„Modulární reaktor je z technického hlediska příliš malý, neefektivní a drahý“

Předsedkyně Evropské komise Ursula von der Leyenová sází na malé modulární reaktory. Předseda bavorské vlády Markus Söder také. Rovněž USA. Politici chtějí do SMR investovat miliardy eur a dolarů. Faktem ale zůstává, že i po desetiletích intenzivního výzkumu jsou malé modulární reaktory pouhou chimérou a nikoli realitou.

„Důvody jsou technické,“ říká Leonhard Gandhi z Fraunhoferova institutu pro solární energetické systémy (ISE) v pořadu „Klima-Labor“ německé publicistické televizní stanice NTV. „Malé reaktory spalují jaderné palivo hůře. Proto jsou SMR samy o sobě výrazně dražší než velké jaderné elektrárny.“ Podle něj si energetické odvětví uvědomuje svou neefektivitu, ale u všech alternativ „těžce selhává“.

NTV: V čem spočívá přitažlivost moderních jaderných minireaktorů, tzv. Small Modular Reactors (SMR)?

Leonhard Gandhi: Aby byla jaderná energie cenově dostupná, je třeba ji standardizovat. To je známo už dlouho. V Německu se to plánovalo v rámci výrobní řady Konvoi. Při rozvoji jaderné energetiky ve Francii v 70. a 80. letech to s Messmerovým plánem^?Messmerův plán byl ambiciózní francouzský energetický program z roku 1974, vyhlášený premiérem Pierrem Messmerem po ropné krizi. Jeho cílem bylo zajistit energetickou nezávislost masivní výstavbou jaderných elektráren pod heslem „vše elektrické, vše jaderné“, což vedlo k tomu, že do roku 2000 jaderná energie pokrývala téměř 80 % francouzské výroby elektřiny. také fungovalo. Ale ani ve Francii si dnes už nelze představit, že by se stavělo mnoho identických jaderných reaktorů. V současné době je do roku 2040 plánováno šest nových jaderných elektráren.

Plány na výstavbu nových jaderných reaktorů mají k realitě daleko

Ekonomická realita nových jaderných plánů

To ke snížení nákladů nestačí?

Jejich počet je příliš malý. Někteří doufají, že bychom mohli stavět jaderné elektrárny v podobě SMR v menším měřítku. Pak by bylo možné postavit více stejných jednotek a dříve tak dosáhnout potenciálu pro snížení nákladů. Existuje však důvod, proč se dosud stavěly pouze velké elektrárny. Nejstarší fungující jadernou elektrárnou na světě je Beznau ve Švýcarsku. Byla uvedena do provozu v roce 1969 a má elektrický výkon 365 megawattů na jeden reaktorový blok. Hranice mezi SMR a konvenčními velkými reaktory se často stanovuje na 300 megawattů. Některé novější koncepty však tuto hranici záměrně překračují, protože větší jednotky nabízejí ekonomické výhody.

A to z jakého důvodu?

V malých zařízeních je kvůli menšímu reaktorovému jádru poměr povrchu k objemu větší. To vede k vyšším ztrátám neutronů, tzv. „laekage“, neboli úniku^?Malá jádra SMR mají vyšší poměr povrchu k objemu, což vede k vyššímu úniku neutronů z jádra ve srovnání s velkými reaktory. Tento vyšší únik neutronů může vést k tomu, že materiály v okolí jádra (např. reflektory neutronů, tlaková nádoba) se stanou radioaktivnějšími. Studie naznačují, že SMR mohou produkovat 2–30× více nízko a středně aktivního odpadu na vyrobenou MWh než velké lehkovodní reaktory.. Tyto neutrony pak již nejsou k dispozici pro řetězovou reakci. Z tohoto důvodu je neutronová ekonomika horší než u velkých reaktorů.

Malé modulární reaktory jsou tedy méně účinné než velké?

Ano, účinnost jaderného paliva je nižší. To lze vykompenzovat například použitím paliva s vyšším stupněm obohacení. Jaderné odvětví by tyto dodatečné náklady chtělo více než vykompenzovat sériovou výrobou menších reaktorů. Dosud neexistují žádné náznaky, že by tato sériová výroba fungovala. Jde o čistou víru.

