Malý modulární reaktor

Typy malých modulárních reaktorů

Tlakovodní SMR na lehkou vodu

Tlakovodní typ reaktorů (PWR) je světově nejrozšířenějším typem jaderných reaktorů - tvoří 60 % z celkového počtu reaktorů ve světě. Palivem těchto reaktorů je oxid uraničitý (UO2), který je pro evropské jaderné reaktory, pracující na tepelných neutronech, zpravidla obohacován izotopem uranu 235U do 5 % a to kvůli přepravním možnostem při výrobě obohaceného paliva. +more Tato hladina obohacení je stanovena normami ISO 7195, ANSI N14. 1 a ASTM C-996-15.

Štěpná řetězová reakce probíhající v primárním okruhu je moderována demineralizovanou lehkou vodou. Demineralizovaná lehká voda zároveň působí jako teplonosné médium (chladicí médium) a odvádí teplo vzniklé v aktivní zóně reaktoru do parogenerátoru, kde se tepelná energie přenáší do sekundárního okruhu (okruhu páry). +more Tlak vody v primárním okruhu se u tlakovodních SMR pohybuje v rozmezí od 12 do 17 MPa a teplota v rozmezí 250-330 °C. Velký tlak je využíván pro zvýšení bodu varu a tím zlepšení odvodu tepla z reaktoru.

Tlakovodní SMR vznikají také v integrální verzi tohoto typu reaktoru (iPWR). Tyto reaktory dosahují zvýšené bezpečnosti integrací parogenerátoru, kompenzátoru objemu a mechanizmů řídicích tyčí do tlakové nádoby reaktoru.

Uvažované designy SMR pro výstavbu v České republice byly zmíněny na 6. +more ročníku studentské konference CENELÍN v rámci prezentace Skupiny ČEZ. .

Varné SMR

Varné reaktory (BWR) také používají demineralizovanou lehkou vodu jako moderátor i chladivo. Na rozdíl od tlakovodních reaktorů je voda v primárním okruhu uváděná do varu a ve formě páry předává svoji energii turbíně. +more Varné reaktory tedy nemají okruh páry jako tlakovodní reaktory a nemají tedy parogenerátor.

V závislosti na designu se teplota vody v primárním okruhu u varných SMR pohybuje okolo 290 °C a tlak vody se pohybuje okolo 7 MPa.

Vysokoteplotní plynem chlazené SMR

Vysokoteplotní plynem chlazené (HTGR) SMR jsou reaktory, které využívají štěpení pomocí tepelných neutronů. Pro snížení energie neutronů se používá grafitový moderátor. +more Chladivem těchto reaktorů je helium.

Maximální teplota chladiva se pohybuje v rozmezí 750-950 °C, a proto jsou tyto reaktory vhodné pro vysokoteplotní aplikace jako je například vysokoteplotní elektrolýza, která vyžaduje teploty v rozmezí 700-1000 °C. Palivo je u těchto SMR obohacené izotopem uranu 235U až do 20 % a u některých SMR designů dosahuje úrovně vyhoření až 165 GWd/t.

Rychlé reaktory chlazené tekutými kovy

Rychlé reaktory chlazené tekutými kovy (LMFR) jsou reaktory využívající fyzikálních a chemických vlastností tekutých kovů, které zde slouží jako chladivo primárního okruhu. Díky své tepelné vodivosti, která je 10-100 krát větší než u vody, tyto reaktory dosahují lepšího odvodu tepla a důsledkem je zvýšení výkonové hustoty. +more LMFR pracují na rychlých neutronech, takže nemají moderátor.

SMR designy používají jako chladivo převážně olovo, sodík a euktetickou slitinu olova a bismutu (Pb 44,5 hm. %, Bi 55,5 hm. +more %). Minimální teploty se proto u těchto SMR designů pohybují v rozsahu 340-420 °C v závislosti na použitém chladivu.

Reaktory založené na roztavených solích

Reaktory založené na roztavených solích (MSR) jsou reaktory pracující s energií neutronů v rozsahu tepelných, rezonančních a rychlých neutronů. Štěpitelný materiál je buďto oddělený od tekutých solí v primárním okruhu (pevné palivo), nebo smíchán přímo s tekutými solemi (tekuté palivo) například na fluorid uraničitý (UF4), fluorid plutonitý (PuF3) nebo paliva na bázi chloridových solí. +more Moderátorem může být grafit, těžká voda, soli a v případě rychlých reaktorů se moderátor neuplatňuje.

MSR reaktory pracují s tlakem v primárním okruhu v rozsahu atmosférického tlaku až do 1 MPa. Většina designů je navržena na práci při atmosférickém tlaku a to je jednou z hlavních výhod MSR.

