Malý modulární reaktor Rolls-Royce

Rolls-Royce zkonstruoval SMR o výkonu 470 MW_e založený na malém tlakovodním reaktoru. Jeho kapacita je větší než u jiných SMR (obecná definice SMR je reaktorový blok s výkonem až 300 MW_e). Bude poskytovat elektřinu pro základní zatížení po dobu nejméně 60 let. SMR  bude mít rozměry asi 16 × 4 metry a 90 % jej bude postaveno v továrních podmínkách, což zkracuje výstavbu a činnost na místě. Především montáž prefabrikovaných, předem otestovaných modulů výrazně snižuje riziko projektu a může významně zkrátit výstavbu. V září 2024 vybrala Česká republika Rolls Royce pro svůj budoucí program malých modulárních reaktorů.

Technologie

Elektrárna Rolls-Royce SMR bude mít kapacitu generovat až 470 MW_e nízkouhlíkové energie, což odpovídá více než 150 pobřežním větrným turbínám a bude dostačující k napájení milionu domácností po dobu 60 let. Projekt je založen na standardní technologii PWR, která se používá ve stovkách reaktorů po celém světě.

Tržní výhody:
- Nízká cena.
- Vysoce konkurenční zdroj čisté energie „vždy po ruce“.
- Jistota s produktem vyrobeným v továrně.
- Navrženo tak, aby přilákalo tradiční formy kapitálu prostřednictvím řešení s nízkým rizikem.
- Globální a škálovatelné.

 Modularizace - celá elektrárna je konstruována s použitím přibližně 1 500 standardních přenosných modulů vyrobených a testovaných v továrnách mimo lokalitu. Moduly budou spadat do kategorií: těžké tlakové nádoby, mechanické, elektrické a instalatérské a stavební inženýrství. Moduly budou sestaveny na místě na kompaktní ploše. Každá jednotka SMR se vejde do 21 500 m².

Jak funguje Rolls-Royce SMR

Jádrem elektrárny je její palivo. Rolls-Royce SMR používá standardní palivo, prášek oxidu uraničitého. Uran je obohacen na ne více než 4,95 % ²³⁵U. Palivo ve formě černého prášku se lisuje a vkládá do pelety, pelety se vkládají do trubek se svařenými konci, výsledné tyče se umísťují do mřížových polí s distančními mřížkami a horní a spodní koncovou deskou, aby vytvořily palivovou sestavu. Palivové soubory jsou vloženy do tlakové nádoby reaktoru – do kované ocelové konstrukce s velmi silnými stěnami. Výkon v reaktoru se rutinně řídí pomocí regulačních tyčí a dalších obvyklých metod. Na rozdíl od jiných PWR Rolls-Royce SMR nepoužívá pro řízení reaktivity bór, což zjednodušuje operace a snižuje množství odpadu.

Teplota v primárním okruhu chladiva reaktoru je přibližně 300 °C. Aby se voda nevařila, udržuje se tlak v primárním okruhu na hodnotě kolem 15,5 MPa – to je zhruba 155násobek atmosférického tlaku. Voda cirkuluje aktivní zónou reaktoru a do jedné ze tří smyček pomocí čerpadel, která ženou horkou vodu z reaktoru do jednoho ze tří parogenerátorů. Každý parní generátor obsahuje tisíce obrácených U-trubic, kterými prochází horká voda. Na druhé straně těchto trubek je chladnější voda ze sekundárního neboli parního okruhu, a ta je pod nižším tlakem. Horká voda z primárního okruhu předává své teplo trubkami parogenerátoru chladnější vodě na sekundárním okruhu a vrací se zpět do reaktoru k opětovnému ohřevu.

Na straně sekundárního okruhu trubek parogenerátoru se nechává vařit voda o nižším tlaku (typicky kolem 6 – 7 MPa), mění se na páru a prochází speciálním sušicím zařízením, aby se odstranily všechny kapičky vlhkosti. Pára ze tří parogenerátorů se spojuje a posílá do hlavní turbíny, kde otáčí lopatkami. Jako v každé konvenční elektrárně prochází pára přes lopatky parní turbíny z oblasti vysokého tlaku do oblasti pod turbínou s velmi nízkým tlakem – do kondenzátoru. Turbína se otáčí rychlostí až 3 000 otáček za minutu a je připojena přes hřídel k elektrickému generátoru. V něm se roztáčí velký elektromagnet uvnitř cívky z měděného drátu. Tím se generuje elektrický proud, který se vede do elektrické sítě.