Čísla ukazují, jak zelená energie vytváří hospodářský zázrak

Obrovský růst

To je důvod, proč se plánované minireaktory v průběhu projektování stávají čím dál většími?

Přesně tak. Některé z plánovaných SMR jsou dnes větší než jaderná elektrárna Beznau. Důvod je stejný: z technického hlediska jsou příliš malé. K jejich provozu je zpravidla vyžadován uran s vyšším obohacením. Ten je dražší. Uran s vyšším obohacením lze dnes dokonce vyrábět energeticky efektivněji, a tedy levněji než dříve. Od rozpadu Sovětského svazu jsou odstředivky k dispozici i na Západě. Přesto je provoz malých modulárních reaktorů neekonomický.

Protože se uran hůře spaluje?

Protože se spaluje méně rovnoměrně. To představuje samotné jádro výzvy. Palivo je třeba spotřebovávat rovnoměrně. Čím menší je však reaktor, tím více se projevují okrajové jevy a tím obtížněji toho lze dosáhnout. Proto jsou SMR samy o sobě výrazně dražší než velké elektrárny. Využití jaderného paliva je však i v dnešních velkých reaktorech velmi nízké.

Což znamená?

Vzhledem k nízké míře efektivity představuje dostupnost přírodního uranu pro jaderný průmysl obrovský problém. Jaderná energetika není škálovatelná. Pokud se všechny země rozhodnou sázet na jadernou energii, velmi brzy dostaneme hranici možností.

Neexistuje na to žádné řešení?

Jaderný průmysl si je tohoto problému samozřejmě vědom. Proto se v 80. a 90. letech zabýval výzkumem množivých reaktorů^?Množivý reaktor (německy Brutreaktor) je jaderný reaktor, který během provozu produkuje více štěpného materiálu (např. plutonium-239 z uranu-238), než sám spotřebuje.. Německo dokonce postavilo rychlý množivý reaktor v Kalkaru, Francie Superphénix a Japonsko jadernou elektrárnu Monju. Jednalo se o technické slepé uličky. Všechny projekty v západních zemích skončily naprostým fiaskem, včetně těch v USA. Nízké využití paliva přetrvává i nadále. V současné době se o řešení pokouší Čína. Pokud se to nepodaří, bude obtížné dosáhnout velkého škálování.

Jaderná energie je z ekonomického hlediska absolutní nesmysl

Zachrání jaderná energie klima?

Na světové klimatické konferenci v roce 2023 oznámilo 22 zemí, že do roku 2050 chtějí ztrojnásobit celosvětovou jadernou kapacitu. To by znamenalo 1000 nových jaderných elektráren. Tento plán tedy selže jen proto, že nevystačí stávající zásoby uranu?

Dostáváme se na hranici toho, co je dostupné za přijatelné ceny a s přijatelným dopadem na životní prostředí. Kdyby se svět rozhodl vyrábět 80 % své elektřiny z jaderné energie, nebylo by to s dosavadní technologií proveditelné. Zásoby uranu jsou omezené. Bez technologického pokroku se na tom nic nezmění. Proto se nyní pracuje na přepracování paliv, ale to zatím také není ekonomicky rentabilní.

Předseda CSU Markus Söder by si přál pro Bavorsko miniaturní jadernou elektrárnu, která by byla poháněna jaderným odpadem.

Jaderné přepracování je téma samo o sobě. Zatím se jedná skutečně jen o koncepty. Všechny země si na tom už vylámaly zuby. Ve velkém měřítku se přepracování jaderného paliva již neprovozuje, protože je to příliš drahé a dopady na životní prostředí jsou příliš velké. V minulosti jsme se již několikrát pokusili jadernou energetiku škálovat. Žádný z pokusů však zatím nebyl úspěšný.

Leonhard Gandhi (původním jménem Leonhard Probst) pracuje ve Fraunhoferově institutu pro solární energetické systémy (ISE), kde vede platformu Energy-Charts. Platforma poskytuje prostřednictvím interaktivních grafů četné údaje o výrobě elektřiny, její spotřebě a burzovních cenách energie.