem 1117 MWe. Celá výstavba probíhá modulárně. Jednotlivé moduly o hmotnosti desítek až stovek tun se vyrábějí v závodech a pak se dopravují na staveniště. Předpokládá se, že by to mělo přinést finanční i časové úspory. V elektrárně Vogtle se v květnu 2014 instalovala spodní část kontejnmentu o hmotnosti 900 tun u bloku 4. Bloky měly být spuštěny v letech 2017 a 2018.  Začátkem tohoto roku však bylo ohlášeno pravděpodobné zpoždění dokončení a posun začátku operačního nasazení bloků až na roky 2019 a 2020.

U bloků VC Summer dochází také ke zpoždění, takže první nově stavěný blok bude dokončen až koncem roku 2018 nebo začátkem roku 2019. A druhý pak o rok později. Tyto reaktory jsou tak ještě daleko od dokončení. V únoru zde také došlo u prvního kvůli neopatrnosti k poškození horní části kontejnmentu. Vypadá to, že nebude vážné, ale přesto přijeli na kontrolu pracovníci z amerického úřadu pro jadernou bezpečnost, aby ověřili dopady na bezpečnost a konzultovali průběh řešení této události.

 

Vogtle_3_Jan_2015_(Georgia_Power)_460x299

 

Budování bloku Vogtle 3, fotografie z ledna 2015 (zdroj Georgia Power)

 

První bloky EPR i AP-1000 tak budou dokončeny v Číně. Tam se buduje dvojice reaktorů EPR v elektrárně Tchaj-šan [Taishan]. V jejím areálu se dokončil simulátor tohoto bloku, který bude sloužit k výcviku personálu budoucí elektrárny. Koncem roku 2014 byla u druhého bloku instalována reaktorová nádoba. Pro tento blok u6 byla i s parogenerátory vyrobena v Číně. Spouštění by mělo postupně probíhat v letech 2015 až 2016.

V Číně se také budují dvě dvojice reaktorů AP1000. První dvojice v elektrárně San-men [Sanmen]. U prvního bloku se v lednu 2014 instaloval poslední modul, velká havarijní nádrž na vrcholu kontejnmentu. V případě havárie bude voda z ní ochlazovat povrch kontejnmentu, kam poteče a bude se na něm vypařovat. Bude jí možné využít i pro další chlazení různých částí v krizových situacích. V srpnu 2014 se instalovaly vnitřní struktury do reaktorové nádoby, do kterých se zasunují palivové články. První blok elektrárny San-men by měl být prvním zprovozněným blokem AP1000. Pro druhý blok byla vyrobena tlaková nádoba reaktoru a byla dopravena na staveniště. Jde o první nádobu reaktoru AP1000 vyrobenou v Číně. V lednu 2015 pak dorazil první ze dvou parogenerátorů pro tento blok. Tato komponenta má délku 24 m, průměr 5,5 m a váží 640 tun. V březnu pak byl dovezen ten zbývající. Vše bylo pro druhý blok vyrobeno v Šanghaji. Nádoby i parogenerátory pro první bloky v elektrárnách San-men a Chaj-jang [Haiyang] byly vyrobeny v Jižní Koreji.

Do finiše se dostávají i bloky AP1000 v už zmíněné elektrárně Chaj-jang. Už v březnu 2014 byla na vršek kontejnmentu prvního bloku umístěna již popisovaná nádrž na 3000 m3 vody určené pro havarijní chlazení. Koncem roku 2014 byla instalována tlaková nádoba reaktoru u druhého bloku. Všechny čtyři AP1000 bloky by měly být spuštěny postupně v roce 2016, prvním má být první blok elektrárny San-men.

 

Sanmen 1 internals installed (CNNC) 460x306

 

Instalace vnitřní konstrukce reaktorové nádoby u prvního reaktoru AP1000 elektrárny Sanmen [San-men] (zdroj CNNC).

 

Do finiše vstoupily bloky III+ generace, které se staví v několika jaderných elektrárnách v Rusku. Dvojice bloků VVER1200 model 491 se staví v druhé fázi Leningradské jaderné elektrárny II. Zde se začátkem roku 2014 u prvního bloku instalovaly jeřáby ve strojovně a začala i instalace samotné turbíny. V reaktorové budově se instaluje kabeláž. V červnu 2014 se pak do kontejnmentu umístila tlaková nádoba reaktoru. Pro dopravu těžkých komponent se intenzivně využívá vodní cesta. Například i řeka Moskva protékající hlavním městem Ruska. Jednalo se například o parogenerátory, které jsou následně umisťovány na svá místa v kontejnmentu. Po jejich usazení se začalo svařovat hlavní cirkulační potrubí. Jeho dokončení se podařilo v předtermínu. Původně mělo svařování trvat 140 dní, ale vše se podařilo stihnout za 105 dní. Práce na prvním bloku se tak dostaly do závěrečné fáze.

