Rekordní sucho za posledních více než šedesát let povypínalo jaderné elektrárny v celé Evropě. Až na ty české. Jaderné elektrárny Dukovany a Temelín v boji se suchem vyhrávají díky odlišnému systému chlazení a chladicím věžím. Nové Dukovany pak kvůli mizející vodě v přírodě budou vyšperkovány unikátní technologií.
Maďarská jaderná elektrárna Pakš, rumunská Cernavodă nebo francouzské Golfech a Chooz. To je jen letmý seznam jaderných energetických zdrojů, které musely být letos odstaveny kvůli nedostatku vody nebo kvůli její vysoké teplotě.
Opakované vlny veder doprovázené rekordním suchem za posledních 65 let, které vysálo vodu z českých řek i největších přehrad, letos nepřidělávaly vrásky na čele jen zahrádkářům a zemědělcům, ale zapotili se u nich i energetici. A mnohde se potí doteď. Kromě těch v Česku.
„Letošní vedra a sucho bezpečný provoz jaderných elektráren Temelín a Dukovany neomezují,“ uvedl už na konci srpna na svých webových stránkách Státní úřad pro jadernou bezpečnost (SÚJB).
„Zprávy o tom, že některé evropské jaderné elektrárny během veder snižují výkon nebo jsou dočasně odstavovány, mohou vzbuzovat obavy i o provoz českých elektráren. Ty ale mají jiný systém chlazení,“ dodal.
Všechny zmíněné elektrárny v úvodu článku mají jedno společné. Využívají tzv. průtočný systém chlazení, který má na jedné straně vysoké nároky na odběr vody přímo z řeky, která prochází elektrárnou, ochlazuje reaktor a pak se teplejší vrací zpět do řeky.
Pokles hladiny Dunaje na její minimální úroveň pak byl důvodem, že jaderné elektrárny v Maďarsku nebo Rumunsku musely odstavit své bloky. Dunaj jim neposkytl dostatek vody pro chlazení celého elektrárenského systému.
Na druhé straně stojí ekologické limity, a to zejména teplota vody. To je častým důvodem odstavení francouzských jaderek.
Skupina EDF například 8. srpna oznámila odstavení druhého bloku Goflechu, protože se očekávalo, že průměrná denní teplota řeky Garonny pod výpustí elektrárny dosáhne 28 °C, tedy limitu, který nesmí překročit. Podle EDF se teplota vracené vody v průměru zvyšuje přibližně o 0,2 °C.
Čeští jaderní inženýři tyto problémy řešit nemusejí. Dokázali totiž nevýhodu otočit ve svou dnešní výhodu. Tou nevýhodou byla a je poloha.
Česko nemá na vodu tak vydatné toky, jako je Dunaj, Rýn nebo Garonna, kde jsou oproti řece Jihlavě, která obíhá v chladicím systému Dukovan, i více než stonásobné průtoky.
A nemá ani moře, které pro chlazení svých jaderek využívá Francie, USA, ale hlavně Jižní Korea nebo Japonsko. Stačí vzpomenout na vlnu tsunami z roku 2011, která způsobila havárii v elektrárně Fukušima.
Čeští inženýři tento problém vyřešili takzvaným recirkulačním chlazením s chladicími věžemi a zásobníky vody v podobě vodních nádrží.
„České jaderné elektrárny nejsou odkázány jen na okamžitý průtok řek,“ říká k tomu SÚJB.
„Spotřeba vody pro chlazení je v tomto případě řádově menší než u elektráren s takzvaným průtočným chlazením. To jsou právě jaderky ve Francii, v Maďarsku, atd.,“ dodává k tomu pro Forbes mluvčí ČEZ Ladislav Kříž s tím, že ČEZ navíc v posledních letech snížil spotřebu vody na jednu megawatthodinu o jednu pětinu.
„Díky tomu nikdy v minulosti nemusely jakkoli omezovat provoz v souvislosti s hydrologickou situací a nepředpokládáme to ani v budoucnu. Spotřeba vody pro chlazení je v tomto případě řádově menší než u elektráren s takzvaným průtočným chlazením,“ dodal.
Podle přehledu Mezinárodní agentury pro atomovou energii (IAEA) jsou typické hodnoty odběru vody u jaderné elektrárny s průtočným chlazením až ke dvou set metrům krychlovým na megawathodinu (MWh), v případě recirkulačního chlazení se bavíme o jednotkách kubíků na MWh.
Samotný ČEZ uvádí spotřebu vody v jaderných elektrárnách v objemu 2,5 metru krychlového na megawatthodinu.
„To, co bylo dlouhodobě považováno za nevýhodu (stavba chladicích věží znamená náklady navíc, pozn. red.), se postupem času ukazuje jako významná výhoda,“ říká Kříž.
