Pražské jádro v Holešovicích z pohledu současnosti

Holešovice a Holešovičky lze jednoznačně považovat za lokalitu zaslíbenou jaderné energii. Ale to je již jiný, pozdější, ale zároveň i současný a (více či méně) budoucí příběh, zde je o tom jen stručná zmínka. Tady jde skutečně o „Pražské jádro“ v 70.letech, nikoliv o známější „Pražské jaro“ 1968, které tedy jádru o několik let předcházelo.

Historie lokality a projektu „Pražské jádro“
Již v roce 1968 zpracoval kolektiv SVÚSS Běchovice studii o použití jaderné elektrárny s tlakovodními reaktory pro zásobování severních oblastí Prahy teplem. Jaderná teplárna měla být umístěna nejprve ve skalním masívu Bílá skála na protilehlém pravém břehu, a měla postupně nahradit teplárenský zdroj Holešovice [7]. 

Z prehistorického hlediska je zajímavé, že v lokalitě Bílá skála žili pravěcí lidé a byl sem spisovatelem Eduardem Štorchem umístěn román Lovci mamutů, se známými chlapeckými postavami Kopčem a Veverčák. Z hlediska současnosti je vhodné upozornit, že v těsné blízkosti této Bílé skály jsou v provozu dva jaderné reaktory VR-1 a VR-2 v areálu ČVUT FJFI, na adrese V Holešovičkách 2).

Na základě výpočtů radiační bezpečnosti a ve srovnání s investičními náklady na vybudování jaderného zdroje ve skalním masívu, však bylo rozhodnuto o možnosti přesunout lokalitu přes Vltavu do areálu Holešovické teplárny při dodržení všech tehdejších radiačních bezpečnostních požadavků.

V sedmdesátých letech se tedy uvažovalo o jaderné elektrárně, která by zásobovala Prahu energií. Jako místo výstavby byla zvolena elektrárna v Holešovicích. V areálu, tehdy ještě tepelné uhelné elektrárny, zamýšlela vláda a pražští radní, ekonomové a energetici, stavbu jaderného reaktoru, který by zajistil elektřinu a teplo pro hlavní město tehdy ještě ČSSR bez kouře a emisí. Oficiálním posvěcením tohoto konkrétního projektu jaderné teplárny v Holešovicích, byla objednávka od československé komise pro atomovou energii ČSKAE na vypracování projektu u státního výzkumného ústavu SVÚSS Běchovice, v roce 1970.

Lze to doložit tím, že na celostátní konferenci o jaderné energetice ve slovenských Piešťanech pracovníci Energoprojektu přednesli příspěvek na téma využití jaderných výtopen v roce 1970 [1]. 

Jednalo se o popis studie z roku 1970, která se zabývala možností výstavby jaderné teplárny v Holešovicích a která by zásobovala energiemi (teplem a elektřinou) určitou část pražské aglomerace. Další zdrojem je časopis Architektura ČSR, ročník XXX, číslo 7, 1971 [2].

Základní charakteristika tlakovodních reaktorů typu VVER
Pro potřeby jaderné energetiky SSSR a členských zemí RVHP byla vyvinuta řada tlakovodních energetických reaktorů o jednotkovém výkonu 210 MWe, 365 MWe, 440 MWe a 1000 MWe.

Základním kritériem projekčních a konstrukčních řešení všech uvedených typů sovětských reaktorů bylo použití reaktorové tlakové nádoby vyrobené v závodě a transportované po železnicích. Tímto kritériem byly v podstatě limitovány rozměry aktivních zón těchto reaktorů. Limitních rozměrů z hlediska transportovatelnosti se prakticky dosáhlo již u tlakové nádoby reaktoru VVER-210. Zvýšení výkonu u následujících reaktorů až k typům VVER-440 si proto vyžádalo účinnější využití vnitřního objemu nádoby, zvýšení provozního tlaku a teplot chladivá, zdokonalení konstrukce a výroby všech komponent reaktoru včetně zlepšení teplofyzikálních charakteristik aktivní zóny. Vývoj reaktorů VVER je tedy charakterizován zvyšováním objemové hustoty výkonu aktivní zóny. Naproti tomu konstrukce reaktoru VVER-1000 vychází z inovovaných technických řešení.

