Asijská velmoc Čína se překotně modernizuje a v mnoha ohledech se i technologicky staví na vlastní nohy. Tentokrát se 21. STOLETÍ podívalo na to, co nového se děje a plánuje v čínské energetice.
Výkon 50 Orlických přehrad
Nyní v Číně funguje devět jaderných reaktorů, které vyrábějí asi dvě procenta veškeré spotřeby energie nejlidnatějšího státu světa. Do roku 2020 se však Čína chystá pustit do stavby dalších minimálně 30 nových jaderných reaktorů. Tak to alespoň vyplývá z nejnovějších vyjádření jejích představitelů i oficiálních vědeckých institucí. Jejich kapacita bude dosahovat zhruba dvojnásobného výkonu stále tolik diskutované kontroverzní přehrady Tři soutěsky na řece Jang-ć-ťiang, jejíchž 26 turbin bude po dokončení v roce 2009 dodávat až 18 200 MW. To je asi padesátinásobek špičkového výkonu vltavské elektrárny na přehradě Orlík.
Spotřeba nebezpečně roste
Miliardová populace a rychlý průmyslový růst si od čínské energetiky doslova vynucují stále více energie. Čína v současné době spotřebuje odhadem 10 % veškeré světové energie, v přepočtu na jednoho obyvatele však desetkrát méně než Spojené státy. Stoupající životní úroveň obyvatel Číny je proto děsivou noční můrou světových odborníků na energetiku i ekologii. Již nyní je Čína největším světovým „žroutem“ uhlí a zároveň druhým největším spotřebitelem ropy. Její stále vzrůstající hlad po surovinách se začíná nepříjemně dotýkat světového trhu a ovlivňovat jeho ceny. Přestože vlastní automobil má odhadem jen 2,5 % lidí v zemi, bude doprava podle odborníků z čínského Státního úřadu pro ochranu životního prostředí letos odpovědna za celé tři čtvrtiny veškerého znečištění vzduchu. Již nyní se sedm z deseti nejznečištěnějších měst na světě najde právě v Číně.
Kde vzít bezpečnou energii?
Vědci proto bijí na poplach a usilovně se zamýšlejí nad řešením celé situace. Zdá se však, že již našli odpovídající řešení.
„Čína má mít podle státní koncepce do roku 2050 kapacitu 300 gigawattů elektřiny z jádra – tedy padesátkrát tolik co nyní. V takovém případě si nemůžeme dovolit průšvihy typu Three Mile Island (1979) nebo Černobyl (1986). Potřebujeme nový bezpečnější reaktor,“ řekl Wang Dazhong z Institutu jaderné energie univerzity Tsinghua.
Průkopníci nových reaktorů PBMR (modulární reaktor s kuličkovým keramickým palivem) tvrdí, že právě tento typ reaktoru nabídne zemi vycházejícího slunce levnou, bezpečnou a snadno dostupnou energii. PBMR reaktory totiž hlavní požadavky čínských i světových odborníků umí splnit. Jejich největší předností je bezpečnost, vycházející z fyzikálních zákonitostí. U těchto reaktorů se ani při výpadku všech přídavných zařízení nemůže stát, že by nádoba reaktoru praskla, explodovala nebo se roztavila. Je naopak navržena tak, aby teplo nejen nehromadila, ale dokonce přímo ztrácela. Díky použití netečných plynů v chladícím systému zde nehrozí ani hromadění páry. Reaktor pracuje za vyšší teploty, čímž se automaticky zvyšuje jeho účinnost.
První vlaštovka
Univerzita Tsinghua, známá svými vazbami na Technologický institut v americkém Massachusetts (MIT), již několik let na předměstí Pekingu úspěšně provozuje zkušební PBMR reaktor o výkonu 10 MW. Desítky jejich pokusů potvrdily domněnku amerického chemika Farringtona Danilese, který radil použít v reaktorech uranové palivo uzavřené v keramických kuličkách („pebbles“, odtud Pebble Bed Modular Reactor) a na chlazení netečné plyny jako například helium. Tento typ reaktorů může podle Danielese způsobit v jaderné energetice doslova revoluci.
Reaktor jako stavebnice
Nedávno čínský energetický gigant Huaneng oznámil, že se chystá vybudovat do roku 2010 vysokoteplotní reaktor PBMR. Pokud se jeho plány podaří splnit, a není důvod tomu nevěřit, stane se 195 megawattová elektrárna (desetina výkonu Temelína) prvním PBMR reaktorem v komerčním provozu.