U druhého bloku se v minulém roce úspěšně pokračovalo ve stavbě kontejnmentu. Začátkem tohoto roku byl také na staveniště dopraven první ze čtyř parogenerátorů. Dva budované bloky by měly být nyní nejspíše spuštěny v letech 2016 a 2018. Je to o rok později, než se původně plánovalo. To je dáno tím, že se podařilo odstranit problémy s deformacemi grafitového moderátoru u starých RBMK reaktorů, známých z Černobylu. Čtyři takové bylt postaveny v sedmdesátých letech jako první fáze této elektrárny. Postupně se mají odstavovat v následujících letech. První blok právě v roce 2016. Nové bloky je pak budou nahrazovat. Termín uvedení nových bloků tak značně závisí na době odstavování těch starých, potřebách elektřiny v regionu a možnostech vyvedení elektřiny z elektrárny. Výstavba další dvojice bloků se plánuje. Ty nahradí mladší třetí a čtvrtý RBMK blok, které se budou odstavovat na začátku dvacátých let.

Ještě dále postoupilo budování reaktorů jiné modifikace VVER1200 bloků (392M) v Novovoroněži II. Původní elektrárna Novovoroněž má tři fungující reaktory a dva staré se postupně likvidují.  První blok v nové etapě této elektrárny se blíží ke spuštění. V lednu byla zkolaudována jeho turbínová hala. V únoru se dokončily testy mostního jeřábu s hmotností 360 tun, který umožňuje manipulaci s těžkými předměty v kontejnmentu prvního bloku. Mohla pak začít instalace reaktorové nádoby a parogenerátorů. Jeřáb se později využije pro manipulaci s palivem. To by mělo dorazit v druhé čtvrtině roku 2015. Horké i studené testy by měly začít v květnu a do konce roku by měl být blok spuštěn. Půjde tak o první blok generace III+, který bude dokončen. Rusko tím bude mít referenční reaktor tohoto typu v provozu. Blok se připravuje na zahájení štěpné řetězové reakce i kontrolní návštěvu z Mezinárodní atomové agentury v listopadu tohoto roku.

U druhého bloku došlo v listopadu 2014 k instalaci kupole kontejnmentu. Postupně také dorazily těžké komponenty, které se budou v kontejnmentu instalovat, tlaková nádoba a čtyři parogenerátory. Na přelomu  února a března 2015 proběhla instalace reaktorové nádoby, která má 330 tun, a začalo sváření hlavního chladícího okruhu.

S největší pravděpodobností tak bude první blok III+ generace již letos v Rusku a další pak v roce příštím v Číně. V roce 2016 by tak postupně ty hlavní typy, VVER1200, EPR a AP1000 měly mít dokončenu svoji referenční stavbu a kvalita jejího provozu v letech následujících jistě ovlivní i úspěch daného reaktoru na světovém trhu.

 

NVNPP 2 picture 297

 

Zařízení umožňující pasivní odvod tepla cirkulací z kontejnmentu u prvního bloku Novovoroněžské elektrárny II (zdroj Atomenergoprojekt)

 

Pár novinek z Evropy

 

V Evropě se stále výrazněji projevuje ztráta schopnosti realizovat efektivně velké infrastrukturní projekty. Nejen stavební firmy věnují stále více úsilí arbitrážním a soudním procesům na úkor snah o efektivní a kvalitní průběh staveb. A to nejen v energetice. Jako příklad může u nás sloužit stavba tunelu Blanka nebo v Německu stavba berlínského letiště. V energetice je navíc její reálná strategie stále více zaměňována nereálnými ideologickými cíli. Zatím má Evropa, kromě Velké Británie, dostatek velkých zdrojů z minulého období. To se týká i jaderných, u kterých se ukazuje potenciálně daleko delší doba životnosti, než se předpokládalo. Ta závisí dominantně na životnosti reaktorové nádoby. Vše ostatní lze v principu vyměnit a modernizovat. Daří se tak provozovat jaderné bloky déle než čtyřicet let a stále je ještě prostor pro prodlužování jejich činnosti. Ovšem ze 132 reaktorů, které v současnosti v Evropě pracují, jich více než 40 % dosáhne v příštím desetiletí čtyřiceti let provozu. Hlavně ve Velké Británii, kde se stavba nových zdrojů dlouhodobě zanedbávala, je nutné situaci řešit už teď. V roce 2012 dodávaly jaderné zdroje v Evropské unii stále zhruba 27 % elektřiny. A není náhodou, že právě státy s největším podílem jaderné elektřiny, jako Francie (74 %), Slovensko (53 %), Belgie (51 %), Maďarsko (48 %), Švédsko (43 %) mají i nižší podíl fosilní elektřiny než ty bez jaderných zdrojů. Reálně se však nyní v Evropské unii staví pouze čtyři nové bloky.  O prvních dvou, kterými jsou EPR bloky ve francouzské elektrárně Flamanville a finské Olkiluoto, se už psalo.

