Projekty jaderného dálkového vytápění

Vloni ČEZ spustil dlouho očekávaný provoz horkovodu z Temelína do Českých Budějovic. Dálkové vytápění poskytuje teplo třetině města. Psali jsme o něm podrobněji v článku https://www.3pol.cz/cz/rubriky/jaderna-fyzika-a-energetika/3034-teplo-uz-proudi-z-temelina-do-ceskych-budejovic. I jinde jádro řeší dálkové vytápění - např. v Číně a ve Finsku. Podle MAAE poskytuje teplo pro dálkové vytápění 43 reaktorů světa, většinou ve východní Evropě.

Čína

V provincii Shandong byl uveden do provozu první čínský projekt dálkového vytápění s pomocí jaderné energie z jaderné elektrárny Haiyang do měst Haiyang a Rushang s potrubím dlouhým 23 km. Tento projekt komerčního vytápění nazývaný Warm Power No 1 provozuje společnost State Power Investment Corporation (SPIC). Po počátečních zkouškách v zimě roku 2019, kdy už se místní residenti jaderným teplem ohřívali, začala jaderná elektrárna Haiyang oficiálně dodávat teplo v listopadu 2020 do nejbližšího okolí a později do celého města. Nyní tento projekt zahrnuje oblast o ploše 12,5 milionu km² a může krýt poptávku po čistém vytápění pro téměř 400 000 obyvatel. 

Práce na dálkovém potrubí vyžadovaly koordinaci a spolupráci mezi různými provinciemi a městskými orgány. Od začátku projektu The Warm Nuclear Core No 1 bylo vybudováno 83 km hlavního potrubí a výměníkové stanice za téměř 4 miliardy jenů (555 milionů dolarů). Až do současnosti bylo dodáno 4,56 milionů Gigajoulů bezuhlíkového tepla a díky tomu nebylo do ovzduší vypuštěno 720 000 t CO₂ , které by vznikly po spálení 390 000 t uhlí. Významně se proto zlepšila kvalita ovzduší. 

Jaderná elektrárna Haiyang má dva tlakovodní reaktory AP 1000, které byly uvedeny do provozu v letech 2018 a 2019. Ve výstavbě jsou nyní dva tlakovodní reaktory CAP 1000 s předpokládaným připojením k síti v roce 2027. 

Finský malý modulární reaktor pro dálkové vytápění 

Finská společnost Steady Energy, která vyvíjí malý modulární reaktor o výkonu 50 MW_t s typovým označením LDR-50, podepsala předběžnou smlouvu s městskou energetickou společností Kuoping Energy, která plánuje výstavbu pěti těchto reaktorů pro dálkové vytápění počínaje rokem 2030. Dohoda následuje po předběžné smlouvě, kterou společnost Steady Energy podepsala s helsinskou energetickou společností Helen pro výstavbu až deseti malých modulárních reaktorů pro dálkové vytápění. Obě společnosti zahájí plánovací proces s cílem uzavřít předinvestiční dohodu o výrobě jaderného tepla do 6 měsíců. 

Společnost Steady Energy má nyní již objednávky na výstavbu 15 malých modulárních reaktorů v hodnotě 1 miliardy EUR (1,1 mld USD). Smlouvy na dodávku reaktorů LDR-50 reflektují velký zájem energetického průmyslu o vývoj nových dostupných a nízkoemisních technologií k výrobě dálkového tepla. Ve Finsku pochází více než polovina energie pro topení z dálkového vytápění, které používá fosilní paliva, rašelinu a biomasu. 

Výhody používání malých modulárních reaktorů k dálkovému vytápění spočívají v trvalé a spolehlivé výrobě tepla, v bezemisním provozu, v přijatelných nákladech a v minimálním využívání přírodních zdrojů. Tyto reaktory jsou mnohem menší oproti tradičním reaktorům. Například reaktor ve finské jaderné elektrárně Olkiluoto-3 má tepelný výkon téměř 100 × větší, než má reaktor LDR-50. Malý reaktor lze rychleji postavit a lze ho umístit i do podzemí.

LDR-50

Malý modulární reaktor pro dálkové vytápění LDR-50 vyvíjí finské VTT Technical Research Center od roku 2020. Podle pojektu má být provozován při teplotě 150 °C a při tlaku nižším než 10 barů (1000 kPa). Provozní podmínky jsou méně náročné, než je tomu u velkých reaktorů. Reaktorový modul LDR se skládá ze dvou do sebe zasazených tlakových nádob. Chladivo se ohřívá v aktivní zóně reaktoru, což vytváří vzestupný drift. V horní části nádoby je proudění směrováno do výměníků tepla umístěných kolem stoupacího válce. Teplo je odebíráno do sekundárního okruhu a ochlazená voda vystupující z výměníků tepla proudí na dno nádoby reaktoru a zpět do aktivní zóny. Nádoba reaktoru je zcela uzavřena uvnitř větší ochranné nádoby. Reaktorová jednotka je ponořena ve vodě, která funguje jako chladič.

Jestliže by byl odvod tepla přes tepelné výměníky narušen, voda v meziprostoru se začne vařit a vytvoří účinný pasivní odvod tepla do reaktorového bazénu. Reaktorový systém se nespoléhá na elektřinu nebo na jiné mechanické pohyblivé části, které by mohly selhat a zabránit chlazení. Chlazení je založené na přirozené cirkulaci.

Společnost Steady Energy plánuje postavit svůj první malý modulární reaktor pro dálkové vytápění do roku 2030.

Zdroje: World Nuclear News, 27.11.2023: Chinese long-distance nuclear heating proje ct begins opedration

World Nuclear News, 4.12.2023: Futher interest in Steady Energy SMR for district heating