Vysokého jednotkového výkonu 1000 MW se dosáhlo zejména dalším podstatným zvýšením parametrů chladiva, dalším zvýšením hustoty výkonu aktivní zóny, lepším prostorovým vyrovnáním neutronového toku a řadou konstrukčních změn, zejména palivové kazety, regulačních orgánů a jejich pohonů. Reaktor VVER-500 je koncipován prakticky stejně jako reaktor VVER-1000, neboť je z něho odvozen a používá v maximální míře stejných dílů (palivový článek, řídicí tyče a jejich pohon, díly TN apod.). Tato technologická unifikace je dána oprávněným předpokladem, že se jejich realizace uskuteční na velmi malém počtu. Reaktor VVER-500 měl být dvousmyčkový a při jeho projektování se uplatňoval požadavek maximální unifikace s blokem VVER-1000.

Jaderná elektrárna s odběrem tepla (JEOT) s reaktorem VVER 500 (500 MWe, tepelný výkon 1500 MWt)
Reaktor – primární okruh
Vývoj reaktoru VVER-500 započal společně s VVER-1000. Jediný rozdíl spočíval v počtu smyček v primárním okruhu. Zatímco VVER-1000 má 4, VVER-500 měl mít pouze 2. Komponenty jako víko reaktoru měly být totožné s VVER-1000, což mělo usnadnit a zlevnit výrobu. Samotná tlaková nádoba byla téměř identická, pouze s rozdílem, že VVER-1000 má 8 otvorů pro sekundární okruh ve dvou horizontálních rovinách, zatímco VVER-500 měl mít pouze 4 otvory v jedné horizontální rovině. K sériové výrobě však nikdy nedošlo, a to z důvodu, že na konci 80. let měl větší prioritu vývoj reaktorů 3. generace, jako například VVER-1000/392.

Reaktory tohoto typu bylo plánováno postavit převážně vlastními silami v Československu. V této fázi plánování rozvoje jaderné energetiky a teplárenství se intenzivně mluvilo nejen o jaderné teplárně v Holešovicích, ale také o lokalitách Braník-Modřany, a následně Radotín, Mníšek pod Brdy, Kojetice. Uvádíme zde pouze zdroje patřící do středních Čech. 

Podobně a postupně byly uvažovány i další oblastní teplárenské soustavy, jako severozápadní Čechy, východní Čechy (SCZT Opatovice, elektrárna Chvaletice), severovýchodní Čechy (SCZT Trutnov-Poříčí, Jánské Lázně), jižní Morava, střední Morava a severní Morava [6].

Ve všech případech se počítalo, že TNR by vyrobila Škoda JS. S tímto záměrem bylo projektování zadáno do Československa. Kritériem pro projekt byl také požadavek zajištění dopravy velkých dílů (reaktorová nádoba, PG, turbína, generátor) po železnici, stejně jako u VVER-1000.

Další výstavby bloků VVER-500 byly plánovány v SSSR, Rumunsku, NDR. Zdrojem informací o reaktoru je přednáška „Problematika osvojování a vývoje jaderných reaktorů typu VVER z hlediska použití pro dodávku tepla v podmínkách ČSSR“ publikovaná v ve sborníku [3].Přednáška konstatovala, že rozbory provedené pro podmínky spotřeby tepla v ČSSR dávají přednost v prvé fázi výstavbě jaderných elektráren s odběrem tepla ve dvoublokovém provedení umístěných u velkých průmyslových měst, před využíváním sítí SZT menších výtopen.

Jak je zřejmé z obr. 5, uspořádání a rozměry tlakové nádoby reaktoru (TNR) bloku VVER-500 jsou téměř identické s TNR bloku VVER-1000. Rozdíly plynou pouze z dvousmyčkového uspořádání primárního okruhu (TN VVER-500 má hrdla v jedné rovině, zatímco VVER-440 ve dvou rovinách) a menší aktivní zóny se 109 palivovými články a 31 řídicími tyčemi.

Společně s pracemi na VVER-500 probíhaly v tehdejším SSSR také práce na projektech JE s tlakovodními reaktory o jednotkovém výkonu 1 500 MWe. Cílem prací bylo zřejmě vytvořit unifikovanou řadu sovětských tlakovodních reaktorů s jednotkovými výkony 500 MWe ve dvousmyčkovém, 1000 MWe ve čtyřsmyčkovém a 1500 MWe v šestismyčkovém uspořádání primárního okruhu jak pro potřeby SSSR a RVHP, tak i pro zahraniční trhy. Pro srovnání reaktorů typu VVER jsou v tabulce 1 uvedeny některé charakteristické údaje.