Finsko chce pomocí jaderných zdrojů vytlačit fosilní produkci elektřiny. Proto podporuje stavbu dalších jaderných bloků. Společnost TVO má v souvislosti s prodlužováním výstavby EPR bloku Olkiluoto 3 značné problémy i s plánováním stavby bloku Olkiluoto 4. Ta se odkládá také a hrozí, že dojde k vypršení licence na možnost předložení projektu, která je do června 2015. Povolení ke stavbě nových bloků dává totiž finská vláda a ratifikuje je parlament. Ovšem na omezenou dobu. Pokud nebude projekt stavby včas předložen, povolení vyprší a bude třeba o ně žádat znovu. Společnost TVO požádala o prodloužení této lhůty o pět let, ale vláda zatím nechce takový krok schválit. Pokud své rozhodnutí nezmění a TVO se rozhodne i přesto blok stavět, bude muset znovu projít celým procesem schvalování.

V září naopak schválila vláda projekt stavby ruského bloku VVER1200 generace III+ v plánované elektrárně Hanhikivi a v prosinci jej schválil parlament. Společnost Fennovoima, která za projektem této elektrárny stojí, tak musí podat do konce června 2015 žádost o příslušné stavební povolení. Hlavní dodavatel projektu a také jeden z investorů Rusatom Overseas (dceřiná společnost firmy Rosatom zajišťující podporu zahraničním aktivitám této firmy) zatím vybírá subdodavatelé. Mezi klíčovými jsou Atomproekt, Atomenergomash, Gidropress a Titan-2. Atomproekt má být zodpovědný za projektovou dokumentaci této elektrárny. Začíná také příprava staveniště. Z našeho hlediska je tento projekt zajímavý, protože je to vhodná šance pro naše firmy, které by se mohly uplatnit jako subdodavatelé.

Posledními dvěma rozestavěnými bloky jsou třetí a čtvrtý blok Jaderné elektrárny Mochovce na Slovensku. Jedná se o dva tlakovodní reaktory ruského typu VVER440, podobné těm, které zde již pracují nebo jsou u nás v Dukovanech. Zde jsou problémy hlavně s velmi špatnou koordinací výstavby italskou firmou ENEL, která vlastní hlavní podíl ve firmě Slovenské elektrárne a nemá s podobnými stavbami žádné zkušenosti. Navíc se dostala do značných dluhů a velmi vážně uvažuje o prodeji svého podílu. Dokončení těchto bloků je však prioritou slovenské vlády a i pro případný prodej je stav dostavby významným faktorem. Podle poslední kontroly za účasti slovenských vládních představitelů na začátku tohoto roku se tak zdá, že se situace výrazně lepší. Třetí blok by tak mohl být uveden do komerčního provozu v listopadu 2016 a čtvrtý blok o rok později.

Pro nás je zajímavé, že o koupi tohoto podílu vážně uvažuje firma ČEZ. Pro ní by to byla velmi dobrá příležitost pro opětné propojení české a slovenské výroby elektřiny a využití vznikajících synergií. Velkou výhodou je třeba možnost využívat pro regulaci sítě vážskou kaskádu vodních děl. Zkušenosti firmy ČEZ a českých firem s jadernou energetikou by mohly pomoci s dostavbou třetího a čtvrtého bloku v Mochovcích. Jestli se však opravdu ČEZ pokusí Slovenské elektrárne získat, je otázka stále otevřená a závisí na řadě podmínek, které jsou zatím nejasné.

 

 

Schéma moderního tlakovodního bloku III+ generace VVER1200 (zdroj Rosatom).

 

Finanční situace se pravděpodobně vyřešila u projektu v maďarské elektrárně Paks. Zde se maďarská vláda dohodla s Ruskem na financování a výstavbě dvou nových bloků v této elektrárně. Rusko poskytne půjčku s výhodným úrokem v rozsahu 80 % ceny. Půjde o ruské tlakovodní reaktory III+ generace VVER1200, jejichž dokončení se předpokládá v letech 2023 a 2025. Pro tuto elektrárnu je velmi důležité i to, že i druhý blok, ze čtyř VVER400, které zde fungují, dostal licenci na dalších dvacet let provozu, tedy do roku 2034. První blok už tuto licenci dostal před dvěma roky. Bloky by tak měly být provozovány celkově nejméně 50 let. I zde by se v principu mohly uplatnit naše firmy jako subdodavatelé.

Pro program stavby nových jaderných bloků ve Velké Británii bylo v loňském roce klíčové rozhodnutí Evropské komise, která akceptovala nastavení způsobu financování. Využívat se bude způsob anglicky označovaný jako „contract of difference“. To znamená nastavení garantované ceny. Pokud cena silové elektřiny bude nižší, dostane provozovatel elektrárny doplatek. Naopak, pokud bude cena silové elektřiny vyšší, část získané ceny, která překračuje garantovanou hodnotu, provozovatel vrátí. Garantovaná cena byla stanovena nejen pro jaderné, ale pro všechny nefosilní zdroje.  Jaderné zdroje mají garantovanou cenu 92,5 GBP/MWh, větrné na pevnině 95 GBP/MWh, vodní v rozsahu od 5 do 50 MW pak 100 GBP/MWh, fotovoltaika 120 GBP/MWh, zdroje na biomasu 125 GBP/MWh, geotermální 145 GBP/MWh, mořské větrné 155 GBP/MWh a mořské přílivové dokonce 305 GBP/MWh. Nutnost tak silné podpory nefosilních zdrojů vyplývá z toho, že Velká Británie přijala na základě kampaně a tlaku ekologických hnutí velmi striktní zákon na potlačení emisí CO2. Chce dosáhnout do roku 2050 snížení emisí CO2 o 80 % oproti roku 1990. To znamená, že v principu zde nelze stavět žádnou novou fosilní elektrárnu. Předpokládá se, že v tomto případě bude potřeba, aby jaderné elektrárny dodávaly mezi 45 až 50 % elektřiny.

