Po podpise memoránd s firmou Westinghouse V Jaslovských Bohuniciach môžu vyrásť malé modulárne reaktory

Slovensko, ktoré jadrovú energiu využíva už niekoľko desaťročí, sa už aj oficiálne pridalo k novému trendu v tomto odvetví. Štátna spoločnosť JAVYS (Jadrová a vyraďovacia spoločnosť) podpísala memorandum o spolupráci s americkou firmou Westinghouse, ktorá by mohla viesť k stavbe malých modulárnych reaktorov a ich využitiu pre náš energetický mix.

Westinghouse patrí medzi najväčšie svetové spoločnosti, ktoré sa zaoberajú vývojom technológií pre výrobu elektriny z jadra, vyrába viacero typov reaktorov a im príslušiace jadrové palivo. Podobným gigantom na poli jadrovej energie je napríklad aj ruský Rosatom, na ktorého technológiách a palive momentálne stoja aj slovenské jadrové elektrárne.

K veľkým hráčom na svetovom poli okrem USA a Ruska patria aj francúzske, britské, juhokórejské či japonské spoločnosti. Vlastný jadrový priemysel prudko rozvíja aj Čína a India.

Jadrová budúcnosť Slovenska

Na čom sa JAVYS a Westinghouse dohodli?

Ako uvádza tlačová správa, podpísanie dvoch memoránd o porozumení „vytvára rámec na spoluprácu medzi oboma spoločnosťami pri realizácii budúcich projektov zameraných na rozvoj v oblasti malých modulárnych reaktorov (SMR) a jadrovej energetiky“.

Jadrová energetická spoločnosť Slovenska (JESS), čo je dcérska firma JAVYS-u (druhým akcionárom je český ČEZ), má za povinnosť postaviť na Slovensku nový jadrový zdroj energie. Táto nová elektráreň by mala stáť vedľa areálu elektrárne v Jaslovských Bohuniciach, ktorá sa bude postupne odstavovať.

Do roku 2040 má byť odstavená celá elektráreň Bohunice a práve do roku 2040 má na tomto mieste stáť elektráreň nová.

Čítajte tiež

Štátny tajomník ministerstva hospodárstva Bez jadra nedosiahneme energetickú bezpečnosť Slovenska ani uhlíkovú neutralitu

Erik Potocký

V roku 2040 nám dožije jadrová elektráreň v Jaslovských Bohuniciach. Prípravy na to, aby na tomto mieste stála nová elektráreň, už odštartovali.

JESS už podala žiadosť o vydanie povolenia stavby Úradu jadrového dozoru a aktuálne prebieha správne konanie. No a keďže ide o miesto, ktoré sa už dnes využíva na výrobu elektriny z jadrovej energie, znamená to aj jednoduchší povoľovací proces oproti tomu, ako by sme novú elektráreň stavali takpovediac na zelenej lúke. Zároveň je tu väčšia akceptácia miestneho obyvateľstva, ktoré je na prítomnosť jadrovej elektrárne už desaťročia zvyknuté.

No a keďže vzťahy s Ruskom sa od minulého roka, po napadnutí Ukrajiny, výrazne zhoršili aj skomplikovali, je prirodzené, že Slovensko hľadá alternatívne možnosti dodávky technológií na výrobu elektriny z jadra.

Hoci tu treba dodať, že vzťahy v prípade využívania jadrovej energie sú nateraz s Rosatomom prakticky štandardné a tento segment zatiaľ nie je ani predmetom sankcií voči Rusku. Od začiatku vojny došlo aj k niekoľkým dodávkam jadrového paliva využívaného v Jaslovských Bohuniciach a Mochovciach.

To sa však môže kedykoľvek zmeniť. K zaradeniu tohto segmentu do sankcií EÚ síce zatiaľ nedošlo, aj pre (strategicky pochopiteľné) veto krajín, ktoré ruskú jadrovú technológiu využívajú. No na druhej strane Rosatom môže kedykoľvek dostať politický príkaz z Kremľa, aby pri obchodnej spolupráci s európskymi krajinami začal obštruovať. (Podobne ako sme to videli v prípade Gazpromu a rôznych „dôvodov“, prečo sa obmedzujú, prerušujú či zastavujú dodávky plynu.)

