Plovoucí jaderné elektrárny – pokračování

 Po uveřejnění mého blogu o plovoucích jaderných elektrárnách se mi ozval kamarád studující také na FJFI, který měl k textu cenné připomínky. Poskytl mi prezentaci, kterou vytvořil se svým týmem během studijního pobytu v japonském Tokyo Institute of Technology a která se z části také zabývala plovoucími jadernými elektrárnami. Podívejme se na několik bodů, které v minulém textu nezazněly a v souvislosti s plovoucími jadernými elektrárnami by zaznít měly.

Bezpečnost a zabezpečení

    Velice dobrým argumentem pro to, aby Japonsko využívalo plovoucí jaderné elektrárny, je jejich odolnost vůči cunami. Protože přicházející vlna cunami má na volném moři jen zlomek výšky, kterou nabere u pobřeží, jsou oblasti s velkou podmořskou hloubkou bezpečné z hlediska těchto vln. Pobřeží Japonska poskytuje velmi mnoho příležitostí zakotvit plovoucí elektrárnu tak, aby byla odolná vůči následkům cunami. Japonské moře, které se rozkládá mezi Japonskem a pevninskou Asií, má střední hloubku 1 752 metrů, maximální hloubku 3 742 metrů a plochu 978 tisíc metrů čtverečních, Tichý oceán omývající opačné břehy Japonska dosahuje ještě větších hloubek.

    Z hlediska jaderné bezpečnosti je důležité zachování bezpečnostních vrstev (palivo, palivová tyč, reaktorová nádoba, ochranná obálka) a jejich schopnosti izolovat radioaktivní materiál. K porušení těchto vrstev většinou dochází přemírou produkované tepelné energie, kterou nestíhá chladicí systém odvést. Proto jsou chladicí systémy hlavním prvkem jaderné bezpečnosti a jejich výpadek může způsobit vážnou havárii. V případě Fukušimy nebylo možné čerpat mořskou vodu o několik metrů výše, aby mohla chladit reaktor, neboť nebyly k dispozici zdroje elektrické energie. Umístění reaktoru pod úroveň hladiny moře je umožněno jeho zástavbou do trupu plavidla, takže přívod vody, která by v případě havárie chladila reaktorovou nádobu, by se stal snadným a nezávislým na elektrické energii. Získali bychom tak pasivní bezpečnostní systém, který by byl prakticky neomezený, protože moře tvoří ohromný rezervoár „chladné“ vody. Takové opatření výrazně zvyšuje schopnost reaktoru reagovat na havárii či přírodní katastrofu, a tedy jeho bezpečnost.

    Jaderné reaktory je nutné dobře zabezpečit proti teroristickému útoku, který by měl za cíl způsobit jadernou havárii nebo ukořistit jaderný materiál. Pozemní elektrárny lze poměrně dobře zabezpečit kamerovým systémem a velkým množstvím pracovníků bezpečnostních agentur, kteří hlídají, aby se do areálu jaderného zařízení nedostal nikdo nepovolaný. Na druhou stranu setrvávají na jednom místě, které je snadné obhlédnout a získat fotky i z areálu, takže plánování případného útoku je jednodušší. Naproti tomu plovoucí jaderné elektrárny se mohou přesouvat, a tak znesnadňovat útočníkům přípravu akce. Ovšem je nutné zmínit, že pozemní elektrárny jsou stavěny v zemích se stabilním politickým systémem, kdežto plovoucí elektrárny mohou kotvit i u břehů rozvojových zemí, kde jsou teroristické útoky a únosy na denním pořádku. Pro zvýšení bezpečnosti by mohlo být užitečné uzavřít reaktor do bezpečného kovového kontejnmentu, který by bylo možné při napadení elektrárny vypustit z lodi, aby klesl do pro útočníky nedosažitelné hloubky.

Jedna z mnoha podob budoucí plovoucí jaderné elektrárny Akademik Lomonosov. (Zdroj: http://www.industrytap.com)

Přenos energie

    V předchozích odstavcích jsme předpokládali, že by jaderná elektrárna kotvila v místech s velkou hloubkou a tedy ve značné vzdálenosti od břehu. Bylo by ale potom možné přenášet elektrickou energii přes moře na tak velkou vzdálenost? Odpověď je kladná, protože máme v současné době zkušenosti s podmořskými kabely dlouhými přibližně 600 km. Nejdelší kabel dosahuje délky 580 km a spojuje elektrické sítě Norska a Holandska. Tato vzdálenost stačí, aby plovoucí elektrárna kotvila v oblasti, kde pro ni cunami nebude představovat nebezpečí.

