Patentované řešení spočívá v tom, že nádoba reaktoru se rozdělí do dvou částí, na principu „nádoba v nádobě“. To má podle Martina Grocha, který se na patentu podílel spolu s konstruktérem Petrem Králíkem, dvě zásadní výhody. Především, reaktor s takovým designem je výrazně bezpečnější. Navíc to, že vnitřní část reaktoru je v podstatě servisní díl, pozitivně ovlivní ekonomiku provozu malého modulárního reaktoru. Ten pod názvem David vyvíjí Witkowitz Atomica v rámci sdružení Czechatom.
Malé modulární atomové reaktory vyvíjejí desítky firem po celém světě. Zájem o ně je tažen především snahou snížit náklady díky průmyslovému způsobu jejich výroby oproti tradičním reaktorům, které se staví zakázkově. Tyto reaktory mají často nahradit tradiční atomové reaktory nebo vystřídat kotle ve stávajících velkých elektrárnách. Další možností jejich využití je náhrada menších uhelných či plynových zdrojů v teplárnách – a právě to má být hlavním úkolem pro Davida.
U nás budí skepsi, na Ukrajině mu fandí. Český reaktor má stát u Černobylu |
Největší výhodou rozdělení reaktorové nádoby je podle Grocha vyšší bezpečnost. „Vlastně jsme do designu přidali jednu vrstvu. Už jen to, že na ní můžeme kontrolovat, jestli se reaktor chová, jak má, je z pohledu bezpečnosti pokrok. Ale hlavně, při případné mimořádné události máme možnost zachytit radioaktivitu, která by se v tradičním reaktoru dostala až na parogenerátor.“
Groch tvrdí, že David má nejbezpečnější design tlakovodního reaktoru v dějinách jaderného průmyslu. A že tato vyšší bezpečnost není vykoupena vyšší cenou, protože úspory, které přináší možnost vyměnit vnitřní nádobu, zvýšené náklady vykompenzují.
„V našem uspořádání se z vnitřní nádoby, tedy té, která obsahuje palivové soubory a primární výměník tepla, stane servisní díl. To pozitivně ovlivní životnost, protože jde o část reaktoru, která je nejvíc namáhaná neutronovým tokem,“ vysvětluje spoluautor patentu.
Patentované řešení podle Grocha umožní v budoucnu reagovat na vývoj v oblasti paliv – například používat přepracované jaderné palivo, které je vůči reaktoru destruktivnější. „Pokud by nové palivo přineslo nutnost vyměnit třeba po dvaceti letech vnitřní nádobu reaktoru, nebude to problém. Ale tradiční design znamená, že by bylo třeba vyměnit celou reaktorovou nádobu – a to je jen obtížně představitelné. Při plánované životnosti až k hranici sto let je podle nás flexibilita ohledně paliva velkou konkurenční výhodou.“
ČEZ vytipoval lokality pro malé modulární reaktory. První vznikne v Temelíně |
Jedinou nevýhodou rozdělení reaktorové nádoby je podle Grocha mírně nižší účinnost. „Velké tlakovodní reaktory mají účinnost okolo 31 procent, vyvíjené menší reaktory se tomu blíží – a David má účinnost okolo 27 procent.“
PatentPatentová přihláška na „Modulární tlakovodní jaderný reaktor“ byla podána v červnu 2022 a zveřejněna, souběžně s informací o udělení patentu a jeho finálním zněním v polovině srpna 2023. Původci patentu jsou Martin Groch a Petr Králík; majitelem patentu je společnost Witkowitz Atomica, která podle Martina Grocha podala přihlášky tohoto patentu v zemích EU a dále ve všech „atomových zemích“. |
Takové snížení účinnosti podle Grocha není problém, protože David je vyvíjen s jinou filozofií než ostatní malé reaktory. „Ostatní mají za cíl vyvinout zmenšeninu velkého reaktoru. Typickým cílem v naší branži teď je nahradit klasické elektrárny s pár velkými reaktory farmami se spoustou malých reaktorů – s tím, že jejich průmyslová výroba přinese velké úspory.“
Pro takové využití je účinnost kritickým faktorem a Groch tvrdí, že v tom případě ani není třeba hledat inovace, které zásadně zvyšovat bezpečnost, protože současné reaktory jsou v podstatě bezpečné dost. David, se svým tepelným výkonem 175 MW je však určen kogeneraci – současnou výrobu elektrické energie a tepla (elektrický výkon má 50 MWe). Z toho vyplývá, že má být schopen fungovat uvnitř perimetru měst nebo v jejich blízkosti.