Oproti konvenčním reaktorům jsou PBMR velikostí asi pětinové a skládají se z jednotlivých dílů, tedy něco jako obrovské Lego. To zkracuje dobu jejich stavby a velmi výrazně to snižuje cenu. „Odlehlé regiony si budou moci objednat jeden malý reaktorek a přídavné zařízení. Pokud jim zájem o energii poroste, budou moci přidávat do systému další a další reaktory,“ vysvětluje Frank Wu ze státní firmy Čínské jaderné inženýrství a výstavba (CNEC). Mnohé čínské regiony by se tak vyhnuly velkému zadlužení.
Konsorcium tvořené výrobcem energie Huaneng, pekingskou univerzitou Tsinghua a státní firmou CNEC si ke stavbě vybralo lokalitu u města Weihai na zalidněném severovýchodním pobřeží čínské provincie Shandong. Podle plánů společnosti by stavba mohla začít již v roce 2007.
Moderní PBMR reaktory (modulární reaktor s kuličkovým keramickým palivem)
Jako palivo v něm poslouží kuličky vysoce obohaceného uranu uzavřené v koulích z grafitu – chladí se heliem. To ohřívá další teplonosné médium, které pak roztáčí lopatky obyčejné turbíny.
Současné grafitové koule velikosti tenisového míčku se svým objemem hodí spíše pro velké reaktory s nepřetržitým doplňováním paliva. Podle holandských vědců, kteří nyní pracují na vývoji malých reaktorů NEREUS, by ale miniaturní palivové kuličky mohly pro vývoj reaktorů znamenat v budoucnu totéž, co mikroprocesory pro odvětví počítačové techniky.
Jak se vyznat v jaderných reaktorech
– Generace I: Prototypy komerčních reaktorů z 50. a 60. let
– Generace II: Reaktory postavené v 70. a 80. letech, nyní tvoří páteř jaderné energetiky. Nejběžnějšími typy jsou lehkovodní reaktory (např. VVER v Temelíně) a těžkovodní reaktory (např. CANDU používaný v Kanadě).
– Generace III: Někdy označované jako „pokročilé reaktory“, vznikají od 90. let minulého století. Od roku 1996 fungují například v Japonsku. Do této kategorie spadá i nový reaktor EPR ve Finsku. Ve Spojených státech zas získal licenci reaktor AP-600 od Westinghouse Company, žádná nová elektrárna se tam ale zatím nestaví.
– Generace III+: S uvedením do provozu se počítá kolem roku 2010, zatím se vyvíjejí nebo jsou už ve schvalovacím řízení. Patří sem především reaktory s kuličkovým keramickým palivem PBMR (s výstavbou počítá právě Čína) a americký AP-1000.
– Generace IV: Plán na jejich postupné nasazování je rozvržen až do roku 2030. Místo tradiční vody bude většina z nich chlazena látkami, které umožní provoz s mnohem vyšší teplotou a tím i účinností. Do pomyslného žebříčku šesti těch nejnadějnějších se dostal rychlý reaktor chlazený plynem, tekutým sodíkem, tekutým olovem, reaktor chlazený tekutou solí, vysokoteplotní reaktor chlazený vodou či heliem. Všechny jmenované typy pracují s mnohem vyššími teplotami než dnešní reaktory: zatímco v současnosti je běžná provozní teplota v lehkovodních reaktorech do 330°C, u reaktorů IV. generace se pohybuje od 510° do 1000° C.
Spojené státy, Kanada, Francie, Japonsko a Velká Británie podepsaly letos v únoru dohodu o společném postupu ve vývoji všech šesti typů a slíbily si otevřenou výměnu technických informací. I další země usilovně pracují na rozvoji nových reaktorových technologií. Například Indie je průkopníkem ve využívání thoria jako jaderného paliva. Reaktory IV. generace by v budoucnu měly začít nahrazovat své dosluhující „kolegy“ ze 70. a 80. let 20. století.
Přehrada Tři soutěsky
· Výstavba přehrady započala roku 1993 a bude stát neuvěřitelných 70 miliard dolarů.
· Základním prvkem vodního díla je gravitační betonová hráz vysoká 185 m (základová spára je pod úrovní mořské hladiny), široká 126 m a dlouhá 1725 m. Včetně bočních hrází a ohraničení rejd plavebních komor bude délka hráze až 2 335 m.
· Maximální rozdíl hladin dosáhne 113 m a bude využit 26 turbinami o celkovém výkonu 18 200 MW. Bude se tedy jednat o nejvýkonnější vodní elektrárnu na světě.
· Celkový objem zadržené vody dosáhne 39 300 mil. m3, takže by se do ní vešlo zhruba 130 lipenských přehrad.
· Na její výstavbu se spotřebovala doslova hora 27,15 milionu kubických metrů cementu a 281 000 tun oceli, což představuje vlak o 5600 vagonech.
· Dokončení přehrady je plánováno na rok 2009.
