Jaderné elektrárny nechtějí do důchodu. Svět, včetně Česka, spoléhá na prodloužení jejich provozu o desítky let

Významná část provozovaných jaderných elektráren na světě byla postavena v 70. až 90. letech minulého století. Právě teď se blíží ke konci své předpokládané životnosti nebo původní doby licence. Podle údajů Mezinárodní agentury pro atomovou energii již zhruba třetina všech bloků překročila 40 let provozu. To navíc v situaci, kdy Mezinárodní energetická agentura odhaduje, že globální poptávka po elektřině do poloviny století stoupne na více než dvojnásobek. Kvůli energeticky náročným datovým centrům pro umělou inteligenci, tlaku na větší využívání tepelných čerpadel místo plynu i rozšiřování elektromobility.

Současně se ukazuje, že stavět nové jaderné bloky v západních zemích je stále složitější. Právě proto se do popředí dostává jiné řešení – prodlužování životnosti stávajících elektráren. Oproti výstavbě nových reaktorů jde o rychlejší a podle studií OECD výrazně levnější cestu, jak udržet stabilní výrobu bezemisní elektřiny.

Ne každý je však přesvědčen o obnově starých jaderných elektráren. „První otázka zní: Opravdu je potřebujeme? Opravdu se ta poptávka po elektřině naplní? A pokud ano, je tohle správná cesta?“ uvedl před časem Paul Dorfman z University of Sussex. Argumentuje tím, že typ reaktorů, jejichž provoz se nyní prodlužuje, by se dnes už vůbec nestavěl. „Snažíte se znovu nastartovat starý Ford, zatímco to, co skutečně potřebujete, je elektromobil.“

Česko není v úsilí prodloužit životnost svých elektráren výjimkou. Letos v dubnu ČEZ oznámil, že připravuje jadernou elektrárnu Dukovany na 80 let provozu, tedy do roku 2065 až 2067. Dosud se přitom počítalo s tím, že zvládnou šest desetiletí. Novější Temelín, připojený k síti po roce 2000, má podle současných plánů fungovat minimálně 60 let, ale i v tomto případě se uvažuje o prodloužení. Není to však automatické. Každá elektrárna musí pravidelně každých deset let procházet náročným bezpečnostním hodnocením u jaderného dozoru, přičemž požadavky mezinárodních institucí se neustále zpřísňují.

Štít proti neutronům

Klíčem k dlouhověkosti je stav reaktorové nádoby, což je několik desítek centimetrů silný ocelový „kotel“, v němž probíhá štěpná reakce. Jde o jedinou součást elektrárny, kterou prakticky nelze vyměnit. Její kondice tedy v zásadě omezuje životnost celého bloku. Data z monitoringu, který se v Dukovanech pravidelně provádí, jsou však optimistická. „Saháme daleko za 80 let, spíš ke 100 letům zbytkové životnosti nádob,“ říká člen představenstva ČEZ Bohdan Zronek, který šéfuje divizi jaderné energetiky. Český průmysl má navíc v záloze omlazovací kúru v podobě žíhání, které dokáže životnost oceli prodloužit o další dekády. Škoda JS, kde nádoby pro dukovanské bloky vyrobili, už tuto metodu využila ve dvou elektrárnách v Rusku a Arménii. V Dukovanech však podle aktuálních propočtů nebude potřeba.

Důvodem, proč jsou dukovanské nádoby v tak dobré kondici, je i specifické know‑how v oblasti uspořádání palivových souborů. „Snažíme se palivo v reaktoru skládat tak, abychom nádobu co nejvíce šetřili. Nové palivo umisťujeme do středu, zatímco po okrajích aktivní zóny využíváme částečně vyhořelé soubory. Většina neutronů se tak zachytí v souborech na periferii a neprochází stěnami nádoby,“ vysvětluje Zronek. Ve srovnání s původním projektem je díky tomu tok neutronů dopadajících na stěny nádoby zhruba poloviční.

Zbytek elektrárny prochází kontinuální obměnou. Už v minulých letech proběhla rozsáhlá obměna a modernizace řady důležitých zařízení, jako jsou turbíny, kondenzátory, čerpadla či systémy kontroly řízení. Výkon jednotlivých bloků se díky tomu zvýšil z původních 440 megawattů na současných zhruba 512. Aktuálně se během plánovaných odstávek provádějí kontroly a čištění parogenerátorů. ČEZ v tomto případě sází na metodu čištění vyvinutou ve spolupráci s firmami Framatome a Škoda JS. Ačkoliv studie potvrdily, že i výměna celých parogenerátorů by byla technicky i ekonomicky průchodná, ČEZ by chtěl udržet ty původní v bezchybném stavu.

