Nový jaderný zdroj v České republice?

Proč bychom měli uvažovat o výstavbě nových a k tomu jaderných elektráren, když má ČR přebytek instalovaného výkonu a může dokonce část vyrobené elektrické energie vyvážet? A navíc je v ČR spotřeba elektřiny na 1 obyvatele dosud menší než ve většině rozvinutých zemí Evropské unie.

Množství domácích zásob paliv (především hnědého uhlí), které je k dispozici pro potřeby výroby elektrické energie v ČR, je však nízké a výrazně ovlivňuje životnost klasických uhelných elektráren i možnosti jejich obnovy.

Proto se dosud energeticky v podstatě soběstačná situace bude měnit s dožíváním významné části klasických uhelných elektráren v období po r. 2010 (od r. 2010 do r. 2020 se předpokládá dožití více než 6000 MWe instalovaného výkonu). Tento výkon bude zřejmě částečně nahrazován komplexní obnovou (retrofi ty) nynějších uhelných elektráren, vzhledem k ekologickým aspektům však bude nutné realizovat výstavbu těchto nových zdrojů s využitím moderních technologií, které jsou šetrnější k životnímu prostředí. Pokud se navíc nepodaří vyřešit administrativní omezení těžby hnědého uhlí (tzv. ekologické limity), tak dovozní energetická závislost ČR v oblasti výroby elektřiny pozvolna poroste (obr. 2).

Z grafu vyplývá, že dnešní energetické zdroje v ČR jsou schopny pokrývat tuzemskou spotřebu v uvedeném scénáři až do období kolem roku 2015. S přípravou výstavby nových velkých zdrojů by se mělo tedy začít již v relativně blízké době. Vždyť např. celková doba výstavby jaderné elektrárny v našich podmínkách je kolem 15 let. Z hlediska energetické koncepce státu je žádoucí, aby se co nejdříve rozhodlo, jaké budou základní směry dalšího vývoje elektrizační soustavy.

Obdobný vývoj lze očekávat i v západní a střední Evropě, a tedy je zřejmé, že eventuální možnost importu významného objemu elektřiny bude značně omezena. Odhaduje se, že k r. 2020 se bude muset v Evropě nahradit cca 200 000 MW instalovaného výkonu za elektrárny, kterým skončí životnost, a postavit nové elektrárny s instalovaným výkonem 100 000 MW, které budou pokrývat zvýšenou spotřebu elektrické energie.

Je tedy zřejmé, že bude potřebné velmi pečlivě volit skladbu energetického mixu, který bude zabezpečovat výrobu elektrické energie v ČR v příštích desetiletích. V tomto článku se nechceme zabývat všemi složkami tohoto mixu, který by se měl v souladu se Státní energetickou koncepcí (SEK) skládat z uhelných, plynových, jaderných zdrojů a zdrojů využívající obnovitelné zdroje energie (vodu, vítr, fotovoltaiku a biomasu). Budeme se zabývat pouze jadernými elektrárnami, které jsou vhodné především pro základní zatížení, tj. vyrábějí to požadované „množství“ elektřiny, které se v průběhu dne nemění nebo mění velmi málo. Jaderná energie je významnou součástí aktuálního energetického mixu ČR a ve schválené Státní energetické koncepci je uvažována jako alternativa přispívající k udržitelnému rozvoji energetického hospodářství.

Vhodnost výstavby jaderných elektráren pro výrobu elektřiny v základním zatížení vyplývá z ekonomických výpočtů měrných cen elektrické energie, zejména pokud by ke stavbě bylo možné využít lokalitu již provozované jaderné elektrárny.

V rámci střednědobého řešení lze v souladu se Státní energetickou koncepcí uvažovat možnost výstavby nového jaderného zdroje kolem r. 2020. Jaký typ nové jaderné elektrárny připadá tedy v úvahu pro možnou výstavbu v našem státě?

Reaktory generace I, které se stavěly do poloviny šedesátých let minulého století, již prakticky nejsou v provozu. V současné době je většina ve světě provozovaných jaderných elektráren s reaktory generace II. Od poloviny devadesátých let minulého století se začínají stavět jaderné elektrárny s reaktory generace III. Ta již zahrnuje evoluční reaktory, které do velké míry vycházejí ze současného technologického provedení reaktorů generace II, ale nabízejí mnohá zlepšení, převážně v oblasti bezpečnosti a ekonomiky (viz. tab. I). JE generace III vycházejí z provozních zkušeností současných jaderných elektráren, které dosud nashromáždily více než 5000 reaktororoků úspěšného provozu. K výstavbě kolem r. 2010 se připravují (nebo již stavějí) reaktory generace III+. Jde o ekonomičtější reaktory s vyšší jadernou a radiační bezpečností, které navíc k zjednodušenému provedení a k zavedeným tradičním technologiím do značné míry využívají pasivní mechanizmy ke spuštění a provozu bezpečnostních systémů nebo využívají aktivní bezpečnostní systémy se zvýšenou úrovní spolehlivosti vůči systémům používaných na JE, které jsou provozovány v současnosti. Zatím poslední kategorií jsou reaktory generace IV, které jsou radikálně odlišné od provedení současných reaktorů a jsou projektovány pro nasazení nejdříve po roce 2030.

Ve střednědobém horizontu do roku 2020 přicházejí v úvahu jaderné elektrárny s reaktory generace III a III+. Reaktory plánované pro oblast Evropské unie jsou již projektované pro velmi přísné limity úniku radioaktivních látek mimo jadernou elektrárnu.