    Druhým způsobem by mohla být produkce vodíku. Ten by byl vyráběn plovoucí jadernou elektrárnou, která by k břehu připlula jen jednou za čas a naplnila by zásobníky na pevnině. Pak by odplula a dovezený vodík by byl spotřebován na výrobu elektrické energie.

Vyobrazení kotviště Akademika Lomonosova. (Zdroj: http://energy.korea.com)

Ekonomická stránka projektu

    Přesuňme svou pozornost k jediné plovoucí elektrárně, která je momentálně ve výstavbě, tedy k Akademiku Lomonosovi. Původně byly náklady odhadovány na 340 milionů dolarů, což by znamenalo při plánovaném výkonu 70 MWe cenu 4800 dolarů za kW instalovaného výkonu. Snadné porovnání nám nabídne společnost World Nuclear Association na svých webových stránkách, a to v článku naposledy aktualizovaném v březnu tohoto roku. Tam se můžeme dočíst, že cena instalovaného výkonu v případě nových amerických jaderných reaktorů je odhadována na 5339 dolarů za kW, zatímco pro nové bloky AP1000 v Číně by to mělo činit 2000 dolarů za kW.

    Cena odhadovaná pro Akademika Lomonosova není konečná a pokud dojde k sériové produkci, budou nové plovoucí jaderné elektrárny výrazně levnější. Společnost Rosatom odhaduje pokles nákladů o 25 až 30%, díky čemuž by se plovoucí elektrárny staly rentabilními zdroji energie.

    Ke snížení ceny za kW elektrického výkonu by také mohlo pomoci použití výkonnějších reaktorů, což by pravděpodobně nemuselo výrazně zvýšit cenu celého plavidla. Ovšem v odlehlých oblastech o silnější zdroje nejspíš nebude zájem, takže Rosatom volí spíše reaktory s nižším výkonem. Rusko by loď třeba s 1GWe použilo asi jen u Leningradu, kde už začala stavba nové pozemní jaderné elektrárny. Je ale těžké posoudit, která možnost by byla v tomto případě výhodnější, protože je těžké odhadnout cenu lodi s takto velkým výkonem, neboť by vyžadovala změny konstrukce a nešlo by jen o záměnu několika zařízení. Ale plavidla s výkonnějšími zdroji by mohla být zajímavá pro jiné země jako třeba Japonsko, Anglii, Čínu, Indii, USA, Brazílii a Argentinu.

    Dále je důležité, že výroba může probíhat v jednom závodě, v němž zůstane zařízení používané pro stavbu plovoucí elektrárny a také zkušený personál. Navíc by byla stavěna stále stejná plavidla, takže plány a projektová dokumentace by zůstávaly stejné pro všechny postavené plovoucí elektrárny. To je velký rozdíl oproti pozemním jaderným elektrárnám, které vyžadují zpracování dokumentace a plánů pro každou elektrárnu zvlášť. Při stavbě pozemních elektráren také provádí velkou část práce lokální firmy. To je sice dobré pro oživení místního průmyslu (především stavebního), ale zvyšuje to náklady na stavbu, protože je nutné zaučovat nový personál a prověřovat společnosti, zda jsou schopny dodat materiál v požadované kvalitě.

    Kromě toho by ke snížení ekonomického rizika investice mohl přispět i fakt, že plovoucí jaderná elektrárna nemusí setrvávat na jednom místě a může se přesouvat podle aktuální poptávky. Díky tomu může být využita naplno prakticky po celou dobu svého provozu.

Možným kotvištěm jsou i těžařské plošiny uprostřed moří. (Zdroj: http://cdn4.leganerd.com)

    Plovoucí jaderné elektrárny jsou do budoucna nadějným zdrojem elektrické energie, bohužel se ale nejdříve musí poprat se spoustou potíží. Výše uvedený text je pouze hrubým nástřelem řešení některých obtíží, i když v některých případech poměrně kontroverzních. Teprve uvidíme, jak se s těmito problémy poperou společnosti ať už ty, které plovoucí elektrárny vyrábí, nebo ty, které je budou provozovat.

Zdroje:

Projekt Mobile Power Plant na téma Sustainable Engineering Technology pro Tokyo Institue of Technology

www.abb.com

Prospects of the Floating Nuclear Power Plant overseas project společnosti Rosatom

www.world-nuclear.org

www.world-nuclear-news.org