Spolupráca s Rosatomom tak prestáva byť aj pre Slovensko strategicky bezpečná, a preto sa treba poohliadnuť po alternatívnych dodávateľoch.

Spomínaný Westinghouse napríklad už dlhšie vyvíja a testuje palivo, ktoré by takpovediac pasovalo do ruských reaktorov VVER.

Čítajte tiež

Vojna a energie Alternatívy k ruskému plynu, rope a jadru

Erik Potocký

Rusko nie je jediná krajina na svete, ktorá má zásoby energetických surovín. Stačí hľadať, občas aj viac zaplatiť, no drahšie energie sú vo svetle vojny na Ukrajine zanedbateľnou cenou za politickú nezávislosť.

Slovensko má pri spolupráci s touto spoločnosťou záujem o jej technológiu reaktora AP1000, z ktorej vychádza aj SMR AP300.

Reaktor AP1000 je z kategórie štandardných veľkých reaktorov, ktorý už Westinghouse prevádzkuje. V porovnaní s inými je však menší, má najmenšiu plochu na MWe na trhu.

Ako uvádza energie-portal.sk, AP1000 je jediný prevádzkovaný reaktor generácie III+ s plne pasívnymi bezpečnostnými systémami a modulárnym konštrukčným riešením, ktorý má zároveň najmenšiu plochu na MWe na trhu. V Spojených štátoch v lokalite Vogtle začal nedávno jeden blok AP1000 vyrábať energiu pre rozvodnú sieť, zatiaľ čo druhý blok sa pripravuje na prvé zavedenie paliva. Štyri reaktory AP1000 v súčasnosti dosahujú v Číne rekordy v prevádzkovom výkone a dostupnosti, šesť ďalších reaktorov je tam vo výstavbe. Poľsko si vybralo technológiu AP1000 pre svoj vôbec prvý program jadrovej energie.

Malé modulárne reaktory

AP300 je fakticky zmenšeným modelom AP1000 (číslo znamená výkon v MW).

„AP300 SMR je jednoslučkový tlakový vodný reaktor (PWR) Gen III+, ktorý stavia na koncepte jednoduchosti a pokročilej pasívnej bezpečnosti demonštrovanej v reaktore Westinghouse AP1000™, ktorý má rovnako osvedčenú technológiu ako AP1000 s viac ako osemnástimi rokmi bezpečnej a spoľahlivej prevádzky s rovnakou licenčnou metodikou, rovnakým dodávateľským reťazcom, rovnakými schopnosťami sledovania záťaže, rovnakými pasívnymi bezpečnostnými systémami, čo spoločnosti JAVYS, a. s., poskytne výhodu podstatných synergií medzi AP300 a AP1000 vrátane výstavby, prevádzky a údržby elektrárne,“ uvádza JAVYS vo svojej tlačovej správe.

Spoločnosť Westinghouse plánuje certifikáciu projektu AP300 SMR do roku 2027 a začiatok výstavby do roku 2030. Prvý prevádzkový blok by mal byť k dispozícii v roku 2033.

Memorandá zároveň nezakladajú pre Westinghouse vo vzťahu k Slovensku žiadnu exkluzivitu. Slovensko sa teda môže obzerať aj po ďalších alternatívach. Veľmi aktívne je v tomto smere najmä na európskom kontinente Francúzsko, ktoré patrí bezpochyby medzi jadrové veľmoci, a to nielen v podiele jadra na výrobe elektriny, ale aj vývojom vlastných technológií vrátane malých modulárnych reaktorov.

Čítajte tiež

Renesancia jadra Európa sa vracia k jadru ako bezpečnému zdroju energie

Erik Potocký

Európske krajiny zoči-voči energetickej kríze prehodnotili svoje plány odstávky reaktorov, viaceré plánujú výstavbu nových.

V zásade tak ešte nie je rozhodnuté, či bude nový jadrový zdroj v Jaslovských Bohuniciach štandardnou elektrárňou s veľkým blokom (alebo viacerými veľkými blokmi) alebo súborom malých modulárnych reaktorov. A podpis memoránd s Westinghouseom takisto neznamená, že si Slovensko vyberie práve technológiu AP1000 či AP300.

Rozhodovať o tom bude nakoniec vláda. Úlohou špecializovaných štátnych firiem – či už JAVYS, JESS, alebo Výskumného ústavu jadrovej energetiky (VÚJE) – je preskúmať všetky dostupné technologické možnosti na trhu a pripraviť odborné návrhy.