 

Wylfa 1 - 460 (Magnox)

 

Poslední blok Wylfa I s reaktorem Magnox ve Velké Británii bude v provozu do konce roku 2015 (zdroj Magnox Ltd).

 

Zatím dodává šestnáct jaderných reaktorů ve Velké Británii 18 % elektřiny, okolo 60 % dodávají zdroje fosilní. Ovšem jaderné bloky stárnou a do roku 2023 by mělo být patnáct z nich odstavených. To je důvod, proč tak intenzivně Britové usilují o stavbu nových. Do roku 2030 by mělo vyrůst nejméně 12 bloků s celkovým výkonem 16 000 MWe. Snahou britské vlády je, co nejvíce do výstavby zapojit jako subdodavatelé místní firmy. Právě proto bylo před třemi lety zřízeno Výzkumné centrum pro jadernou pokročilou výrobu.

Pravidla nejen pro cenu elektřiny byla jako první příklad dohodnuta pro elektrárnu Hinkley Point C, kde by se měly stavět dva bloky EPR s výkonem 1700 MWe každý. Měly by nahradit dva bloky britských pokročilejších plynem chlazených reaktorů, které by měly být v provozu do roku 2016 v elektrárně Hinkley Point B. Francouzská EDF chce postavit ještě další dva EPR bloky v elektrárně Sizewell C.

Další nové bloky plánuje firmy Hitachi, která získala firmu Horizon, v jaderné elektrárně Wylfa Newydd. Ze dvou plynem chlazených bloků Magnox je zde v činnosti ještě jeden. Ten by měl ukončit činnost koncem roku 2015. V nové elektrárně v tomto místě se plánují dva varné bloky III. generace ABWR právě od firmy Hitachi, které budou dodávat dohromady více než 2700 MWe. V tomto roce firma Horizon informovala jaderný regulační úřad o svých záměrech týkajících se objednávek komponent, které jsou náročné na výrobu a je potřeba je mít relativně brzo. Začala tím jednání, jejichž cílem je získat potřebná povolení pro stavbu zmíněných dvou bloků. V loňském roce se prováděl geologický průzkum budoucího staveniště. V souvislosti se zintenzivněním prací se zvýšil i počet lidí ve firmě Horizon ze 150 zaměstnanců na 400. Práce na přípravě staveniště by měly být zahájeny v roce 2015.  Pokud se podaří získat patřičná stavební povolení, bude sama stavba prvního bloku zahájena v roce 2018. Spuštění se pak očekává v první polovině dvacátých let. O výstavbě dvou bloků stejného typu uvažuje zmíněné konsorcium i v elektrárně Oldbury. Tam však budování nezačne dříve než v pozdních dvacátých letech.

Pátým místem, kde by se ve Velké Británii měly stavět nové bloky, je elektrárna Moorside. Tam plánuje stavět konsorcium NuGeneration, ve kterém je nyní i firma Toshiba. Plánuje se tam výstavba tří bloků AP1000. Zapojení Toshiby do konsorcia NuGeneration, kde převzala podíl španělské společnosti Iberdrola, znamená, že nyní už je v každém britském projektu plánovaný dodavatel reaktoru i v roli investora.

 

Japonský návrat k jádru

 

Celý rok 2014 byly všechny jaderné reaktory v Japonsku uzavřeny a byl to po hodně dlouhé době celý rok úplně bez jaderné elektřiny v této zemi. V tomto roce se také snížil oficiální počet provozovaných bloků v Japonsku z 50 na 48. Došlo k oficiálnímu odepsání pátého a šestého bloku v elektrárně Fukušima I. Je však třeba říci, že jejich rekonstrukce, úprava zajišťující splnění nových bezpečnostních podmínek a opětné provozování bylo hlavně kvůli velkému odporu místních obyvatel a finanční náročnosti jen těžko představitelné. Dá se předpokládat, že i některé z dalších, zejména starších, jaderných bloků bude muset Japonsko odepsat.

