Přečtěte si:  Pozvánka na konferenci Elektrické autobusy pro město VIII




Pozvánky na akce


Stalo se

















NuScale: malé modulární reaktory pomohou také bezemisní výrobě vodíku nebo rafineriím ropy

15.10.2019 Malé jaderné reaktory představují důležitý perspektivní směr v bezemisní výrobě elektřiny a tepla. Kromě toho se stále hovoří i o jejich dalším využití kromě „tradiční“ dodávky elektřiny do rozvodné sítě, případně vytápění budov. Na Mezinárodní konferenci o klimatických změnách a roli jaderné energie, kterou pořádala Mezinárodní agentura pro atomovou energii (IAEA) ve Vídni začátkem října 2019, promluvil o jejich dalších možnostech jeden z konstruktérů malého modulárního reaktoru NuScale. Prezentoval tak závěry studií, které projektová organizace NuScale k tomuto účelu vypracovala.

Malé modulární reaktory a projekt NuScale

Pro malé reaktory obecně jsou charakteristické elektrické výkony v rozmezí 10–200 MWe (oproti výkonům kolem 1000 MWe u „velkých“ reaktorů), minimální nároky na obsluhu, minimální nároky na údržbu, dlouhý interval pro výměnu paliva a minimální zóna havarijní připravenosti (vyloučení úniku do okolí). Při jejich vývoji jsou využívány zkušeností z vojenských i civilních projektů. Další důležitou vlastností, k níž jejich vývoj směřuje, je provoz bez obsluhy a bez výměny paliva po velmi dlouhou dobu, cca 10–25 let.

NuScale představuje malou jadernou elektrárnu o elektrickém výkonu až 60 MWe (aktualizováno z původně nižších hodnot). Tato elektrárna obsahuje tlakovodní reaktor a parogenerátor, uzavřené v jedné kompaktní nádobě. Takovéto moduly lze běžným způsobem dopravovat a na místě spojovat do soustavy až 12 modulů. Reaktorové moduly jsou pak ponořeny ve vodě v podzemí reaktorové budovy (viz obrázek).

Unikátním technickým prvkem v této elektrárně je spirálový parní generátor (Helical Coil Steam Generator – HCSG), významně usnadňující svojí konstrukcí výrobu páry. Na rozdíl od běžné konstrukce jaderných reaktorů zde stoupá ohřátá tlaková voda z reaktoru svislou stoupací trubkou ve středu reaktorové nádoby na její vrchol. Odtud gravitací klesá spirálovitým vedením HCSG, kde předává teplo vodě sekundárního okruhu, zpět do reaktoru. Tím se tato technologie obejde bez čerpadel, což představuje výrazné zjednodušení a zlevnění.

Flexibilita ve výrobě elektřiny a tepla

Jednou z provozních vlastností NuScale je flexibilita ve výrobě elektřiny a tepla. Pouhým přenastavením ventilu na parní turbíně lze u 60 MWe modulu během 27 minut zvýšit elektrický výkon z 12 MWe (20 %) na 60 MWe (100 %). Naopak během pouhých 10 minut lze snížit elektrický výkon ze 100 % na 20 %.

Tepelný výkon reaktoru za těchto zůstává stále stejný – 200 MWt. Regulací elektrického výkonu lze tak podle potřeby měnit dodávku tepla. Další možností je regulace vlastního tepelného výkonu reaktoru pomocí regulačních tyčí. Tímto způsobem dokáže reaktor zvýšit svůj tepelný výkon z 20 % na 100 % za 96 minut.

Tato flexibilita je pak využívána při rozmanitém uplatnění takovéto soustavy malých reaktorů.

Malé modulární reaktory jako zdroj pro vyrovnávání energetické nerovnováhy

Nabídka a poptávka po elektrické energii musí být v každém okamžiku v rovnováze. To je náročné na operátory energetického trhu. Zde je žádoucí mít k dispozici dostatečně flexibilní zdroj energie na vyrovnávání okamžitých rozdílů. Takovýmto flexibilním a přitom bezemisním zdrojem mohou být právě malé modulární reaktory, které lze zapojovat podle okamžité potřeby. Celý proces lze přitom automatizovat.