„Okolo Temelína je takzvaná oblast havarijního plánování pětikilometrové pásmo okolo elektrárny. My chceme, aby toto pásmo okolo Davida bylo vyšší desítky metrů. Prostě, aby nesahalo dál než k plotu té teplárny, kde má být David místo například plynového kotle. A abychom se k tomu dostali, musíme prokázat větší bezpečnost,“ vysvětluje spoluautor patentu.
Kdy a za kolik
Witkowitz Atomica právě dokončuje takzvanou koncepční studii; hotová má být do poloviny září. Do konce roku 2025 chtějí dokončit fázi zvanou Basic Design a posudek bezpečnosti PSA (Probabilistic Safety Assesment). A v roce 2032 by měl být první David v provozu.
„Náklady na vývoj a certifikaci odhadujeme na miliardu dolarů. A dvojice Davidů v jednom bloku, což předpokládáme, že bude typické využití, by provozovatele měla vyjít také na zhruba miliardu dolarů,“ říká Groch.
Inženýři v Řeži pracují na malém reaktoru. Zvládne teplem zásobovat město |
Co se týče vývoje a certifikace, Groch nepředpokládá, že by patentované řešení celý proces zkomplikovalo. „Když odhlédneme od toho, že jsme inovovali reaktorovou nádobu, tak je náš design v podstatě konzervativní. Už jenom tím, že David je tlakovodní reaktor, a ne reaktor čtvrté generace s exotickými chladivy a celým vesmírem materiálových problémů,“ zdůvodňuje Groch, proč věří, že certifikace nebude pro Davida představovat nepřekonatelnou překážku.
Miliarda dolarů na vývoj a certifikaci je podle Grocha výrazně méně než u konkurence – například americký startup NuScale prý počítá s nejméně dvojnásobkem.
„Jednak máme opravdu chytré lidi a velmi zkušené partnery – z Česka, Slovenska a Ukrajiny, a to z akademické sféry, vývojových organizací i firem. A také máme výrobní základnu, navíc certifikovanou pro jaderný průmysl. Takže nezačínáme od nuly a výrazně ušetříme na prototypování, které je obvykle nejdražší fází vývoje,“ vysvětluje rozdíl v nákladech Groch.
Malý nejen výkonem, ale také rozměry
„Většina ostatních hráčů klade důraz na slovo modulární, ale David bude opravdu malý. Třeba reaktor Rolls-Royce má pěkný design, tu firmu samozřejmě nepodceňujeme, ale má výkon 470 MWe. Co je na tom malého? To je větší výkon, než jaký měl dukovanský blok v době prvního spuštění do provozu. To je pro teplárenství nevhodné a pro Davida to není konkurence,“ dodává spoluautor patentu.
Pojem „malý“ je u jaderného reaktoru relativní: největší díl Davida má rozměry 4,2 krát 12 metrů a váží 206 tun. To je však podle Grocha opravdu málo: „Neříkám, že si ráno usmyslíte takový náklad někam odvézt a večer ho tam máte. Ale v podstatě to není problém a takové náklady z Witkowitz expedujeme celkem běžně. V porovnání třeba s parogenerátorem malého reaktoru Holtec, který váží 800 tun, je doprava související s Davidem opravdu banální. Přeprava dílů přes pět set tun už totiž zabere roky plánování a samotný převoz trvá měsíce“.
„Očekávejte protesty.“ České jaderné plány děsí Němce i Rakušany |
Vize skupiny Witkowitz je, že s Davidem bude zásadním hráčem při modernizaci a dekarbonizaci tepláren v Evropě – a že se stane klíčovým dodavatelem pro nové teplárenské projekty ve světě. „Centrální výroba tepla má smysl a vedle postkomunistických zemí je běžná i třeba ve Skandinávii. Prostě, má takové výhody, že tam to pochopil i trh. A my věříme, že k tomuto poznání dojdou i v dalších zemích; přesněji, že je k tomu dotlačí nutnost snižovat emise. A věříme, že David bude první zdroj, který budou zvažovat,“ uzavírá Martin Groch, který je zároveň ředitelem sdružení Czechatom a místopředsedou představenstva ve společnosti Witkowitz Atomica.