Když pára dokončí svou práci v parní turbíně, zvětší svůj objem asi 30 000krát. V kondenzátoru se přeměňuje zpět na vodu tím, že prochází přes tisíce malých trubiček napájených další chladicí vodou. Pára zkapalněná na vodu se čerpá do sekundárního okruhu a dále do parogenerátorů k opětovnému použití. Cestou se voda předehřívá, aby zařízení fungovalo co nejefektivněji. Do kondenzátoru se chladicí voda přivádí ze třetího, samostatného okruhu. Teplá voda se čerpá do chladicích věží a tam se chladí vzduchem pomocí velkých ventilátorů.

Licencování a princip E3S

Rolls-Royce SMR prosazuje ve Spojeném království nový přístup – holistický přístup k licencování samotného závodu. E3S znamená Environment, Safety, Security and Safeguards. Přístup se skládá z tradiční předkonstrukční bezpečnostní zprávy (PCSR, která je v některých jurisdikcích v podstatě analogická zprávě o bezpečnostní analýze), environmentální zprávy, bezpečnostní zprávy a zprávy, která je technicky součástí PCSR společnosti Rolls-Royce SMR. E3S je sladěno s mezinárodními standardy, jako jsou IAEA SSG61 a NUREG-0800, aby se zvýšila flexibilita udělování licencí při exportu mimo Spojené království. E3S se předkládá regulačním orgánům k posouzení v celém Spojeném království.

Balíček E3S poskytuje klíčové informace, které demonstrují bezpečnost a zabezpečení celého závodu, jak vzhledem k lidem, tak k životnímu prostředí, a je navržen tak, aby se bezproblémově propojil s limity a podmínkami provozu u zákazníků.

Česká republika vybrala Rolls-Royce SMR pro projekt malých reaktorů

Česká republika posoudila sedm potenciálních dodavatelů technologií pro svůj navrhovaný program malých modulárních reaktorů a vybrala britskou firmu Rolls-Royce SMR. Dodavatelé byli osloveni a hodnoceni podle vhodnosti svých projektu SMR pro umístění v České republice. Rolls-Royce SMR se ukázal v tomto směru jako nejlepší a energetická společnost ČEZ (vlastník a provozovatel stávajících jaderných elektráren) s ním chce založit strategické partnerství. Vláda ČR nyní provede posouzení bezpečnosti britské společnosti, aby se zajistilo, že vše bude v souladu s bezpečnostními požadavky státu. Proběhne to stejně jako u společností, které se ucházely v nedávné zakázce na velké jaderné bloky. Posouzení se zúčastní Ministerstvo vnitra, Bezpečnostní informační služba, zpravodajská služba Úřad pro zahraniční styky a informace, Vojenské zpravodajství a další klíčové instituce.

Kde budou SMR v ČR stát

První malý modulární reaktor plánuje ČEZ v lokalitě poblíž stávající jaderné elektrárny Temelín již ve 30. letech. Mělo by to být před spuštěním nového velkého českého jaderného bloku, který je plánován do roku 2040. ČEZ hledá i další vhodné lokality, např. v místech odstavovaných uhelných elektráren. V místech Tušimice a Dětmarovice již probíhají průzkumné a monitorovací práce, zda by byly jako jaderné lokality vhodné.

Licencování je běh na dlouhou trať

Výběr Rolls-Royce SMR Českou republikou přichází v době, kdy sama společnost čeká na to, zda bude vybrána Velkou Británií jako jeden z preferovaných dodavatelů pro vlastní britský program SMR. Vládní britský jaderný orgán ji zvažuje jako jednu z pěti, s očekáváním, že pro Británii budou vybrány dvě technologie.

Česká vláda říká, že vidí jako výhodu, že Rolls-Royce SMR teprve tvoří svůj dodavatelský řetězec. České firmy tak mají jedinečnou příležitost stát u jeho zrodu a podílet se na něm v maximální možné míře. Díky této strategické spolupráci se místní firmy budou moci podílet nejen na vývoji a implementaci nového malého modulárního reaktoru, ale také na dodávkách SMR do dalších zemí.

