Teplator, geniálně jednoduchý malý jaderný reaktor určený k výrobě tepla, který v Česku narazil

Teplator byl experty nazýván nezralým a nedomyšleným konceptem. A podle šéfky jaderného dohledu Dany Drábové byla největším problémem projektu bezpečnost. Myšlenka je přitom v zásadě jednoduchá, totiž využívat vyhořelé jaderné palivo, které leží v dočasných skladech u jaderných elektráren v Temelíně a Dukovanech, ve kterém zůstal vysoký podíl zbytkové energie. Výroba tepla by díky tomu měla být levná a vývojáři předpokládali, že Teplatory by mohla sériově vyrábět některá z českých firem zaměřených na energetické strojírenství.

Dana Drábová tehdy upozornila na vážné problémy projektu a doslova odsoudila Teplator pouze k akademickým účelům. Tedy aby o něm studenti psali diplomky a učili se na něm počítat. K realizaci v praxi však prý takové zařízení není. Úskalím celého záměru bylo podle ní právě vyhořelé jaderné palivo, které dle ní není pro znovupoužití projektované, nelze s ním počítat. A s tím souhlasili i další odborníci. 

Velkým rizikem je podle Drábové opětovná štěpná reakce v již ozářených kazetách s vyhořelým palivem, které obsahují značné množství štěpných produktů a jiné radioaktivní materiály. Upozornila na problém, že by mělo být právě takové palivo využíváno uprostřed sídel. Upozornila také, že je třeba vzít v potaz křehnutí nejen povlaků, ale také celkové konstrukce palivové kazety. 

Samotný převoz na lokalitu přitom bude představovat zásadní riziko pro celkovou integritu palivových kazet a po opětovném použití by byla manipulace s nimi velmi riziková. Lze si navíc jen těžko představit nějaké záruky od původního výrobce paliva. Klasické reaktory se snaží pochopitelně využít maximální vyhoření, a tedy palivo jdoucí do tohoto reaktoru by mělo velmi malou rezervu k porušení hermetičnosti. A to jak jak během provozu, tak mimo samotný reaktor. 

Další problémy viděla Dana Drábová v chladicím systému Teplatoru a v nízké teplotě na výstupu z aktivní zóny. Pro malé reaktory by podle ní navíc musel být u Teplatoru implementován standardní systém zabezpečení jaderného zařízení a přijat mezinárodní systém záruk. Nakonec by to dle ní určitě nebylo levné a je otázkou, zda by trh vůbec měl o takové reaktory zájem. Dokonce svůj pohled na Teplator zakončila slovy: „Naštěstí nemyslím, že s projektem přijdou autoři na SÚJB dřív, než já půjdu do penze.“ 

Se svou skepsí nebyla Dana Drábová sama, například František Hezoučký, někdejší ředitel Jaderné elektrárny Temelín, který vedl na začátku 90. let její spouštění, a který má za sebou kromě jiného také pět let práce v Mezinárodní agentuře pro atomovou energii (MAAE) ve Vídni, uvedl ve svém článku psaném pro odborný web allforpower.cz: 

„Použité palivo, které by bylo pro vytápění prakticky zadarmo, láká fyziky a inženýry déle než 40 let. Zhruba tucet vědců, kteří se podíleli na 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.“

Velmi zajímavým pohledem na danou problematiku je také článek Jiřího Duspivy, ředitele divize Jaderná bezpečnost a spolehlivost, ÚJV Řež, a. s., který byl publikován 17.3. 2022 na stránkách allforpower.cz.

Podle autorů projektu by však naopak nasazení Teplatorů v teplárnách mělo ve srovnání se stavbou klasické jaderné elektrárny procházet zjednodušeným povolovacím procesem. A nízké mají být i investiční náklady. V cenách z roku 2019 vycházejí stavební náklady Teplatoru o kapacitě mezi 50 a 200 megawatty dle nich na nejvýše 30 milionů eur. 

Podle docenta Radka Škody, vedoucího týmu vývojářů Teplatoru, by první Teplator mohl být u nás spuštěn po dvouletém licenčním řízení už v roce 2029. Tak prezentoval záměry týmu v roce 2021. Teplatorem vyráběné teplo má dle něj přitom být levnější než teplo z plynu, a to jak při použití vyhořelého, tak čerstvého jaderného paliva. 

Tehdy také Radek Škoda z Českého institutu informatiky, robotiky a kybernetiky (CIIRC ČVUT) řekl: „Výrobu musí samozřejmě posvětit Státní úřad pro jadernou bezpečnost, s potenciálními výrobci jednáme.“ Navíc si musíme uvědomit, že to bylo nějakou dobu předtím, než začala válka na Ukrajině a než se zbláznily ceny energií včetně zemního plynu.

