V posledných rokoch sa čoraz častejšie objavujú diskusie o tom, čím nahradiť zdroje energie, na ktoré sme boli po desaťročia zvyknutí. Na čiernom zozname ocitlo na istý čas aj jadro, dnes sa o ňom čoraz viac hovorí aj v súvislosti s takzvanými malými modulárnymi reaktormi.
Výkon malého reaktora podľa Medzinárodnej agentúry pre atómovú energiu nepresahuje 300 megawattov. Nie sú však len zmenšeninou veľkých reaktorov, existuje široká škála konceptov s unikátnymi vlastnosťami a veľkou flexibilitou.
O malých modulárnych reaktoroch sa hovorí predovšetkým ako o stabilnej a bezuhlíkovej alternatíve k produkcii elektriny z uhlia. Ich jednotlivé komponenty môžu byť okrem toho zmontované už v továrni a ako celý modul prepravené na miesto používania.
Nemali by pritom nahradiť veľké jadrové elektrárne. Ich využitie sa plánuje skôr pre potreby jednotlivých miest, a to predovšetkým na vykurovanie či dekarbonizáciu mestskej dopravy. Na rozvoji týchto systémov sa podieľajú napríklad spoločnosti Rolls-Royce, GE Hitachi a TerraPower podporovaná Billom Gatesom.
Riziko katastrofickej havárie
Využívanie malých modulárnych reaktorov sa snažia pretlačiť aj Spojené štáty s tým, že mali zohrávať kľúčovú úlohu v prechode na bezuhlíkovú energiu. Priekopníkom mala byť spoločnosť NuScale Power Corporation so sídlom v Portlande a jej projekt Carbon Free Power Project. Americká vláda jej sľúbila podporu vo výške až 1,4 miliardy dolárov.
Na príklade tohto konkrétneho projektu sa však ukazuje, že malý modulárny reaktor nie je až takým ideálnym riešením, ako sa na prvý pohľad zdá. Množstvo problémov vyústilo až do rozhodnutia o zastavení celého projektu, pretože významne prekročil plánovaný rozpočet.
Predpovede, že prevádzka malého modulárneho reaktora bude oveľa lacnejšia ako bežnej jadrovej elektrárne, vyvracajú aj odborníci. Prezident Inštitútu pre energetický a environmentálny výskum Arjun Makhijani a profesor na univerzite v Britskej Kolumbii M. V. Ramana sa podujali na analýzu správy o hodnotení projektu NuScale, ktorú vydala Komisia pre jadrový dozor.
Za jeden z najvážnejších problémov označili privysoké náklady. Tie sa zvýšili z 5,3 na 9,3 miliardy USD, a to len za šesť malých reaktorov, ktoré by však nedosahovali výkon ani polovicu štandardne veľkého jadrového bloku.
Rastúce náklady na elektrinu počas testov konkurencieschopnosti sa stali dôvodom, pre ktorý spoločnosť NuScale rozhodla o skončení projektu. Ak sa v roku 2021 odhadovali náklady na 58 dolárov za megawatt, dnes je to už 89 dolárov. Táto vysoká cena výrazne negatívne ovplyvnila záujem o výstavbu malého modulárneho reaktora.
Spomínaní odborníci však upozorňujú aj na bezpečnostné riziká. NuScale totiž neustále menila konštrukčné špecifikácie svojej jednotky, bezpečnostné analýzy však nevyhodnotili vplyv týchto zmien. Nejde pritom o maličkosti.
NuScale napríklad zvýšila výkon budúceho reaktora o 50 percent. To by znamenalo viac tepla, tlaku aj rádioaktivity, teda vyššiu záťaž reaktora. Tieto faktory zvyšujú riziko katastrofickej havárie a úniku radiácie.
Najväčšie obavy sú spojené s turbínou a parou, ktorá má silné vibrácie a môže poškodiť konštrukciu. Na rozdiel od akejkoľvek jadrovej elektrárne by totiž NuScale umiestnila jadrové palivo a parný generátor v tej istej nádobe.