Vzhledem k silným protijaderným náladám u obyvatelstva a jeho nedůvěře k bezpečnosti jaderné energetiky postupuje japonská vláda ve směru obnovení provozu jaderných bloků jen velice pozvolna a opatrně. Nejblíže ke spuštění mají dva bloky v elektrárně Sendai. Zde už došlo k posouzení japonským úřadem pro jadernou bezpečnost NRA. Zároveň spuštění povolili představitelé města, kde se jaderná elektrárna nachází a také představitelé prefektury Kagošima [Kagoshima]. Začátkem roku 2015 dodal provozovatel elektrárny všechny zbývající potřebné dokumenty pro první blok a pozval pracovníky NRA k poslední inspekci elektrárny před spuštěním. Ta byla zahájena poslední dny v březnu. Pokud bude vše v pořádku, měl by dostat první blok povolení k provozu a v červenci by se spustila řetězová reakce. Komerční provoz by měl být zahájen v srpnu po velmi pečlivých testech. Druhý reaktor elektrárny Sendai nebude zprovozněn před koncem srpna. U něj se zdrželo vypracování některých podrobných dokumentů vyžadovaných úřadem NRA.

Dalšími nejrozpracovanějšími bloky jsou ty v elektrárně Takahama, u které se již také dokončilo posuzování úřadem NRA. Už proběhla i veřejná slyšení a zhodnotily se zaslané připomínky. Probíhá jednání o schválení provozu s představiteli prefektury a města. V případě kladné odezvy už bude stačit odevzdat detailní konstrukční plány, havarijní plán a po inspekci pracovníků NRA v elektrárně budou moci 3. a 4. blok vyrábět elektřinu. Start elektrárny se předpokládá v listopadu 2015. Zmíněné čtyři bloky v Sendai a Takahamě by mohly být v provozu ještě před koncem roku. U dalších se to nedá předpokládat. V současnosti je u úřadu NRA i se zmíněnými čtyřmi reaktory 21 žádostí o posouzení možnosti restartu příslušného bloku ze 13 elektráren. Tedy necelá polovina existujících. Je také třeba zmínit, že provozovatelé navrhli přistoupit k likvidaci pěti nejstarších bloků. Jedná se o menší bloky starší než 40 let, u kterých by se jejich úprava na nové bezpečnostní standardy ekonomicky těžko vyplatila.

Je třeba znovu zdůraznit, že Japonsko, jako ostrovní stát, nemůže těžit z výměny elektřiny mezi sousedními státy. Proto nemůže pojmout takové množství fluktuujících obnovitelných zdrojů. Jednotlivé elektrárenské společnosti tak musely relativně velmi brzy začít omezovat připojování fotovoltaických zdrojů. Díky intenzivním dotacím okopírovaným z evropského (zejména německého) modelu se rozjel v Japonsku fotovoltaický boom, který jsme si užili i u nás. Ovšem brzy jej musely energetické společnosti kvůli bezpečnosti sítě zarazit. Japonsko má pro využívání obnovitelných zdrojů velmi omezené možnosti a tak po odstavení jaderné elektrárny nahrazují elektrárny fosilní. To však znamená vysoký deficit zahraničního obchodu způsobený dovozem energetických surovin, zvýšení ceny elektřiny pro spotřebitelé a průmysl s odpovídajícími dopady v sociální oblasti a na export. Podle rozborů představitelů japonských průmyslových firem je z ekonomického hlediska nutný podíl jádra na výrobě elektřiny alespoň 20 %. Bez jaderných elektráren došlo také k dramatickému zvýšení emisí. Tak jak bylo Japonsko do té doby právě díky rostoucímu využívání jaderné energetiky v čele snah o omezení emise oxidu uhličitého, propadlo se nyní v této oblasti až na chvost. Právě příklad Japonska jasně ukazuje, že bez jaderné energetiky nelze reálně uvažovat o nějakém dramatičtějším omezení produkce skleníkových plynů.

 

 

Práce na testovacím odstraňování vrchní části provizorního krytu prvního bloku (zdroj TEPCO).

 

Pro rozvoj jaderné energetiky ve světě je důležité i to, jak rychle a efektivně si Japonsko poradí s následky havárie ve Fukušimě I. Tam se v roce 2014 podařilo dosáhnout značného pokroku v klíčových oblastech. Podařilo se vyklidit bazén čtvrtého bloku. Odvezlo se všech 1533 palivových souborů. Ty vyhořelé byly převezeny do společného bazénu. Část čerstvý palivové soubory byla nakonec kvůli nedostatku místa ve společném bazénu převezena do bazénu šestého bloku.

Podařilo se zprovoznit další zařízení ALPS, které umožňuje odstranit všechny radionuklidy kromě tritia. Významně se tak zvýšila intenzita dekontaminace vody v areálu. Nakládání s radioaktivní vodou v areálu zlepšila i dohoda s rybáři o možnosti čerpat spodní vodu nad areálem a po kontrole aktivity ji v případě splnění příslušných hygienických limitů vypouštět do moře. Zásadní průlom v této oblasti se však dá čekat právě až v roce 2015.

Další pokrok byl dosažen k odstraňování trosek z horní části třetího bloku, kde se už pracuje na budování krytu potřebného pro instalaci transportního zařízení pro přepravu palivových souborů z bazénu tohoto bloku. U prvního bloku se ověřila možnost odstranění přechodného krytu bez úniku aktivity. Po úspěšných testech se připravuje úplné odstranění krytu v lednu 2015 a zahájení odstraňování trosek původní horní části budovy u tohoto bloku s pomocí těžké techniky. Po instalaci nového krytu a potřebných jeřábů se pak začne vyklízet bazén i tohoto bloku.