Na jaře roku 2021 byl projekt ve fázi hledání lokality a investorů, aby mohl být vyvinut první prototyp. Výroba tepla Teplatorem by přitom měla být podle autorů vždy levnější než teplo vyrobené ze zemního plynu. Toho je navíc nyní nedostatek, dodávky nejsou kvůli válce na Ukrajině a sankcím vůči Rusku jisté a cena je vysoká. 

S jaderným odpadem mají přitom jaderné elektrárny problém, je skladován v zabezpečených skladech a jeho zásoby stále rostou. V ČR dnes skladujeme cca 20 tisíc vyhořelých palivových článků, které by mohly pomocí Teplatorů zajistit teplo pro celou republiku na dobu až 30 let. Jeden reaktor určený k výrobě tepla bude velký jen 6 x 6 metrů. Určitě skvělý nápad, jak nahradit uhlí v českých teplárnách. Zůstává otázkou, nakolik reálný.

Emisní povolenky jsou drahé a jejich cena stále stoupá, nevyhnutelně se přitom blížíme zákazu spalování uhlí. Podle plánu by totiž ČR měla skončit s vytápěním na uhlí do roku 2038. Do běžné praxe se začaly dostávat solární panely, to však nestačí. Bude přitom třeba vyrábět teplo bez emisí a bez použití uhlí. A pomoci by mohl právě Teplator, byť projekt začal teprve nedávno hledat investory.

Malé jaderné zařízení nazvané Teplator počítá s využitím vyhořelého jaderného paliva, které bude dále štěpeno v těžké vodě. Podle vedoucího vědeckého týmu docenta Radka Škody bude Teplator schopen vytápět celá města. A první takové zařízení by mohlo být zprovozněno do roku 2029, ovšem pouze za předpokladu, že se najdou investoři, a že bude zařízení odpovídat směrnicím EU. To jsou slova Radka Škody z před dvou let.

Teplator tehdy ještě nikde nestál, projekt byl ve fázi koncepčního designu a mířil k výběru lokality vhodné pro umístění prvního zařízení. Právě o tom tenkrát tým jednal s velkými teplárenskými společnostmi v ČR. A vývojáři předpokládali, že poté bude vytvořen takzvaný „basic design“, u kterého již lze požádat o licenci na jaderné zařízení. Plánovali, že by měl být v roce 2029 v provozu Teplator nižšího výkonu, o čtyři roky později pak výkonnější varianta. A tato odhadovaná doba zahrnovala i dva roky pro získání licence od státních úřadů, což je výrazně kratší doba než na nový reaktor v Dukovanech.

Malé jaderné reaktory přitom energetici považují teoreticky přes všechny výhrady a rizika za nadějnou technologii, která je však zatím ve stadiu zrodu a schvalování prvních komerčních projektů. Nejpokročilejším z nich je dnes koncept americké firmy NuScale, který získal po několikaletém schvalovacím řízení u amerického úřadu pro jadernou bezpečnost NRC certifikát bezpečnosti a povolení ke zkonstruování reaktoru. Elektrárna složená z dvanácti typizovaných modulů o celkové kapacitě 720 MW má vyrůst v areálu Idaho National Laboratory do konce tohoto desetiletí. 

Ministerstvo průmyslu a obchodu, které určuje strategii v české energetice, s uplatněním malých reaktorů na našem území v budoucnu také počítá. A dává jim zelenou, zatím však ve zcela obecné rovině a jako politický postoj s vybídnutím k dalšímu výzkumu. Projektů zaměřených na vývoj a výstavbu malých jaderných reaktorů je přitom u nás více. A investory zaujaly, stejně jako nakonec i Teplator.

Petr Pávek, člen představenstva investiční skupiny Invest & Property Consulting (IPC), pod níž Teplator již nyní spadá, a který projekt Teplator nově řídí, nastínil: 

„Teplator představuje inovativní koncept nepřetržité výroby tepla pro dálkové a technologické vytápění. Díky efektivnějšímu využití jaderného paliva, speciální konstrukci a velikosti může být tato bezpečná technologie umístěna v lokalitách blíže ke koncovým zákazníkům. Náklady na palivo budou zanedbatelné, což by výrazně ovlivnilo cenu za dodané teplo a zejména její stabilitu. Ta je odhadována na částku kolem 150 Kč za GJ, ale možné bude i nižší.“ 

Investora již tedy Teplator má. Projekt zahájený na akademické půdě nyní zastřešuje akciová společnost Teplátor, kde má dvoutřetinovou většinu IPC. Minoritu v Teplátoru drží přes firmu Ilibersoft matka profesora Škody, který řekl: „Je to dočasné řešení, postupně převezmou podíly i jednatelství Ilibersoftu další kolegové, kteří projekt rozjížděli.“