Vodu pak ČEZ pro své jaderné elektrárny nebere přímo z tekoucí řeky, ale z vodních nádrží postavených pro tento účel. V případě Dukovan jde o vodní nádrž Dalešice, v případě Temelína o Hněvkovice, kterým vodu může dle potřeby připouštět Lipno.
Při hrubém výpočtu by disponibilní rezerva vody v Dalešicích při nulovém přítoku měla stačit na zhruba dva roky provozu Dukovan.
Foto Jan Strouhal
Výtkou u českých jaderek může být, že se během recirkulačního chlazení odpařuje část vody do vzduchu, což je ale podstata tohoto typu chlazení. Dukovany i Temelín přebytečné teplo uvolňují v podobě vodní páry do vzduchu (z věží tak nejde kouř, ale kapénky vody, pozn. redakce).
U Dukovan, které mají čtyři bloky, podle ČEZ dochází k odparu v objemu jednoho metru krychlového páry za sekundu, v přepočtu tisíc litrů za sekundu.
Letošní vyschlá koryta řek, ale i dna přehradních nádrží mnohé dovedla k myšlence, zdali vzhledem k čím dál chmurnějším hydrologickým prognózám bude v budoucnu dostatek vody pro chlazení, a tedy bezproblémový běh českých reaktorů, jejichž výkon se v Dukovanech má zdvojnásobit. Bloky přitom mohou sloužit dalších osmdesát let.
Jednou z odpovědí budiž již zmíněná současná výhoda proti jiným jaderným elektrárnám ve světě, což je nižší potřeba vody. Paradoxně to ale neznamená, že by měla nižší spotřebu, a to kvůli částečnému odparu.
Je pak pravdou, že za celou dobu provozu Dukovan a Temelína dosud nenastala situace, kdy by kvůli nedostatku vody musel být snížen výkon bloků nebo některý blok odstaven.
„Taková situace je při aktuálním i plánovaném nasazení jaderných zdrojů v České republice nepravděpodobná,“ dodává SÚJB.
Není to ale zárukou do dalších dekád. ČEZ proto chce jít ještě dál. Jak sama na svých webových stránkách uvádí Elektrárna Dukovany II, která je investorem nových Dukovan, moravská jaderka bude oplývat unikátní technologií.
„Pro nové jaderné bloky v Dukovanech již nepostačí chlazení vodou z řeky Jihlava prostřednictvím chladicích věží, pokud uvažujeme, že vlivem klimatické změny se bude její stav zhoršovat. Proto zde počítáme s kombinací chlazení vodou a tzv. suchého chlazení vzduchem,“ říká pro Forbes mluvčí ČEZ Ladislav Kříž.
Suché chlazení si popišme například na radiátoru, kterým proudí horká voda a skrz žebrování uvolňuje teplo do prostoru. U jaderné elektrárny to bude fungovat podobně, jen uvnitř bude horká pára, která se bude okolním vzduchem ochlazovat a kondenzovat zpět na vodu.
Typická podoba takového chlazení je, jako kdybyste vedle sebe na zem položili obrovské větráky, které ženou chladný vzduch do systému kovových trubek a žebrování a ten skrz kov ochlazuje páru uvnitř. Mluvčí ČEZ Ladislav Kříž ale dodal, že „zase jde o chladicí věže“.
U nových Dukovan se počítá se 186 metrů vysokými věžemi, které budou kombinovat mokré a suché chlazení. Budou tak v tomto kontextu unikátní.
Foto se souhlasem Elektrárna Dukovany II
Nevýhodou suchého chlazení jsou vyšší provozní náklady a také nižší účinnost při vyšších teplotách. Když je parné léto a 35 °C, vzduch už nedokáže odvádět teplo tak efektivně jako chladnější vzduch. Elektrárna pak může mít nižší výkon nebo účinnost a potřebuje větší výměníky a výkonné ventilátory.
Mokré chlazení pak díky odpařování dokáže dosáhnout nižší teploty, ale spotřebovává vodu.
Nové Dukovany by v tomto ohledu mohly být opravdu poměrně neobvyklým projektem. Čistě suché chlazení u jaderek fakticky neexistuje a o moc lepší to není ani v případě hybridního chlazení, tedy v kombinaci se současným mokrým chlazením.
Takový systém využívala například německá elektrárna Neckarwestheim 2, která ale už není v provozu.
Česko si tak díky chladicím věžím koupilo větší odolnost vůči suchu, kterou chce dál prohlubovat. Teď bude potřeba zajistit, aby tato výhoda vydržela i při dalším rozvoji tuzemské jaderné energetiky.