Důležité kroky se podařily i v oblasti poznávání stavu kontejnmentů zničených bloků. Zde se našla řada konkrétních netěsností, které bude potřeba ucpat, aby bylo možné vyplnit kontejnment vodou a začít s odstraňováním zničených aktivních zón. Pokročila i dekontaminace prostor uvnitř bloků, aby zde mohly intenzivněji pracovat i lidé. První informace o situaci uvnitř kontejnmentu prvního bloku dodala tomografie pomocí kosmických mionů. Ukázalo se, že u tohoto bloku došlo k roztavení celé aktivní zóny nebo její dominantní části. Otázka, zda se tavenina zachytila v dolní části tlakové nádoby reaktoru nebo se protavila až na dno kontejnmentu je stále otevřena. Detektory kosmických mionů se umístily i u druhého bloku, výsledky jejich měření by měly být v polovině tohoto roku.

Pro rekonstrukci zasažených oblastí je důležitá dohoda s představiteli měst Okuma a Futaba, na jejichž území elektrárna leží, o možnosti zřízení přechodného úložiště pro odpad, který se nahromadil při dekontaminaci. První část úložiště byla zprovozněna začátkem března 2015 a v tomto měsíci se do něj začal svážet odpad nahromaděný při dekontaminaci v různých oblastech Fukušimy.

Zároveň se v zakázané oblasti otevřely dvě části, jde o část města Tamura a část vesnice Kawauči [Kawauchi]. Jde o začátek ukrajování zakázané oblasti, které bude mnohem intenzivnější v roce 2015. Pro návrat lidí je kritické hlavně obnovení infrastruktury a pracovních příležitostí. Důležité je tak otevření silničního spojení ze severu na jih přes zakázanou zónu kolem elektrárny. Kromě rychlostní silnice číslo 6 byla otevřena i dálnice Džobán [Joban expressway]. Zatím pouze pro dvoustopá vozidla. Problém je, že mladí lidé, kteří si v době evakuace zvykli na život ve městech, se již často nechtějí vracet do vesnických oblastí. Řada zdravotních a epidemiologických studií, které se provádějí, ukazují, že dopady radiace na zdraví obyvatel budou zanedbatelné. Hlavní negativní dopady jsou tak soustředěny v psychické a sociální oblasti. A právě na pomoc v těchto sférách je potřeba zaměřit pozornost.

 

 

Přechodné nádrže, které skladují spodní vodu odčerpanou nad elektrárnou před kontrolou (zdroj TEPCO).

 

Je vidět, že v tomto roce, kdy od havárie ve Fukušimě I uplynuly čtyři roky, se podařilo dosáhnout při řešení následků této havárie podstatného pokroku. Je také jasné, že v tomto roce se začne provozovat alespoň část jaderných bloků v Japonsku. Stále však je však otevřenou otázkou, jaký podíl budoucí japonská energetická koncepce jádru přisoudí. Alespoň představitelé průmyslu si však uvědomují, že nejmenší podíl, který pomůže udržet ekonomickou a životní úroveň, je okolo 20 %.

 

Čína je tahounem renezance jádra v Asii

 

Čína je v současnosti v čele rozvoje jaderné energetiky. A to jak v oblasti technologického vývoje, tak ve stavbě nových bloků. V březnu 2014 už měla v provozu 23 reaktorů s celkovým výkonem více než 20 GWe, 26 bylo ve výstavbě a 64 v přípravě.

Další rozvoj jaderné energetiky by mělo urychlit obnovení schvalování nových projektů elektráren na pobřeží, ke kterému došlo začátkem prosince 2014. Dopadem pozastavení schvalování návrhů nových bloků byla přestávka v zahajování staveb, která trvala téměř 15 měsíců. Skončila v březnu 2015, kdy začala betonáž pátého bloku elektrárny Chung-jen-che  [Hongyanhe]. Následovat bude blok šestý. Tato elektrárna je výborným příkladem intenzity výstavby v Číně. První blok se začal stavět v roce 2007 a do operačního provozu se dostal v roce 2013, druhý jej následoval o rok později. Třetí blok byl k síti připojen v letošním březnu a čtvrtý by to měl stihnout také ještě v tomto roce.

V roce 2015 by mělo být odvoláno pozastavení zahajování projektů ve vnitřní Číně. Do té doby mají být vypracována nová bezpečnostní opatření na základě zkušeností z havárie ve Fukušimě I. I to by mělo přispět ke zrychlení nárůstu počtu jaderných bloků. U těchto nových projektů by mělo jít o reaktory generace III+. Ve vnitrozemí se plánuje postavit 26 reaktorů typu AP1000 a řada reaktorů dalších typů. Je tak velmi důležité, jak dopadne dokončení a počáteční léta provozu prvních bloků tohoto typu. Pokud bude vše v Číně probíhat stejně úspěšně, jako se nyní daří zprovozňovat reaktory generace II, například typu CPR-1000, stane se renezance jaderné energetiky realitou. Číně se totiž daří nyní stavět sériově bloky za pět let.

