TEPLATOR jako naděje pro městské vytápění?

Ve 2. čísle letošního ročníku časopisu All for Power byl uveřejněn článek „TEPLATOR – dostupné teplárenství 21. století“. Autoři: Ing. Anna Fořtová, doc. Ing. Radek Škoda, Ph. D, Ing. Michal Zeman.

Autoři uvádějí, že TEPLATOR je průmyslový koncept centrálního zásobování teplem pomocí použitého jaderného paliva. Viz též www.teplator.cz, resp. www.peak.cz/jak-jsme-na-tom-s-malymi-jadernymi-reaktory-v-cesku-nabizeji-budoucnost-treba-proteplarenstvi/25110

Článek uvádí, že nápad na využití použitého paliva vznikl na výzkumném ústavu CIIRC ČVUT ve spolupráci s fakultou elektrotechnickou ZČU v Plzni. Použité palivo z energetických reaktorů, které by bylo pro vytápění prakticky zadarmo, však láká fyziky a inženýry déle než 40 let pro možné využití reaktivity uvolněné z nižších teplotních a výkonových efektů i vymřelé xenonové otravy reaktorů s vysokým výkonem. Zhruba tucet zmíněných vědců, kteří se podíleli na samotném vývoji TEPLATORu mnohdy nebylo ještě na světě, když jejich předchůdci, po delší úvaze, myšlenku využití použitého paliva opustili. Tím není řečeno, že se nemůže objevit nový nápad, který by nebyl uskutečnitelný. Popis TEPLATORu i uveřejněné nákresy však napovídají, že jde zatím o poměrně nezralý koncept, který by bylo potřebné ještě dopracovat, aby mohl projít alespoň vstupní oponenturou.

Autoři uvádějí velmi zjednodušené schéma reaktoru a meziokruhu pro předání tepla z primárního do topného okruhu. Předpokládají těžkovodní reaktor, ve kterém mají být dva těžkovodní okruhy – jeden chladicí, procházející kanály s palivovými soubory, druhý moderační, vyplňující mezikanálový prostor. Předpokládají blíže nespecifikovanou regulaci výkonu změnou hladiny v moderačním okruhu. Popis reaktoru nedává odpověď na to, zda a jak jsou oba těžkovodní okruhy oddělené, jak je moderátor chlazený (v něm rovněž vzniká teplo) a jakými čerpadly je zajištěna jeho cirkulace. Regulace výkonu změnou hladiny moderátoru bude sama o sobě inženýrským oříškem a bude muset být zřejmě doplněna i mechanickými absorbéry. Teplotu moderátoru autoři neuvádí.

Výstupní teplota z aktivní zóny má být u DEMO TEPLATORu 98 °C (z hlediska potřeb vytápění i průmyslu je nízká), výkon reaktoru by tedy zřejmě měl být měněn změnou vstupní teploty. Hodně témat k zamyšlení.

Autoři však zapomněli na primárním okruhu na kompenzátor objemu s pojišťovacími ventily a barbotážní nádrží, a na řadu dalších systémů, které jsou pro provoz reaktorového zařízení potřebné. Např.:

• Systém spalování třaskavé směsi vzniklé z D₂O v chladicím i moderátorovém okruhu, včetně kondenzace a vymrazování páry D₂O po její rekombinaci (D₂O je drahá)
• Zařízení pro udržování chemie těžké vody pro minimalizaci koroze.
• Systémy pro zabránění izotopické degradace těžké vody lehkou vodou,
• Systémy čištění a s tím spojenými případnými systémy vypouštění a doplňování,
• Skladování D₂O i demivody,
• Transportní technologie paliva (TTČ), která bude při popisované koncepci náročná na množství D₂O ve skladech (velkoobjemových nerezových nádržích). Po porovnání se zařízením podobných rozměrů (Jaderná teplárna Ågesta, Švédsko) lze předpokládat celkově potřebu okolo 70 t D₂O,
• Načrtnuté výměníky tepla mezi primární a sekundární částí jsou umístěny nevhodně z hlediska koncepce zavážecího stroje, kterou lze předpokládat,
• Bazén skladování „čerstvého“, tj. přivezeného paliva připravovaného pro zavezení do reaktoru s příslušným chlazením, Bazén skladování použitého paliva, včetně odvodu zbytkového tepla a rovněž úprava, čištění vody v bazénu,
• Vzduchotechnika
• Systémy bezpečnostní,
• Systémy SKŘ
• Systémy elektro, včetně baterií pro zajištěné napájení první kategorie
• Čerpadlová technika všude, kde nebude zajištěna přirozená cirkulace. Čerpadla primární a moderátorové části by měla být z nerezové oceli a bezucpávková,
• Ukládání radioaktivních odpadů (RaO),
• Chladicí věž pro odvod zbytkového výkonu při nulovém odběru tepla zákazníkem (např při rekonstrukci či opravě horkovodu = terciálního okruhu
• Stavební část
• Určitý druh ochranné obálky, zejména proti vnějším vlivům. Ochranná obálka musí být nejen nad reaktorem, ale i nad bazénem skladování, neboť v použitém palivu budou miliony curie a nebudeme chtít ohrozit město u kterého bude TEPLATOR sloužit. Toto je jedno ze slabých míst i u NuScale, neboť použité palivo je skladováno vně „kontejnmentu“.
• Řešení „security“ - podzemní, nadzemní řešení?

Oblastí k řešení tedy ještě mnoho.

Pokud si autoři článku budou přát pokračovat v práci na TEPLATORu, bude nutné vypracovat studii celého reaktorového zařízení a teprve pak bude možné ocenit hodnotu zařízení, zájem trhu a případné legislativní a jiné, např. vlastnické, otázky. Pak by mělo následovat případné zpracování projektu, konstrukce zařízení a postavení prototypu. Uveřejňování nedopracovaných idejí a vytváření nadějí na levnou tepelnou práci s cenou pod 100 Kč/GJ je za daných okolností předčasné. Je docela dobře možné, že při dalším rozpracovávání se narazí na těžko řešitelné otázky a autoři sami myšlenku na TEPLATOR opustí.

Doc. Ing. František Hezoučký, Ph. D,
Fakulta strojní, ZČU v Plzni