Slovensko má vďaka desaťročiam využívania jadrovej energie k dispozícii dostatok skúsených odborníkov na teoretickej aj praktickej úrovni. Ostáva tak len veriť, že až nastane čas politického rozhodnutia, to sa bude riadiť primárne týmto odborným názorom, hoci, samozrejme, nemožno pri takomto rozhodovaní obísť ani dlhodobé strategické záujmy Slovenska, ktoré až tak s konkrétnou technológiou priamo nesúvisia.

Výhody malých modulárnych reaktorov

Veľkostné kategórie reaktorov vychádzajú z ich výkonu. Podľa štandardného rozdelenia, ktoré uvádza aj Medzinárodná agentúra pre jadrovú energiu (IAEA), sú malými reaktormi také, ktoré majú výkon do 300 MWe. (Existujú aj tzv. mikroreaktory s výkonom do 10 MWe.)

Malé však v tomto prípade neznamená len v zmysle výkonu, ale aj to, že svojimi fyzickými rozmermi sú menšie ako štandardné reaktory. Modulárny znamená, že komponenty a systémy môžu byť (aj vzhľadom na svoju veľkosť) zmontované v továrni a prepravené na miesto určenia v celku.

To znamená značné urýchlenie výstavby nových energetických zdrojov. Ale aj nižšiu cenu jednotlivých komponentov, keďže by sa de facto vyrábali sériovo.

„V porovnaní s existujúcimi reaktormi sú navrhované konštrukcie SMR vo všeobecnosti jednoduchšie a bezpečnostný koncept pre SMR sa často viac spolieha na pasívne systémy a inherentné bezpečnostné charakteristiky reaktora, ako je nízky výkon a prevádzkový tlak. To znamená, že v takýchto prípadoch nie je potrebný žiadny ľudský alebo iný vonkajší zásah na vypnutie systémov, pretože pasívne systémy sa spoliehajú na fyzikálne javy, ako je prirodzená cirkulácia, konvekcia, gravitácia a samotlakovanie. Tieto zvýšené bezpečnostné rezervy v niektorých prípadoch eliminujú alebo výrazne znižujú potenciál nebezpečných únikov rádioaktivity do životného prostredia a obývaných oblastí v prípade havárie,“ uvádza IAEA.

V prípade malých modulárnych reaktorov ide aj o vhodné systémy pre oblasti, kde nie je rentabilné stavať konvenčné jadrové elektrárne, napríklad v riedko osídlených či odľahlých oblastiach. Takisto sa ponúkajú ako vhodná náhrada za odstavené uhoľné elektrárne.

V prípade jadrovej energie totiž ide o zdroj, ktorý na rozdiel od fosílnych palív ako uhlie či plyn neprodukuje emisie CO₂ a ako bezemisný zdroj je uznávaný už aj časťou environmentálnych hnutí. Samozrejme, emisie vznikajú pri ťažbe surovín, výrobe komponentov a ich preprave, ale to v zásade platí aj pre produkciu elektriny z obnoviteľných zdrojov. Jadro má však výhodu stability, keďže nejde o zdroj závislý od počasia.

Technológia malých modulárnych reaktorov ponúka zároveň výhodu menšieho množstva potrebnej chladiacej vody, ich prevádzka tak nie je ohrozená prípadným suchom a je vhodná aj do suchších odľahlých oblastí.

Ďalšou výhodou, ktorú Medzinárodná agentúra pre jadrovú energiu opisuje, je menšie množstvo potrebného paliva.

„Elektrárne založené na SMR môžu vyžadovať menej časté dopĺňanie paliva – každých 3 až 7 rokov – v porovnaní s 1 až 2 rokmi v prípade konvenčných elektrární. Niektoré SMR sú navrhnuté tak, aby fungovali až 30 rokov bez doplnenia paliva,“ píše IAEA.

O tom, že sa v oblasti malých modulárnych reaktorov vo svete momentálne odohrávajú intenzívne technologické preteky, svedčí aj množstvo projektov naprieč celým svetom, a to v desiatkach. Tento zoznam IAEA z roku 2020 ich uvádza viac ako 70. V aktualizovanom prehľade World Nuclear Association z roku 2023 je ich ešte viac. Niektoré úspešnejšie, iné menej úspešné. Z nich sa, ako to už býva, vykryštalizuje zopár, ktoré budú použiteľné aj v praxi.