Čína plánuje v následujících šesti letech ztrojnásobit výkon svých jaderných elektráren. Upřesnění těchto plánů bylo prezentováno v nedávno zveřejněném „Strategickém akčním plánu pro rozvoj energetiky“. Plán zahrnující období mezi lety 2014 a 2020 předpokládá dramatické snížení závislosti Číny na fosilních zdrojích a přechod k čistým technologiím produkce energie. V současnosti má Čína 19 GWe jaderných bloků a v roce 2020 by měla dosáhnout výkonu 60 GWe, čímž by se stala po USA a Francii zemí s třetím největším výkonem jaderných zdrojů. Navíc by měla mít v té době dalších 30 GWe ve výstavbě. V roce 2020 se předpokládá dosáhnout výkonu 350 GWe ve vodních, 200 GWe ve větrných a 100 GWe v solárních zdrojích. Pokud vezmeme v úvahu efektivitu využití výkonu jednotlivých zdrojů, budou jaderné zdroje dodávat zhruba stejně jako větrné a násobně více než solární. To je zhruba situace, která je i v současné době. I z toho je vidět, že jádro je velmi důležitou komponentou přechodu této země k čistým zdrojům energie. Čína chce zastavit růst svých emisí CO2 před rokem 2030.

V této souvislosti je třeba připomenout, že přechod k nízkoemisním zdrojům je pro Čínu důležitý, ať už si o dopadu emisí CO2 na vývoj klimatu myslíme cokoliv. Rozvíjející se oblasti v Číně začínají mít obrovské problémy se smogem. Do Číny se totiž přesunula velká část energeticky náročné výroby z Evropy. Značná část snížení emisí, kterým se některé evropské země chlubí, byla vykoupena zvýšením emisí v Číně. Například nízkoemisní dotovaná fotovoltaika v Německu byla vyroben z elektřiny z převážně fosilních zdrojů v Číně. Pokud by tomu tak nebylo, byly by její cena i potřebné dotace mnohem vyšší.

Dalším důležitým faktorem udržitelného širokého využívání jaderné energetiky nejen v Číně by mělo být hromadné zavedení množivých reaktorů, které umožní efektivnější využívání zásob uranu i thoria. V roce 2040 se plánuje dosáhnout 200 GWe v klasických tlakovodních reaktorech a do roku 2050 chce Čína k tomu mít i 200 GWe v rychlých reaktorech, v roce 2100 pak dokonce 1400 GWe. Široké nasazení reaktorů v průmyslu by mělo být umožněno budováním vysokoteplotních plynem chlazených reaktorů, které umožňují dodávky tepla pro vysokoteplotní průmyslové procesy. I to je důvodem, proč v Číně probíhá intenzivní vývoj různých typů rychlých reaktorů a připravuje se nebo už dokonce probíhá výstavba testovacích a demonstračních prototypů těchto zařízení.

 

Fangjiashan 1 fuel loading 460 (CNNC)

 

Zavážení paliva do reaktoru Fangjiashan 1 (zdroj CNNC).

 

Závěr

 

V minulém roce bylo do operačního provozu uvedeno pět bloků. Celá řada bloků je na cestě ke spuštění nebo se už spouštět začala. Pro budoucí rozvoj je také důležité, že dokončování bloků je doplňováno zahajováním nových staveb a počet rozestavěných bloků se téměř nezměnil. Navíc přibývá i počet plánovaných a navrhovaných bloků.

Společnost BP vydala také letos svůj každoroční přehled vývoje energetiky. V něm se předpokládá, že energetické potřeby světa vzrostou mezi lety 2012 až 2050 o 43 %. Růst bude z 95 % lokalizován do rozvojového světa, hlavně do lidnatých států, jako je Čína, Indie nebo Pákistán. Pokud nemá dojít k velmi vysokému nárůstu emisí a spotřeby fosilních paliv, je potřeba, aby využívané spektrum nízkoemisních zdrojů bylo co nejširší. A lidstvo se tak neobejde bez výrazného příspěvku jaderné energie. Například organizace IEA předpokládá v této době vzrůst výkonu jaderných bloků z hodnoty 371 GWe na 578 GWe. Ovšem růst musí být ve skutečnosti vyšší, než dostaneme z rozdílu hodnot. Je totiž potřeba nahradit i odstavované staré bloky. V následujícím čtvrt století bude potřeba odstavit okolo 200 dosluhujících bloků.

Na popsaném zvýšení výkonu se nebude příliš podílet Evropa. Zde bude vlivem spíše protijaderné evropské energetické politiky docházet pouze k nahrazování odstavovaného výkonu. Naopak by na základě inzerovaných energetických politik evropských států mělo dojít k velkému nárůstu obnovitelných zdrojů. Je ovšem otázkou, do jaké míry jsou tyto politiky reálné, zda je příslušné evropské státy ekonomicky unesou a zda si přitom udrží konkurenceschopnost svých výrobků na světových trzích. A hlavně je otázkou, zda se jim bez využívání jádra podaří splnit velmi vysoké cíle ve snižování emisí oxidu uhličitého, ke kterým se hlásí.