Současně firma připravuje jednu z největších modernizací v historii Dukovan: obnovu strojoven a sekundárního okruhu, která má zahrnovat možné výměny klíčových částí turbín, čerpadel a dalších zařízení. Strategie ČEZ se soustřeďuje na to, aby do sebe jednotlivé investice logicky zapadaly. „Když vyměníte turbínu a budete mít nové lopatky, které vám díky lepší účinnosti dají trochu víc výkonu, tak nemůžete narazit na to, že buď nepřivedete dost páry, nebo neodvedete výkon přes transformátory,“ říká Zronek. Vlastní práce na této modernizaci mají začít v roce 2030.

Reaktory pod mikroskopem

Vznikla také iniciativa Life after 60 a řada dalších programů, kde vědci z celého světa zkoumají vlastnosti stárnoucích materiálů. Analyzují například takzvané svědečné vzorky: malé kusy stejné oceli, jaká byla použita při výrobě reaktorové nádoby, uložené přímo uvnitř reaktoru. Po letech provozu se vyjmou, rozřežou a podrobují extrémním testům v laboratořích, kde se simuluje prudké ochlazení nebo tlakové rázy. Podobně detailně se sleduje i beton kontejnmentů, izolace kabelů nebo potrubí primárního okruhu, které desítky let čelí kombinaci vysokých teplot, radiace a chemicky agresivního prostředí.

Důležitou roli v programu hrají i „autopsie“ odstavených elektráren. Když je některý starší blok definitivně uzavřen, stává se cenným zdrojem dat pro celý obor. Například ve španělské elektrárně Zorita mezinárodní týmy vyřezávaly části potrubí, betonu nebo kovových konstrukcí, které pak putovaly do laboratoří v několika zemích. V některých případech vědci analyzují mikroskopické změny v materiálu pomocí elektronových mikroskopů schopných rozlišit deformace na atomární úrovni. Reálná data jsou pro regulátory mnohem cennější než teoretické modely, protože ukazují, jak se materiály skutečně chovají po čtyřech či pěti dekádách provozu.

Do projektu jsou zapojené americké národní laboratoře, Mezinárodní agentura pro atomovou energii i evropské energetické společnosti včetně francouzské EDF nebo ČEZ. České firmy a výzkumné instituce jako ÚJV Řež mají silnou pozici hlavně v oblasti sledování křehnutí reaktorových nádob, kde navazují ještě na zkušenosti z dob československého jaderného programu. Významnou roli hraje také organizace EPRI, která sdružuje provozovatele elektráren z více než třiceti zemí a umožňuje sdílení výsledků. Bez této spolupráce by byl podobný výzkum nefinancovatelný, mnohé materiálové testy trvají roky a stojí miliony dolarů.

Dosavadní závěry jsou pro provozovatele povzbudivé, americký regulátor už na základě toho několika blokům povolil provoz až do osmdesáti let. Výzkum zatím nenarazil na technický problém, který by dlouhodobý provoz vylučoval. Současně ale platí, že elektrárny v dnešní podobě se technologicky odlišují od svého původního stavu. Staré analogové systémy postupně nahrazuje digitální řízení, přibývají husté sítě senzorů a pokročilé diagnostické metody schopné odhalit mikroskopické změny materiálu dříve, než se projeví v provozu.

Podobným směrem jdou i další země. Finská elektrárna Loviisa Nuclear Power Plant získala v roce 2023 novou licenci až do roku 2050, což u prvního bloku spuštěného v roce 1977 znamená více než 70 let provozu. Jde přitom o reaktory sovětského typu VVER‑440, tedy technologicky blízké českým Dukovanům. Regulátor podmínil prodloužení rozsáhlými modernizacemi a bezpečnostními investicemi v řádu miliardy eur.

Francouzská EDF počítá s tím, že velká část tamního jaderného parku bude po modernizacích schopna fungovat nejméně 60 let, přičemž právě dlouhodobý provoz stávajících bloků má být jedním z pilířů francouzské energetiky v příštích dekádách.

Belgie už rozhodla o desetiletém prodloužení provozu bloků Doel 4 a Tihange 3 a zároveň jedná o dalších možnostech zachování jaderné výroby i po roce 2035. Na podobné cestě jsou také státy provozující reaktory VVER‑440 stejné generace jako Dukovany, tedy Maďarsko s elektrárnou Paks a Slovensko s elektrárnami Mochovce a Jaslovské Bohunice. O dlouhodobém provozu svých bloků diskutuje i Švýcarsko.

Změna plánu může nastat

Podle Zronka je prodloužení životnosti dukovanských bloků až na 80 let technicky i ekonomicky průběžně přehodnocovaným projektem. S analýzami se začalo už před více než pěti lety. Firma podle něj pracuje se standardním modelem čisté současné hodnoty, který zahrnuje investiční i provozní náklady, očekávanou inflaci i budoucí ceny elektřiny. Zahrnují se i možná rizika. „Každý rok musíme tento technicko‑ekonomický model znovu přehodnotit, podívat se, zda stále dává smysl,“ popisuje Zronek.