Niektoré, napríklad reaktor americkej firmy NuScale, sú schopné spotrebúvať plutónium, ktoré vzniká v konvenčných jadrových elektrárňach. Ide teda de facto o nové využitie vyhoreného jadrového paliva, ktoré si niektorí nesprávne zamieňajú s rádioaktívnym odpadom. Britská spoločnosť Areva už má zmluvu na výrobu paliva pre NuScale z britských zásob plutónia.

Potenciálne riziká

Ako v prípade konvenčných jadrových elektrární, aj v prípade SMR je kľúčová otázka ich bezpečnosti. Hoci viaceré projekty rátajú s tým, že bezpečnostné opatrenia majú byť schopné zabrániť úniku radiácie aj bez priameho zásahu človeka, ich uvádzanie do prevádzky by mali sprevádzať rovnako prísne posúdenia, ako je to v prípade veľkých elektrární.

Podľa štúdie, ktorú vlani publikovali vedci zo Stanfordovej univerzity a Univerzity Britskej Kolumbie, môžu malé modulárne reaktory produkovať viac rádioaktívneho odpadu ako konvenčné jadrové elektrárne.

Keďže však zatiaľ žiaden malý modulárny reaktor nie je v prevádzke, vedci nemohli posúdiť reálne správanie sa týchto zariadení. Vychádzali však z výpočtov založených na navrhovanom fungovaní troch rôznych typov SMR od spoločností Toshiba, NuScale a Terrestrial Energy.

Podľa ich zistení sa v SMR vytvorí väčšie množstvo neutrónov, ktoré budú rádioaktivitou kontaminovať jednotlivé komponenty reaktora.

„Zistili sme, že malé modulárne reaktory budú generovať najmenej deväťkrát viac ocele aktivovanej neutrónmi ako bežné elektrárne,“ uvádzajú výskumníci. Jedným z problémov je podľa nich dlhodobá radiácia z vyhoreného jadrového paliva. Výskumný tím odhadol, že po 10-tisíc rokoch bude rádiotoxicita plutónia vo vyhorených palivách vypúšťaných z troch študijných modulov aspoň o 50 percent vyššia ako plutónium v ​​konvenčnom vyhoretom palive na jednotku vyťaženej energie.

Hoci sa teda štúdia nemohla zamerať na reálnu prevádzku SMR a pre patentovú ochranu nemala prístup k všetkým technologickým informáciám, priniesla dôležité upozornenie a výzvu na to, aby sa aj bezpečnosti malých reaktorov a riziku úniku rádioaktivity venovala náležitá pozornosť.

Bez elektriny sa nepohneme

Rozvinutý svet, pokiaľ chce opustiť fosílne palivá, nemá inú možnosť ako využívanie jadrovej energie. Nároky na elektrinu budú nevyhnutne rásť – či už v dôsledku prechodu na elektromobilitu, dekarbonizácie priemyslu, alebo využívania elektriny na výrobu ocele.

„Len prechod na elektromobilitu po roku 2035 spôsobí, že jeden blok v Mochovciach pôjde na pokrytie dobíjania elektromobilov v osobnej doprave. Môžeme trend krivky spotreby zmenšiť snahou o úspory, k čomu môžeme prispieť všetci, kvalitou výrobkov s nízkou energetickou náročnosťou, ale rozvoj ako taký nezastavíme a spotreba bude stále rásť,“ uviedla v ankete pre energie-portal hovorkyňa JAVYS-u Miriam Žiaková.

Jadro ako jediná reálna alternatíva platí aj v prípade Slovenska. Termín 2040 na dostavbu nového zdroja (bez ohľadu na to, akého bude typu) pritom nie je rozšírením výroby, len nahradením postupne vyraďovanej elektrárne Bohunice.

A keďže vývoj nových typov reaktorov nie je lacná záležitosť, Slovensko nemá veľký manévrovací priestor na spúšťanie vlastných projektov aj napriek erudícii domácich odborníkov. Preto je nevyhnutné, aby sme v tomto smere rozvíjali medzinárodnú spoluprácu. Memorandá s Westinghouseom sú prvým krokom, ktoré nám pritom nechávajú otvorené dvere aj pre spoluprácu s inými.