 

Flamanville RPV installation 460 (EDF)

 

Instalace reaktorové nádoby na své místo v kontejnmentu u třetího reaktoru elektrárny Flamaville (zdroj EDF).

 

Pěkně je to vidět na srovnání energetických společností, které v různé míře využívají různé zdroje. Francouzská EDF, u které dominují jaderné zdroje, produkovala v roce 2009 pouze 135 kg CO2/MWh, což patří mezi nejnižší hodnoty produkce CO2. Naopak německé společnosti RWE, E.ON a EnBW produkovaly postupně v daném roce 792, 241 a 393 kg CO2/MWh. A to v té době provozovaly pořád ještě i jaderné bloky. Hlavní trendy lze dokumentovat i na průběhu Energiewende v Německu. Ta způsobila, že je Německo po Polsku v našem regionu nejsilněji závislé v elektroenergetice na fosilních palivech. A v posledních letech se v něm intenzivně zvyšuje hlavně produkce elektřiny z uhlí, ať už hnědého těženého v Německu, tak dováženého černého. Tato situace se velmi zvýrazní po odstavení dalších jaderných bloků zejména v Bavorsku, kde dosud vyrábí jaderné bloky téměř polovinu elektřiny.

Pro intenzivní využití jaderných zdrojů v budoucích letech v evropských státech, kde se plánuje v jejich využívání pokračovat, je důležitá i úspěšnost využívání životnosti stávajících elektráren. Bohužel různé penalizace využití jaderných bloků, vysoké dotace a přednostní přístup na trh s elektřinou u jiných zdrojů, nejistoty v budoucím vývoji trhu i různé úřední a politické obstrukce způsobily, že u některých starších jaderných bloků se přestává uvažovat o jejich modernizaci a prodloužení provozování.  To je důležité i pro nás v souvislosti s pokračováním provozování elektrárny Dukovany.

Stejně tak bude důležité co nejvíce využít životnosti starších jaderných bloků i pro Spojené státy. Zde také není možné splnit plány na omezení emisí bez intenzivního využití všech nízkoemeisních zdrojů a tedy i významného podílu jaderných zdrojů. Příkladem, který ukazuje, že tato cesta opravdu vede k cíli, je kanadská provincie Ontario. Tam se podařilo modernizací a efektivním využitím potenciálu životnosti kanadských tlakovodních reaktorů využívajících těžkou vodu CANDU dosáhnout a provozovat téměř bezemisní elektroenergetiku. Snížili se tak významně škodlivé emise a hlavně počet dní se zdravotně závadným znečištěním ovzduší v této provincii. To je zajímavá zkušenost i pro nás. Hlavně v době inverzí, kdy je třeba ostravský region silně postižen emisemi, z nichž část pochází i z českých a polských fosilních zdrojů elektřiny.

 

 

Přehled počtu spouštěných a odstavených bloků v jednotlivých letech (zdroj připravovaná kniha o havárii Fukušimy I).

 

Jaderná energie není pochopitelně samospasitelná a je potřeba vždy využívat co nejširší a vhodně zkombinovaný energetický mix, ve kterém se vyskytují jak velké centrální, tak malé decentralizované zdroje. Při jejich kombinování je třeba vycházet z podmínek daného regionu. Také opravdu efektivního energetického trhu lze dosáhnou pouze kombinací větších i menších firem. Představa, že efektivní, ekologickou a sociálně dostupnou elektřinu dostaneme zničením velkých energetických společností, která se často objevuje u environmentálních hnutí, má velmi daleko k realitě

Jaderné elektrárny mohou být v každém případě významným příspěvkem pro získávání energie, zatím hlavně ve formě elektřiny, ale v budoucnu i tepla pro průmyslové procesy. A zdá se, že si to řada států uvědomuje. Stupeň rozestavěnosti různých bloků ve světě ukazuje, že v příštím roce by se jenom v Číně mohlo uvést do provozu okolo deseti nových reaktorů. Zároveň Čína a Jižní Korea ukazují, že je možné stavět bloky sériově a standardně za dobu okolo šesti let. A tyto státy expandují na další rozvíjející se trhy. Lze tak očekávat, že v nejbližších letech bude alespoň v některých oblastech světa probíhat v oblasti jaderné energetiky docela bouřlivý vývoj.

 

V článku byly využity informace získané ze stránek World Nuclear Association, World Nuclear News, Atominfo.ru, stránek řady dodavatelů jaderných technologií i provozovatelů, časopisu Nuclear Engineering International, přehledu The World Nuclear Industry Status Report (WNISR) a řady dalších zdrojů.

 

Poznámka: Čínské, japonské a korejské názvy jsou uvedeny v české transkripci. V závorce je pak uvedena anglická transkripce, aby se pro čtenáře zjednodušilo případné internetové vyhledávání podrobnějších informací v anglických zdrojích.

 

V Řeži 1. 4. 2015


Zpet