Išlo by o odklon od tradičného dizajnu, v ktorom je parný generátor oddelený od paliva. Špirálový dizajn parogenerátora tiež nebol nikdy použitý v nijakej inej komerčnej jadrovej elektrárni, čo sťažuje prognózy, ako sa bude správať z dlhodobého hľadiska.
Príliš neisté, príliš drahé a príliš riskantné
Dôvody, ktoré viedli k zániku energetického projektu malého modulárneho reaktora v Utahu, sa nevzťahujú na projekt jadrovej energie TerraPower Natrium v Kemmereri vo Wyomingu. Na rozdiel od neho má solídny dizajn a spoločnosť je na dobrej ceste splniť svoje sľuby, povedal Jeff Navin, riaditeľ pre vonkajšie vzťahy spoločnosti.
Nie každý je však presvedčený, že zánik NuScale v Utahu nebude znamenať problémy pre ambície TerraPower. NuScale aj TerraPower propagujú svoje technológie jadrovej energie ako „pokročilé“, „ďalšej generácie“ a obe spoločnosti tvrdia, že situácia na trhu dozrela na ich komerčné nasadenie.
Riaditeľ analýzy plánovania zdrojov pre Inštitút energetickej ekonomiky a finančnej analýzy David Schlissel vytvoril vo februári 2022 analýzu projektu NuScale, ktorá predpovedala jeho zánik. Podľa neho očakáva projekt vo Wyomingu rovnaký osud. „Projekt bude veľkou finančnou katastrofou,“ dodal Schlissel.
Plán bol použiť zjednodušený dizajn ľahkovodného reaktora NuScale na vybudovanie šesťmodulárnej jadrovej elektrárne v kampuse Národného laboratória amerického ministerstva energetiky v Idahu.
Vývojári si predstavovali zdroj energie bez emisií uhlíka, ktorý je dostupný nepretržite a nahradí zrušené elektrárne na uhlie. „Je to príliš neisté, príliš drahé a príliš riskantné,“ povedal Schlissel.
Americké ministerstvo energetiky podporuje malé modulárne reaktory miliardami dolárov, pričom poukazuje na výhody ako „nízke kapitálové investície či možnosť umiestnenia na miestach nevhodných na väčšie jadrové elektrárne“.
Napriek zrušeniu projektu NuScale stále verí, že malé modulárne jadrové reaktory budú úspešne integrované do americkej rozvodnej siete. TerraPower, podporovaná Billom Gatesom, má s ministerstvom energetiky dohodu o 50-percentnom podiele na stavebných nákladoch s odhadovanou cenou 4 miliardy dolárov. Spoločnosť dostala v roku 2020 na začiatok 80 miliónov dolárov.
Na rozdiel od NuScale, ktorý potrebuje ľahko dostupné palivo s nízkym obsahom obohateného uránu, konštrukcia Natrium si vyžaduje urán obohatený tak, aby koncentrácia štiepneho izotopu U-235 bola medzi piatimi až dvadsiatimi percentami hmotnosti paliva (HALEU).
TerraPower musela prerušiť vzťahy s ruským Tenexom, jediným zariadením na svete s kapacitou dodávať komerčné objemy HALEU, po začiatku vojny na Ukrajine. To posunulo predpokladaný dátum spustenia z roku 2028 na rok 2030.
Viaceré „neznáme“ projektu – dodávka paliva, konečné náklady na výstavbu, prevádzkové náklady a komerčná štruktúra – vedú k odsúdeniu na zánik, povedal Schlissel. „Nie je dôvod veriť, že Bill Gates má magické schopnosti,“ dodal.
Osud projektu NuScale sa tak môže zopakovať aj pri iných amerických najmodernejších technológiách. Americké malé modulárne reaktory budú z komerčného hľadiska sotva výhodné. Generovaná energia má stále nevýhodu z hľadiska ceny a konkurencieschopnosti v porovnaní s tradičnou výrobou elektrickej energie z atómu.