Seznam SMR projektů

Ekonomika

Hlavním důvodem zájmu o SMR jsou deklarované úspory z rozsahu výroby díky velkoobjemové výrobě v továrně mimo areál elektrárny. Některé studie naopak uvádějí, že kapitálové náklady na SMR jsou stejné jako u větších reaktorů. +more K výstavbě továrny je zapotřebí značný kapitál - zmírnění těchto nákladů vyžaduje značný objem, který se odhaduje na 40-70 jednotek.

Podle studie výroby elektřiny v decentralizovaných mikrosítích z roku 2014 by celkové náklady na využití SMR pro výrobu elektřiny byly výrazně nižší ve srovnání s celkovými náklady na větrné elektrárny na moři, solární tepelné elektrárny, elektrárny na biomasu a solární fotovoltaické elektrárny.

V roce 2016 se uvádělo, že náklady na výstavbu jednoho reaktoru SMR jsou nižší než u konvenční jaderné elektrárny, zatímco náklady na provoz mohou být u SMR vyšší kvůli nízké ekonomice rozsahu a vyššímu počtu reaktorů. Provozní náklady personálu SMR na jednotku výkonu mohou být až o 190 % vyšší než fixní provozní náklady menšího počtu velkých reaktorů. +more Modulární stavba je velmi složitý proces a podle zprávy z roku 2019 jsou „informace o přepravě modulů SMR velmi omezené“.

Výpočet výrobních nákladů provedený německým Spolkovým úřadem pro bezpečnost nakládání s jaderným odpadem (BASE), který zohledňuje úspory z rozsahu a efekty učení z jaderného průmyslu, naznačuje, že by muselo být vyrobeno v průměru 3 000 SMR, než by se výroba SMR vyplatila. Je to proto, že náklady na výstavbu SMR jsou vzhledem k nízkému elektrickému výkonu relativně vyšší než náklady na výstavbu velkých jaderných elektráren.

V roce 2017 se studie Energy Innovation Reform Project osmi společností zabývala návrhy reaktorů s výkonem od 47,5 MWe do 1 648 MWe. Studie uvádí průměrné investiční náklady 3 782 USD/kW, průměrné provozní náklady celkem 21 USD/MWh a vyrovnané náklady na elektřinu 60 USD/MWh.

V roce 2020 zakladatel Energy Impact Center Bret Kugelmass prohlásil, že tisíce SMR by mohly být postaveny paralelně, „čímž by se snížily náklady spojené s dlouhými výpůjčními lhůtami pro prodloužené harmonogramy výstavby a snížily rizikové prémie, které jsou v současnosti spojeny s velkými projekty“. Výkonný viceprezident GE Hitachi Nuclear Energy Jon Ball souhlasil s tím, že modulární prvky SMR by také pomohly snížit náklady spojené s prodlouženými lhůtami výstavby.

Odhadovaná cílová cena výroby elektřiny je 89 USD/MWh v roce 2023, zvýšená z 58 USD/MWh v roce 2021, pro první plánované komerční nasazení SMR v USA v Idaho National Laboratory šesti reaktorů NuScale 77 MWe. Projekt má podporu vlády USA ve výši 1,355 miliardy dolarů plus odhadovanou dotaci na výrobu 30 USD/MWh ze zákona o snížení inflace v roce 2020.

Akademická práce, publikovaná v říjnu 2023, porovnává 19 hlavních světových projektů malých modulárních reaktorů. Autoři využili veřejně dostupná data o těchto projektech pro modelování dvěma používanými modely pro odhad skutečných výrobních nákladů. +more Závěry studie jsou následující:.

* Odhady nákladů výrobců jsou většinou příliš optimistické ve srovnání s teorií výroby. * Simulace Monte Carlo ukazuje, že žádný koncept není ziskový ani konkurenceschopný. +more * Medián NPV je záporný a pohybuje se od 3 (HTR) do 293 (SFR) milionů USD/MWe. * Medián LCOE začíná na 116 USD/MWh pro HTR a na 218 USD/MWh pro PWR.

Odkazy

Poznámky

Reference

Související články

|- | * Jaderný reaktor * Jaderná elektrárna * Tlakovodní reaktor * Varný reaktor | * Rychlý reaktor * Reaktory založené na roztavených solích * Jaderná energetika * Teplárna |}

Externí odkazy

[url=https://www. nucnet. +moreorg/news/category/small-modular-reactors]NucNet | The Independent Nuclear News Agency[/url] * [url=https://world-nuclear. org/]World Nuclear Association - World Nuclear Association[/url].

Kategorie:Jaderné reaktory Kategorie:Jaderná energetika