Můžeme konstatovat, že výrobci jaderných zařízení si v plné míře uvědomují, že při současném negativním postoji části veřejnosti k jaderné energetice, který převážně vychází z obav o zajištění bezpečnosti těchto zařízení, je nezbytné udělat krok vstříc a dále zvýšit úroveň jaderné bezpečnosti i přes velmi malá rizika, která dnešní jaderné elektrárny představují. Proto také mnohé iniciativy v tomto směru vyšly přímo od dodavatelů jaderných systémů.

Projekty jaderných elektráren generace III/ III+ teoreticky připadající v úvahu pro realizaci v období kolem roku 2020 v ČR resp. v EU, lze podle typu reaktoru rozdělit do tří skupin, a to:

1. pokročilé tlakovodní reaktory (APWR),

2. pokročilé varné reaktory (ABWR) a

3. vysokoteplotní plynové reaktory (HTR).

Okruh možných variant typů JE pro potřeby ČR ve střednědobém výhledu kolem r. 2020 lze zúžit na následující projekty vycházející z lehkovodní koncepce, tj. na tlakovodní a varné reaktory, když se vezme v úvahu, že v ČR existují zkušenosti pouze s provozem tlakovodních (tj. lehkovodních) ruských typů VVER-440 a VVER-1000.

• Projekt AP1000 Projekt AP1000 firmy Westinghouse (Toshiba) využívá tzv. pasivní bezpečnostní systémy, které mohou chladit aktivní zónu a ochrannou obálku bez dodávky střídavého proudu 72 hodin (proces probíhá zcela automaticky a není vyžadována žádná akce operátora). Vůči dnes provozovaným jaderným elektrárnám o srovnatelném výkonu od firmy Westinghouse má elektrárna s AP1000 o 80 % méně potrubí, o 50 % méně ventilů a o 70 % méně kabelů. Díky tomu jsou sníženy náklady na výstavbu i doba výstavby. Projektovaná životnost reaktoru je 60 let. Elektrický výkon elektrárny je 1200 MWe.
• Projekt EPR EPR (European Pressurized Reactor) byl vyvinut francouzskou firmou AREVA NP. Projekt vychází z francouzského typu N4 (PWR) a německého typu KONVOI (PWR). Tento typ jaderné elektrárny je nyní díky výstavbě ve Finsku v centru pozornosti. Elektrárna byla vyprojektována v souladu s principy trvale udržitelného rozvoje, tak aby umožnila vyšší využití jaderného paliva než v současných jaderných elektrárnách. Projektovaná životnost reaktoru je 60 let. Elektrický výkon elektrárny je 1650 MWe. V r. 2005 byla ve Finsku zahájena výstavba právě tohoto reaktoru jako 3. bloku JE Olkiluoto. Uveden do provozu má být r. 2010. Letos ve Francii schválila elektrárenská společnost EDF rozhodnutí o výstavbě nového jaderného bloku typu EPR lokalitě Flamanville. Se stavbou se má začít r. 2007 a do provozu má být uveden roku 2012.
• Projekt VVER-1000/1200 Jde o zdokonalený projekt typu provozovaného např. v Temelíně. Na vývoji se podílejí tři ruské organizace: OKB „Gidropress“, „Institut Kurčatova“ a „Atomenergoprojekt“. Reaktor je vyvíjen na základě nejnovější verze bezpečnostních požadavků pro jaderné elektrárny. Projektovaná životnost reaktoru je 60 let. Elektrický výkon elektrárny je 1060/1150 MWe. Letos byl uveden do provozu v Číně jeden blok JE s VVER-1000 typu JE-91 a druhý blok stejného typu je těsně před dokončením.

• Projekt ABWR Na vývoji se podílela americká fi rma General Electric a japonská Toshiba. Jde o první reaktor generace III na světě, který byl uveden do komerčního provozu v lokalitě Kashiwazaki – Kariwa v Japonsku. Projektovaná životnost reaktoru je 60 let. Elektrický výkon elektrárny je 1385 MWe. V současné době jsou v Japonsku v provozu 4 bloky ABWR.
• Projekt SWR 1000 Reaktor vyvinula fi rma AREVA NP zatím pouze na projektové úrovni. Projektovaná životnost reaktoru je 60 let. Elektrický výkon elektrárny je 1020 MWe.

Zdá se, že všechny nově budované jaderné elektrárny v zemích EU budou splňovat aspoň v určitém rozsahu požadavky dokumentu „European Utility Requirements for LWR Nuclear Power Plants“ (EUR). Dokument EUR představuje souhrn standardních požadavků vypracovaný velkými evropskými elektrárenskými společnostmi pro novou generaci jaderných elektráren s lehkovodními reaktory v Evropě. Jeho užitečnost se projeví především v procesu licencování a ve zvýšení schopnosti jaderných elektráren ekonomicky konkurovat dalším energetickým technologiím.

Pro výběr nového jaderného zdroje v ČR bude velmi významná realizace jaderných elektráren generace III /III+ v zemích EU. Nutnou podmínku dalšího rozvoje jaderné energetiky v ČR představuje bezpečný a spolehlivý provoz současných elektráren i úspěšná výstavba a spuštění zmiňovaných jaderných bloků v Evropě. Je důležité, aby jaderná energetika zůstala i v budoucnu významnou částí energetického mixu ČR, protože představuje v současné době jedinou technicky a ekonomicky schůdnou cestu dlouhodobého udržitelného rozvoje energetiky v ČR a podstatným způsobem snižuje závislost na zabezpečení energetických zdrojů z politicky nestabilních regionů.

Ing. Lubor Žežula, tel.: 266 172 082, e-mail: zez@ujv.cz, www.ujv.cz