Česká teplárenská síť je extrémně rozvinutá. Vlastně každé okresní město má centrální zásobování teplem. Jenže pracovníci tepláren dnes stojí před vážným problémem. Bylo rozhodnuto, že jim úřady seberou uhlí a jak si s tímto faktem poradit, je již jen na nich. Ano, Teplator je sice dle autorů projektu jaderné zařízení, které vyžaduje specifické podmínky zabezpečení, svým rozsahem však jde asi o tak velké zařízení, jako jsou výzkumné reaktory určené pro vědecké účely. Tyto reaktory najdeme třeba uprostřed Vídně, v Mnichově, Řeži, ale i v Praze u Bulovky. Zařízení takové velikosti má pak samozřejmě jiné bezpečnostní parametry než jaderné elektrárny. Ty jinde než uprostřed polí a co nejdál od civilizace nepostavíte.

Jedna velká česká energetická společnost si údajně nechala cenu tepla z Teplatoru porovnat se spalováním zemního plynu a došla k přibližně poloviční ceně za teplo z Teplatoru. A to v době před zhroucením cen energií. A právě výsledná cena tepla, což zajímá teplárny nejvíce, byla důvodem, proč se vědci do projektu pustili. Nejde přitom o malý jaderný reaktor, jaké vyvíjí některé země, a který má vyrábět elektřinu. Vyrábět elektřinu v malých reaktorech je totiž dost drahý nápad. Takový reaktor vyžaduje téměř stejné zařízení jako velká jaderná elektrárna, akorát v menším provedení. Elektřina z malých jaderných reaktorů je prostě velice drahá. Díky tomu, že má však Teplator vyrábět jen teplo, jde o zařízení jednodušší, dokonce i materiálově méně náročné, vše prostě podle autorů vychází levněji. 

Jaderné výtopny se navíc objevily již v 70. letech minulého století třeba ve Švédsku. Zastínil je však tehdy levný plyn, nebyly konkurenceschopné. Ovšem vyhořelé jaderné palivo je okamžitě dostupný a levný zdroj tepla. Vlastně jde o recyklaci, kdy se z tohoto odpadu získá další energie. A s tím tenkrát ve Švédsku nepočítali. Na druhou stranu je otázkou, zda je využití vyhořelého jaderného paliva vůbec reálné. Ono se totiž o malých reaktorech uvažovalo před cca padesáti lety i u nás, jenže tehdy veškeré záměry zvrátila právě nízká cena uhlí. A jak uvedli odborníci (viz výše), je využití vyhořelého paliva lákavé, ale každý, kdo se tímto problémem začal zabývat, jej nakonec zavrhl.

Poslední vyjádření Petra Pávka také ukazuje, že se Teplator vydává jiným směrem než snahami o licencování v ČR. „V České republice na licencování Teplatoru není ani ochota, ani kapacita. Proto jdeme žádat o licenci do zahraničí. V zásadě přichází v úvahu Francie nebo Kanada. Předpokládám, že bychom licenci mohli obdržet do dvou let. Licence udělená v některém ze západních států by se pak mohla překlápět do dalších národních legislativ, protože nároky na bezpečnost jaderných zařízení jsou v západním světě jednotné,“ řekl Pávek a dodal: „Celková investice do přípravné fáze včetně licence se může pohybovat mezi 100 a 200 miliony. Máme dost finančních prostředků na to, abychom mohli pokračovat v projektu a dokončit přípravu a licencování. Investorská obec reaguje pozitivně. IPC se navíc chce ucházet o podporu z některého z rozvojových dotačních fondů, stejně jako další aktéři nově vyvíjených reaktorů u nás.“

Teplator je malý modulární těžkovodní reaktor, určený výhradně k výrobě tepla. Může sloužit k vytápění středně velkých až velkých měst. Autorem konceptu je profesor Radek Škoda, který přednáší na ČVUT a Západočeské univerzitě. Na projektu se podílely obě vysoké školy.

Teplator má mít škálovatelný tepelný výkon od 50 do 150 MWt, výstupní teplota primární vody se má pohybovat v rozsahu 98–200 stupňů Celsia dle potřeb teplárny. Teplator měl počítat s využitím jaderného paliva VVER-440, které se používá například v Dukovanech. Celkem 55 palivových kanálů má být uloženo v nádobě s těžkou vodou. Autoři předpokládali buď použití nového, anebo vyhořelého paliva z domácích elektráren, ve kterém zůstává 95 procent energie. Vyhořelé palivo by logicky zlepšilo ekonomiku reaktoru, ale zvýšilo náročnost licencování. A právě na tomto problému u nás Teplator zatím ztroskotal.

Zdroj: allforpower.cz, teplator.cz, denik.cz, objevit.cz, seznamzpravy.cz, sujb.cz