Ekonomika dlouhodobého provozu podle něj stojí především na tom, že většina původních investic do elektrárny už byla splacena. Náklady se tak soustředí hlavně na modernizace a obnovu zařízení. „Už to není o tom, že stavíte celou elektrárnu, připravujete celou lokalitu. Dělají se jen konkrétní opatření, abyste mohli elektrárnu dál provozovat,“ říká Zronek. Studie OECD ukazují, že elektřina z dlouhodobě provozovaných jaderných elektráren patří mezi nejlevnější zdroje výroby a v řadě srovnání vychází levněji než elektřina z některých obnovitelných zdrojů. Zvlášť pokud se započítají náklady na jejich zapojení do sítě.

ČEZ zároveň připouští, že i u jádra může ekonomická realita časem změnit dnešní plány. Zronek připomíná současnou situaci u uhelných elektráren, jejichž provoz firma kvůli vývoji trhu pravidelně přehodnocuje. „Vstupů do toho výpočtu je spousta a nakonec dnešní krize v Hormuzu zase posunula konec uhlí o pár let,“ říká. Podobná situace teoreticky může nastat i u jádra, ale zatím tomu nic nenasvědčuje. Naopak současné výhledy cen elektřiny a očekávaný vývoj energetického mixu podle něj podporují scénář osmdesátiletého provozu Dukovan.

Investičně přitom podle Zronka nejde o dramaticky dražší variantu oproti dnešnímu stavu. Skupina nyní investuje do obou svých jaderných elektráren v průměru sedm až osm miliard korun ročně plus náklady na palivo. Podobná úroveň by měla zůstat zachována i v dalších dekádách. „Ten investiční program, tak jak ho známe, by měl být řádově stejný, neměl by se ani výrazně zvyšovat, ani výrazně klesat,“ uvádí. Firma se zároveň snaží modernizace rozložit do pravidelných odstávek tak, aby se vyhnula dlouhému odstavení celého bloku. „Mnohem lépe nám vychází udělat v etapách při každé odstávce část toho balíku prací, ale vyhneme se odstávce, která by trvala rok,“ vysvětluje.

Právě průběžný model modernizace považuje ČEZ v podmínkách ČR za ekonomicky efektivnější než například francouzský přístup, kde se rozsáhlé úpravy koncentrují do velkých desetiletých odstávek. České elektrárny podle Zronka investují kontinuálně podle aktuálního stavu jednotlivých technologií. Zronek zároveň připomíná, že pochybnosti o ekonomice jaderných projektů provázejí českou energetiku dlouhodobě. „Když se před čtvrtstoletím spouštěl Temelín, říkala řada oponentů, že se to nikdy nezaplatí. Dnes je to naše vlajková loď, která generuje zisk,“ říká Zronek.

Energetika

Stáhněte si přílohu v PDF

V Dukovanech personál omládl

Starší bloky i nové reaktory vedle sebe podle Zronka nepřinesou provozní problém. Původně panovaly obavy z dostatečného přísunu vody na chlazení reaktorů, nicméně i environmentální posouzení EIA s paralelním provozem počítá. Nové bloky v Dukovanech mají využívat hybridní chlazení, které snižuje spotřebu vody v chladicích věžích. Na stávajících blocích současně probíhá dlouhodobý program úspor chladicí vody. „V prvních letech provozu elektrárny jsme spotřebovávali o několik desítek procent víc vody než dnes,“ říká Zronek.

Vedle technických otázek se zásadním tématem stávají také lidské kapacity. Zronek popisuje, že v Dukovanech už klíčová generační obměna proběhla. Většina zaměstnanců, kteří byli v polovině 80. let u spuštění elektrárny, již odešla během posledních let do důchodu. Personál tu omládl, věkový průměr dosahuje nyní zhruba 41 let, zatímco v Temelíně je to přes 42 let. „Během posledních let jsme nabírali do provozu jaderných elektráren zhruba 250 lidí ročně, teď můžeme trochu zvolnit. Postupně ale začneme přijímat lidi do přípravy pro nové bloky v Dukovanech, případně i pro plánované malé modulární reaktory,“ říká Zronek.

Budoucí provoz nových bloků může vyžadovat zhruba 1500 pracovníků a příprava klíčových profesí trvá roky, například u směnového inženýra až 8,5 roku. Provozní část má zůstat převážně česká; hlavně kvůli tomu, že pracovním jazykem je čeština. Naopak u výstavby připouští Zronek výraznější mezinárodní zapojení, jak ukazují i zkušenosti z jiných energetických projektů v Česku.

Článek byl publikován ve speciální příloze HN Energetika.