Výroba vodíku a využití v petrochemii

Celosvětově se dnes většina vodíku (cca 95 %) vyrábí s fosilních paliv (v první řadě parním reformingem zemního plynu, dále parciální oxidací nižších uhlovodíků a v poslední řadě jako vedlejší produkt při zkapalňování či zplyňování uhlí). Všechny tyto procesy jsou doprovázeny výraznými emisemi CO2, kdy např. parní reforming zemního plynu lze pomocí chemické reakce zjednodušeně popsat:

CH4 + 2 H2O → CO2 + 4 H2

Při standardní účinnosti této reakce kolem 80 % odpovídají měrné emise CO2 více než 7 kg na 1 kg H2.

Novým směrem je vysokoteplotní elektrolýza páry, která může využít právě malý jaderný reaktor. Tato technologie je o 40 % energeticky efektivnější než klasická elektrolýza vody. Aby fungovala, musí se teplota páry na výstupu z reaktoru zvýšit z obvyklých 300 °C na 800 °C. K tomuto značnému zvýšení teploty přitom stačí pouhá 2,4 % výkonu reaktoru.

Šestimodulová soustava malých reaktorů při výkonu 50 MW/modul dokáže za den vyrobit 190 tun vodíku a 1500 tun kyslíku. To, pro představu, odpovídá denní spotřebě vodíku pro cca 6 – 7 tisíc palivočlánkových autobusů.

Jedním z odvětví náročným na přísun tepla je také petrochemie, především ropné rafinerie.

Podle studií NuScale lze využitím malých reaktorů pro výrobu tohoto tepla snížit uhlíkovou stopu rafinerie až o 40 %.

Další vývoj

Projektová organizace NuScale investuje stamilióny dolarů do vývoje tohoto zajímavého řešení. Předpokládá se, že koncem září 2020 by Americká jaderná regulační komise měla dokončit revizi pro certifikaci konstrukce NuScale, jako důležitý krok k jeho komercializaci.

redakce Proelektrotechniky.cz

Obrázek © NuScale (převzato z World Nuclear News)

Další informace zde

Přečtěte si také:

Nuward: malý modulární reaktor z Francie staví na zkušenostech obranného průmyslu

4.10.2019 Při zmírňování prudkých klimatických změn hraje nezastupitelnou roli jaderná energetika jako důležitý bezuhlíkový zdroj. Tento hnací motor vede k rozvoji nových jaderných technologií pro výrobu elektřiny. Mezi ně se řadí i malé modulární zdroje, pro něž se vžilo označení SMR – small modular reactor. Mezi projekty těchto zdrojů převážně britského, amerického nebo kanadského původu, jako jsou U-battery, NuScale nebo StarCore Nuclear, přichází v září 2019 na scénu francouzský projekt Nuward. 


Soukromí investoři důvěřují budoucnosti jádra: Moltex Energy získal 6 mil. liber od online investorů na reaktor IV. generace

25.9.2019 Jaderná energetika je nezbytnou podmínkou dosažení ambiciózních cílů v oblasti uhlíkově neutrálních ekonomik, zejména pak v tradičně „projaderných“ státech, jako je Velká Británie. Důkazem je finanční podpora 6 mil. liber (přes 170 mil. Kč), kterou získala britsko-kanadská firma Moltex Energy pro svůj projekt reaktoru IV. generace typu „stable salt reactor“ – SSR formou tzv. crowdfundingu. Odborná veřejnost o tom byla informována v září 2019. 


Malý reaktor U-Battery: další krok k realizaci projektu

2.9.2019 Malé reaktory jsou jedním z důležitých směrů v rozvoji jaderné energetiky. Proto je průběžně sledujeme i na stránkách našeho portálu. Patří sem mezi jinými také malý reaktor (či spíše „mikroreaktor“) U-Battery, který na konci července 2019 úspěšně splnil první ze čtyř stupňů prověřovacího procesu u Kanadských jaderných laboratoří (CNL) vedoucího k tomu, aby byl zkušebně instalován v jeho prostorách. 


