Jaderné technologie budoucnosti dostávají obrysy už dnes

Výroba supravodivé cívky magnetu PF1 (Zdroj: Loděnice OSK) Výroba supravodivé cívky magnetu PF1 (Zdroj: Loděnice OSK)

Výzkumný rychlý reaktor MBIR je zatím hotový zhruba z 10 procent a na jeden ze supravodivých magnetů tokamaku ITER byla nanesena izolace. To jsou dva pokroky ve vědeckých megaprojektech, které nám ukazují budoucí podobu energetiky.

Rychlé reaktory

Ve výzkumném ústavu NIIAR v ruském Dimitrovgradu staví ruská korporace pro atomovou energii Rosatom nové mezinárodní vědecké centrum s nejvýkonnějším výzkumným rychlým reaktorem na světě, MBIR. Do něj se mohou zapojit vědci z celého světa a členské země mohou přispívat podobně jako v případě tokamaku ITER finančními prostředky nebo dodávkami zařízení. O zapojení vědců z dalších zemí v současnosti probíhají jednání.

Reaktor MBIR s tepelným výkonem 150 MWt předčí v intenzitě toku neutronů podobná výzkumná zařízení světa. Díky elektrickému výkonu 55 MWe bude zásobovat elektřinou také své okolí. Jeho cílem je testování inovativních materiálů a modelů součástí aktivní zóny jaderných elektráren IV. generace a také aplikovaný i základní výzkum.

Na staveništi pracuje zhruba 500 dělníků. Práce začínaly na úrovni -13 metrů, později dosáhly výšky terénu a nyní už budovy rostou do výše. V letošním roce by měly práce nabrat větší tempo a s tím je spojené i to, že počet lidí, kteří se pohybují po staveništi, vzroste na 1500.

Kromě vlastních stavebních prací probíhá i montáž některých zařízení, nyní se montují drenážní sodíkové nádrže. Ve výrobním podniku společnosti AEM-technologii (součást Rosatomu) probíhají komplexní zkoušky vyrobené reaktorové nádoby. Po skončení kontrolní montáže a dalších zkoušek kvality bude nádoba převezena na staveniště.

Loni bylo podepsáno 11 smluv v celkové hodnotě v přepočtu zhruba 2,8 miliardy korun na výrobu zařízení s dlouhou dodací lhůtou. Jde prakticky o celý primární okruh a část strojovny, včetně turbíny. V letošním roce by měly být uzavřeny zbývající smlouvy na zboží s dlouhou dodací lhůtou. Technický projekt strojovny s vyvedením výkonu dodala v roce 2013 česká společnost EGP INVEST (dnes divize ENERGOPROJEKT PRAHA společnosti ÚJV ŘEŽ).

Digitalizace řízení výstavby

Takto velké projekty vyžadují kvalitní metody řízení a výstavba vědeckého centra MBIR by se neobešla bez nejmodernějších technologií. Jednou z nových metod je TCM NC (Total Cost Management Nuclear Construction), kterou Rosatom zavádí do svých projektů na výstavbu jaderných zařízení, včetně bloků VVER-1200.

Reaktor MBIR je prvním energetickým projektem v oblasti jádra, který byl připraven a schválen regulátorem ve formátu BIM (v podobě informačního modelu). Digitální model se používá například při finančním plánování, plánování zemních prací, koordinaci pohybu stavební techniky po staveništi i při dálkové kontrole průběhu prací. Umožňuje to efektivněji využívat zdroje, výrazně zkrátit prodlevy a předejít růstu ceny.

Rosatom dále na staveništi zavede dálkový monitoring výstavby. Průběh výstavby a správnou montáž budou kontrolovat drony, družice a laserové skenery, které budou poskytovat aktuální a přesné údaje ze staveniště. Díky tomu je možné operativně řešit případné problémy a snižovat rizika během výstavby. Tato technologie byla poprvé použita v jaderné elektrárně Rooppur, kterou Rosatom staví v Bangladéši. Zavádění moderních technologií má své přínosy už nyní. V roce 2020 se stihlo o necelou pětinu více prací, než požadoval harmonogram.

Rychlé reaktory pro budoucnost energetiky

Klasické jaderné elektrárny, kterých je po celém světě provozováno přes 400, štěpí jaderné palivo pomocí zpomalených neutronů. V počátcích vývoje jaderné energetiky to bylo z mnoha důvodů výhodné, takže technologie lehkovodních reaktorů převládla, avšak tyto reaktory dokáží zužitkovat jen uran 235, který představuje jen 0,72 % přírodního uranu.

Studovány byly i rychlé reaktory, které na své velké komerční použití teprve čekají. Francie provozovala reaktory Phénix a Superphénix, Japonsko reaktory Joyo a Monju a Rusko provozuje BN-600 a BN-800, které jsou dnes jedinými komerčně provozovanými rychlými reaktory na světě. Pokud elektrárna používá nezpomalené, tzv. rychlé neutrony, dokáže ve větší míře přeměňovat uran 238 na plutonium 239, při jehož štěpení se uvolňuje energie podobně jako při štěpení uranu 235.

Tímto způsobem je možné efektivně „spalovat“ uran 238 a další jinak nevyužitelné prvky, které vznikají v palivu při provozu jaderného bloku. Došlo by tak k mnohonásobnému zvětšení zásob paliva pro jadernou energetiku a podstatnému zmenšení jejího vlivu na životní prostředí.

Cívka pro ITER

Budoucnost jaderné energetiky zahrnuje kromě štěpení jader rychlými neutrony i slučování jader. V rámci svého členského příspěvku vyrábí Rusko některá zařízení, včetně cívky supravodivého magnetu PF1. ITER bude mít celkem šest poloidálních magnetických cívek, čtyři vyrábí Francie, jednu Čína a jednu Rusko. Cílem je nejen stavba samotného ITERu, ale i to, aby si účastnické země osvojily technologie fúzních elektráren, což v budoucnu usnadní jejich výstavbu. 

Různé výzkumné ústavy Rosatomu mají na starosti vývoj a výrobu supravodičů pro cívku PF1. Její montáž kvůli velkým rozměrům a hmotnosti probíhá přímo v loděnici, odkud bude výsledný díl převezen na staveniště v Cadarache ve Francii. Nedávno byla na cívku nanesena izolace pomocí vakuového vstřikování impregnující látky, která má vysokou dielektrickou a mechanickou odolnost.

Na staveništi pokračují stavební a montážní práce. Probíhá stavba budov a montáž zařízení, například na konci loňského roku byl namontován kryostat a probíhá montáž jednotlivých sekcí vakuové komory. Výhodou termojaderné fúze je její minimální dopad na životní prostředí, protože palivo získává z vody a odpadem je inertní helium, kterého je navíc na zemi nedostatek. Nevýhodou je nesrovnatelně větší technická složitost, kvůli níž se fúzních elektráren dočkáme možná tak za 50 let.

Vladislav Větrovec

× Full - Jádro