Rolls Royce SMR v červenci úspěšně dokončila krok 2 britského procesu Generic Design Assessment a postoupila do třetí a závěrečné fáze procesu, který hodnotí bezpečnost, zabezpečení a environmentální aspekty návrhu jaderné elektrárny, která má být nasazena ve Spojeném království. Cílové datum dokončení této poslední fáze je srpen 2026. V červenci požádala Asociace jaderného průmyslu vládu Spojeného království o rozhodnutí pro Rolls-Royce SMR, což je rozhodnutí potřebné pro provoz nové jaderné technologie v zemi. Jde o vůbec první žádost o zdůvodnění návrhu britského reaktoru. Pokud Rolls-Royce uspěje ve výběrové soutěži SMR ve Spojeném království, je cílem, aby konečné investiční rozhodnutí bylo ve Spojeném království přijato v roce 2029.

Osobnosti budoucí spolupráci vítají

Premiér Petr Fiala řekl: „Malé modulární reaktory mohou být klíčovou technologií pro zajištění energetické bezpečnosti do budoucna. Proto se od začátku snažíme je nejen stavět, ale podílet se i na jejich celosvětové výrobě a vývoji. Navíc, navázání strategického partnerství mezi ČEZ a Rolls-Royce SMR bude velkou příležitostí pro české firmy, které mají v jaderném průmyslu dlouholeté zkušenosti.“

Ministr průmyslu a obchodu Jozef Síkela uvedl: „Tato technologie dokáže zajistit nejen dostatek elektřiny za dostupné ceny, ale také podpořit naši snahu o dekarbonizaci a bezpečný přechod na čisté zdroje energie. Navíc je tato spolupráce velkou příležitostí pro český průmysl. Naše společnosti mohou být od samého počátku součástí globálního dodavatelského řetězce a přispívat k rozvoji této slibné technologie.“

Generální ředitel ČEZ Daniel Beneš uvedl: „Strategické partnerství s Rolls-Royce SMR nám umožní využít naše dlouholeté zkušenosti v oblasti jaderné energetiky v kombinaci s vysokou technologickou vyspělostí britské společnosti.“ S britskou společností nyní ČEZ vyjedná konkrétní podmínky spolupráce.

Generální ředitel Rolls-Royce SMR, Chris Cholerton, rozhodnutí uvítal a řekl: „Probíhají diskuse o dokončení smluvních podmínek a konečné dohody podléhají obvyklým regulačním prověrkám. Podrobnosti dohody budou zveřejněny při podpisu. Toto důležité strategické partnerství dále posiluje pozici Rolls-Royce SMR jako přední evropské technologie SMR a postaví ČEZ, Rolls-Royce SMR a jejich stávající akcionáře do popředí zavádění SMR. Rolls-Royce SMR budou zdrojem čisté, dostupné a spolehlivé elektřiny pro Česko, vytváření pracovních míst, umožnění dekarbonizace a snížení závislosti na dovážené energii.“

Rozvoj jaderné energetiky v České republice

Česká republika v současnosti získává zhruba jednu třetinu své elektřiny ze čtyř bloků VVER-440 v Dukovanech, které zahájily provoz v letech 1985 až 1987, a ze dvou bloků VVER-1000 v Temelíně, které byly uvedeny do provozu v letech 2000 a 2002. V červenci byla preferovaným uchazečem až o čtyři nové bloky ve dvou stávajících jaderných lokalitách jmenována Korea Hydro & Nuclear Power (KHNP), s cílem uvést první blok do komerčního provozu v roce 2038. V loňském roce byla zveřejněna a schválena „cestovní mapa SMR“, která stanovuje možnosti pro dodavatele technologií a identifikuje řadu potenciálních lokalit – celkem 45 – a také modely investorů. Vizí je, aby „SMR doplňovaly velké jaderné jednotky již od 30. a 40. let 21. století“.

Polsko rozhodlo podobně

V květnu 2024 také Polské ministerstvo pro klima a životní prostředí vydalo Principiální rozhodnutí schvalující technologii malého modulárního reaktoru Rolls-Royce (SMR) pro použití v Polsku. Polská ministryně životního prostředí Paulina Hennig-Kloská uvedla, že věří, že investice by byla ve veřejném zájmu a v souladu s energetickou a klimatickou politikou země. Principiální rozhodnutí přišlo jen několik týdnů poté, co několik polských vládních ministerstev vydalo prohlášení o podpoře - všechna se shodují na tom, že investice do jaderných elektráren postavených v továrně Rolls-Royce SMR by měla „pozitivní dopad“.

Video animující výstavbu a provoz najdete zde: https://www.rolls-royce-smr.com/why-rolls-royce-smr

Zdroje: https://www.rolls-royce.com/innovation/small-modular-reactors.aspx#section-smr-build

https://world-nuclear-news.org/articles/czech-republic-selects-rolls-royce-smr-for-small-reactors-project