Palivo pro jaderné elektrárny: uhlí ani plyn vylepšit nejdou, jaderné palivo se zdokonaluje neustále

21.8.2019 Jen za poslední rok by, alespoň podle titulků v novinách, mohl nezasvěcený čtenář získat dojem, že české jaderné elektrárny neustále mění palivo: Temelín zavezl modifikované ruské palivo řady TVSA-T. Temelín testuje alternativní palivo LTA. Dukovany přejdou na modernizované palivo PK3+. Proces zavádění nového jaderného paliva je ale vždy během na dlouhou trať. Situaci uvádí na pravou míru v srpnu 2019 Česká nukleární společnost. 


Projekt NuScale: přiblížení ke komercializaci malého reaktoru na světových trzích díky jihokorejskému partnerovi

16.8.2019 Jedním z úspěšně postupujících projektů tzv. malých reaktorů je americký projekt NuScale. V červenci 2019 se tento projekt významně přiblížil komercializaci díky dohodě projektové organizace NuScale Power s jihokorejskou průmyslovou společností  Doosan Heavy Industries & Construction (DHIC) z průmyslové skupiny Doosan. 


Micro Modular Reactor: „kapesní“ malý modulární reaktor v přípravě na pilotní provoz

1.8.2019 Malé reaktory představují spolu s reaktory IV. generace (o generacích jaderných reaktorů viz v naší „nápovědě“) důležitý směr v technickém rozvoji současné jaderné, a tedy bezuhlíkové, energetiky. Vedle „typických“ malých reaktorů s elektrickým výkonem zpravidla v desítkách megawattů přichází nyní na scénu mikroreaktor, rovněž v modulární sestavě, ale o nižším výkonovém rozmezí. Představitelem je americko-kanadský projekt Micro Modular Reactor (MMR), s nímž byla odborná veřejnost seznámena v červenci 2019 v souvislosti se zahájením jeho environmentálního posouzení od kanadské vlády. 


SSR společnosti Moltex: další reaktor IV. generace v přípravě

9.7.2019 Reaktory IV. generace. představují důležitý směr ve vývoji jaderné energetiky, a tedy v opatřeních proti klimatickým změnám. Jako takové mají vládní podporu v zemích provozujících jadernou energetiku ve velkém. Nejinak je tomu v USA, kde zkraje července 2019 získala společnost Moltex Energy USA LLC (Moltex) vládní dotaci 2,55 mil. dolarů (přes 57 mil. Kč) na vývoj technologií, které umožní zkrátit vybudování elektrárny užívající reaktor se stabilní solí (stable salt reactor – SSR) do tří let. 


Think Atom: Jaderná energie představuje systémově nejefektivnější cestu k dekarbonizaci

13.5.2019 Potřeba zmírnit klimatické změny se stává stále naléhavější pro celý svět. V oblasti energetiky toho nepůjde dosáhnout bez systémového přístupu, uvažujícího energetické zdroje v širokých souvislostech – nejen tedy vlastní výrobu elektřiny. V tomto kontextu má velký význam využívání jaderné energie jako součásti energetického mixu. Zaznělo to mj. na konferenci Atomexpo v Soči, konané v dubnu 2019, z prezentace neziskové organizace Think Atom, zaměřené na osvětu v oblasti jaderné energie. Z této prezentace dále vyjímáme některé zajímavé poznatky.


Reactor Database: vše o jaderné energetice ve světě na jednom místě

18.3.2019 Jaderná energie představuje bezemisní a zároveň stabilní zdroj elektřiny, s nímž se i do budoucna počítá jako s důležitým prvkem při zmírnění globálních klimatických změn. Pro všechny, které se o jadernou energetiku zajímají profesionálně či jen tak ze zájmu, funguje už od roku 2016 internetová databáze reaktorů, Reactor Database. 