Strojovna
Požadavek na teplárenskou turbínu k tlakovodnímu reaktoru se objevil poprvé asi v roce 1970, kdy šlo o reaktor s tepelným výkonem 500 MWe pro lokalitu Holešovice. Požadavek na dodávku tepla byl jak v horké vodě, tak v páře. 
POZN: V současnosti by výroba páry už nebyla zapotřebí, všechny větve SCZT Praha jsou horkovodní.

Výpočtový návrh turbíny byl proveden ve dvou variantách lišících se od sebe umístěním regulovaného odběru. U obou variant bylo u VT i NT dílu uvažováno po šesti stupních s tím, že u první varianty byl regulovaný odběr umístěn před pátý stupeň a u druhé před čtvrtý stupeň NT dílu - Obr. 6.
Všechny vypočtené provozy se uvažují při plné hltnosti, tj. 1500 t/h. Z těchto základních „výchozích“ provozů byly pro obě varianty odvozovány provozy s maximálním odběrem tepla, provozy čistě kondenzační a několik provozů smíšených. Pro všechny provozy platí stejné parametry páry před turbínou, tj. 64 bar (6,28 MPa), sytá pára, a konstantní tlak v napájecí nádrži 6 bar (0,628 MPa) [4].

Základní hodnoty vypočtených hlavních provozů obou variant:
1. Provoz s maximálním teplárenským odběrem tepla 400 Gcal/h (cca 464 MWt)
Varianta I: Elektrický výkon 145,7 MW 
Ohřev topné vody ze 70 na 130 °C
Varianta II: Elektrický výkon 153,2 MW
Ohřev topné vody ze 70 na 130 °C

2. Provoz s odběrem tepla 200 Gcal/h (232 MWt)
Varianta I: Elektrický výkon 189,2 MW
Dvoustupňový ohřev topné vody ze 70 na 130 °
Varianta II: Elektrický výkon 199,5 MW
Dvoustupňový ohřev topné vody ze 70 na 130 °C

3. Čistě kondenzační provoz (konstrukčně zvolený 
teplárenský odběr 100 Gcal/h (116 MWt)
Varianta I: Elektrický výkon 245,8 MW
Varianta II: Elektrický výkon 244 MW

Pozn: Vzhledem k požadavku, aby se turbína s odběrem co nejméně konstrukčně lišila od turbíny v čistě kondenzační turbíny na tutéž hltnost, byla zvoleno vyložení při plné hltnosti, teplárenském odběru 100 Gcal/h, jednostupňovém ohřevu, a plně otevřené regulační mezistěně.

Proti uvažované teplotě horké vody 130 °C je ještě rezerva cca 10 °C, která by se mohla podle potřeby využít zvýšením ohřátí u špičkového ohříváku. Koncepčně byly navrženy dvě kondenzační turbíny o výkonu 250 MW s odběrem tepla (KTO1,2) a dvě protitlaké turbíny (PT1,2) napojené na ostrou páru [5]. Odběry z KTO vyhřívají horkou vodu 130/70 °C. Turbíny PT1,2 dodávají páru o parametrech podle potřeby - Obr. 7.

Konstrukční otázkou zůstává vhodnost zvoleného vyložení lopatky turbíny vzhledem k optimálnímu celoročnímu provozu turbíny. Parametr vyložení (délky) lopatky u parní turbíny je klíčový pro její účinnost a konstrukci, protože se zvětšuje s klesajícím tlakem a rostoucím měrným objemem páry v jednotlivých stupních. Kratší lopatky jsou ve vysokotlaké části VT, delší v nízkotlaké NT; při příliš velkém objemu páry se proud rozděluje na více dílů (např. dva nebo tři), aby se délka lopatek udržela vyrobitelná.
To lze však konkrétně posoudit až po vypracování detailního zadání pro určitou lokalitu.