Energy Outlook: během 20 let stoupne spotřeba elektřiny o třetinu, jaderné zdroje budou stále potřeba

11.3.2019 Tradiční Energy Outlook, výhled budoucího vývoje energetiky do roku 2040, publikovaný společností BP a v únoru 2019 prezentovaný Českou nukleární společností, opět rozčeřil debatu o možnosti lidstva uspokojit stoupající poptávku po energiích a přitom si nezničit planetu. Podle BP i v budoucnu zůstane role jaderné energie významná. Pokud by byla snaha skutečně protlačit ambiciózní cíle na snižování emisí, pak bude jeho přínos o to důležitější. 


Bezpečnost malého reaktoru NuScale podpoří displeje s technologií FPGA

19.2.2019 Jedním z perspektivních projektů tzv. malých reaktorů patří americký projekt NuScale od dodavatele NuScale Power. S jeho prvním využitím v provozu se počítá v roce 2023 a na jeho technickém zdokonalování a zlepšování ekonomiky provozu se stále pracuje. Jedním z takových zlepšení, o němž byla odborná veřejnost informována v lednu 2019, jsou řídicí displeje využívající technologii FPGA. Jde o vůbec první využití této technologie v americké jaderné energetice. 


Jaderné energetice se ve světě daří: devět nových jaderných bloků v roce 2018, dalších čtrnáct se očekává

10.1.2019 V roce 2018 se ve světě připojilo k přenosovým sítím hned devět nových jaderných bloků o celkovém výkonu 10 400 MW. Další čtyři bloky v tomto roce zahájily výstavbu, naopak definitivně odpojeny byly tři. Světová jaderná asociace WNA očekává, že by v roce 2019 mohlo být zprovozněno čtrnáct nových reaktorů, včetně tří evropských. Začátkem roku 2019 o tom informovala Česká nukleární společnost. 


Jadernou energii v boji proti klimatickým změnám doporučují američtí vědci, OSN i Evropská komise

21.12.2018 V souvislosti s bojem proti klimatickým změnám se v odborných diskusích stále častěji objevuje také jaderná energie. Ukazuje se totiž, že bez tohoto stabilního nízkoemisního zdroje, schopného dodávat velké množství energie kdykoliv bez ohledu na počasí, bude splnění závazků omezit zvyšování globální teploty nad dohodnutý rámec prakticky nemožné. Z této odborné diskuse vedené na mezinárodní úrovni upozornila v prosinci 2018 Česká nukleární společnost na tři zajímavé příspěvky. 


Jaderná energetika je a bude důležitou součástí českého energetického mixu

27.11.2018 Jaderné elektrárny v ČR dnes vyrábějí téměř třetinu elektrické energie. Jsou tedy největšími bezemisními zdroji elektřiny v ČR a s jejich podporou a rozvojem se proto počítá i do budoucna. Vyplynulo to i z prohlášení ministryně průmyslu a obchodu ČR na semináři Občanské bezpečnostní komise Dukovany koncem listopadu 2018. 


Nápověda k článkům 1

Víte, jak funguje jaderná elektrárna?

15.2.2013 Pro porozumění základnímu principu fungování jaderné elektrárny si nejprve stručně ukážeme, jak probíhá výroba elektřiny v uhelné elektrárně:

Spalováním rozdrceného uhlí v kotli vzniká teplo, které ohřívá vodu a ta se mění na páru o teplotě až 500 stupňů Celsia. Tato pára roztáčí lopatky turbíny. Turbína pohání generátor vyrábějící elektrickou energii, která je dodávána do přenosové sítě. Pára z turbíny prochází přes kondenzátor, kde se vysráží; část putuje zpět a část do chladicích věží, kde se odpaří.

Nahraďme nyní teplo spalovaného uhlí jiným teplem – teplem ze štěpné jaderné reakce. 



Naše tipy



















Copyright © 2012 – 2019 Ing. Jakub Slavík, MBA – Consulting Services