Závěr
Popsali jsme v tomto „okénku do jaderné minulosti“ jadernou teplárnu s reaktorem 500 MWe plánovanou v 70. letech minulého století pro umístění v Praze – Holešovicích a pro zásobování severních oblastí Prahy. V následujících desetiletích však toto nebylo možné postupně z mnoha důvodů (uvedu bez nároku na správné pořadí: technických, bezpečnostních, ekologických, politických, finančních). Proto byl v 90. letech zprovozněn horkovod EMĚ-Třeboradice-Praha, který zásobuje teplem severní část Prahy, zejména pravobřežní stranu Vltavy. Tak tomu je až do současnosti.

Čas však „trhnul oponou“ a v současnosti jsou již velmi reálné a časově blízké projekty malých / středních modulárních reaktorů SMR. Otázka umístění SMR v Praze – Holešovicích, v areálu bývalé teplárny, případně na druhém břehu v Holešovičkách v areálu ČVUT FJFI (nebo v jiné městské části, předměstí či příměstí), je tedy znovu na stole [8] a bylo by vhodné se nad tím včas zamyslet. Jak ukázáno, historie nás k tomu nabádá.

Jak je v energetických kruzích známo, tak smlouva o dodávkách tepla z lokality EMĚ, kterou vlastní společnost Energotrans a.s., patřící do Skupiny ČEZ, horkovodem do Prahy, kde SCZT nyní vlastní francouzská společnost VEOLIA Energie ČR, je platná do roku 2036. V tomto roce nastane tedy vhodný čas na zajištění jiného, zcela bezemisního vytápění Prahy. Ekologicky by to bylo vhodnější z jaderných zdrojů, protože EMĚ provádí právě v těchto letech rekonstrukci energetického zdroje ze spalování uhlí převážně na emisní spalování zemního plynu, a bude tomu tak až do roku 2036 a případně déle.

Obecně zprovoznění pilotních projektů SMR, tzv. FOAK, připadá reálně v úvahu v druhé polovině 30.let (2035 až 2040, za 10 až 15 let), dalších projektů, tzv. NOAK, v letech 2041 až 2045 (za 15 až 20 let), ale tato doba na výstavbu jaderných bloků velkých ale i malých SMR není zase až tak přehnaně dlouhá, řekl bych tak akorát.
Závěrem tedy autor článku navrhuje výstavbu jaderné teplárny v Holešovicích formou výstavby bloku či bloků typu SMR. Tyto bloky v porovnání se zde uvedenými VVER-500 navrhovanými v 70.letech, jsou přirozeně technologicky pokročilé, flexibilní, modulární a investičně méně náročné než současné velké bloky. Protože pro SMR se projektuje „téměř nulová zóna bezpečnosti“ (ochranné pásmo) nebude ani s lokalizací přímo ve městě téměř žádný problém. A teplo budou mít obyvatelé Prahy (relativně) téměř zadarmo.

Petr Neuman,
člen spolku Jaderní Veteráni (F.NV)
senior konzultant, NEUREG energetické sdružení, Praha

Literatura
[1] 5.celostátní konference o jaderné energetice, Piešťany, Slovensko, 1970.
[2] Architektura ČSR, odborný časopis ročník XXX, číslo 7, 1971.
[3] Josef Kott, Josef Královec, Zdeněk Mladý, Škoda Plzeň – závod výstavba jaderných elektráren ZVJE. „Problematika osvojování a vývoje jaderných reaktorů typu VVER z hlediska použití pro dodávku tepla v podmínkách ČSSR“, Sborník Využití tepla z jaderných energetických zdrojů, Dům techniky ČVTS, Praha 1976.
[4] Josef Šlouf, Škoda Plzeň – závod turbíny. „Kondenzační turbína 250 MW s jedním regulovaným odběrem k tlakovodnímu reaktoru VVER-500 nebo VVER-1000“, Sborník Využití tepla z jaderných energetických zdrojů, Dům techniky ČVTS, Praha 1976.
[5] Studie Jaderná energie v systémech centralizovaného zásobování teplem. ČSKAE – ÚISJP (pracovní materiály 1980), č. 2, Praha – Zbraslav 1982.
[6] Miroslav Kubín a kol. Rozvoj energetiky v Československu. ČEZ, Praha 1989.
[7] Miroslav Kubín a kol. Teplo a elektřina pro Prahu. Pražská teplárenská a.s., výroční publikace ke 100. výročí, Praha 1997.
[8] Petr Vaněk (Pjeer VanEck). Areál Praha – Běchovice, publikace vydaná Městskou částí Běchovice, ISBN 978-80-11-07641-2, Praha 2025.