Maličké reaktory pro velkou zemi
Brazílie spouští projekt inovativního mikroreaktoru o výkonu až 5 MW využívající technologii inspirovanou vesmírnými systémy. Vyvíjí malé nezávislé zařízení, které by mělo zvládat dlouhodobý provoz bez doplňování paliva a bez emisí skleníkových plynů.
Brazilská národní komise pro jadernou energii (CNEN) vede iniciativu v tříletém programu, který má ověřit technologickou proveditelnost jaderného tepelného reaktoru kompaktních rozměrů o výkonu 3 až 5 MW. Program má demonstrovat domácí schopnosti v navrhování modulárního systému schopného provozu po dobu 10 let bez doplňování paliva, s umístěním v lodním kontejneru.
Tento typ technologie mikroreaktoru (s výkonem do 20 MW) se na rozdíl od malých modulárních reaktorů (výkon až do 300 MW) vyznačuje schopností přepravy a rychlého nasazení na místě. Měl by zajišťovat zásobování elektřinou odlehlé oblasti, nemocnice nebo průmyslová zařízení, a snížit dosavadní závislost na dieselových generátorech. Systém umožní digitální dálkové ovládání a integraci s místními energetickými mikrosítěmi, které mohou kombinovat solární, větrnou a jadernou energii, což zajišťuje stabilitu dodávek, zejména v místech s přerušovaným napájením.
Projekt spojuje veřejné a soukromé subjekty, včetně Ministerstva vědy, technologií a inovací, společností Núcleo Brasil Energia, Diamante Energia, Terminus, brazilského námořnictva, Institutu pro energetický a jaderný výzkum (IPEN) a Institutu jaderného inženýrství (IEN). Jaderné palivo a specializované inženýrské služby bude dodávat společnost Industrias Nucleares do Brasil (INB).
Ke zpomalení neutronů během jaderného štěpení budou mikroreaktory využívat grafit nebo beryllium místo ohřáté vody, která se používá v tradičních reaktorech. Generované teplo může dosahovat až 800 °C a bude přenášeno tepelnými trubicemi s čistým sodíkem. Toto řešení eliminuje potřebu přetlakování a zvyšuje provozní bezpečnost. Druhá varianta – řízené štěpení, bude využívat karbid boru, vysoce tvrdý keramický materiál. Projekt zahrnuje konstrukci ocelového kontejnmentu, který izoluje reaktor v případě poruchy, nízký provozní výkon a absence chladiv usnadňují chlazení během odstávek. Díky tomu jsou mikroreaktory bezpečnější než tradiční velké reaktory.
Práce zahrnuje vývoj slitin na bázi uranu, berylia a niobu s využitím aditivní výroby pro dosažení vysoké úrovně přesnosti a výkonu. Jedním z klíčových prvků je chladivo v tepelných trubicích, kdy se analyzují různé možnosti, jako je sodík, nebo eutektická slitina sodíku a draslíku kvůli tepelné vodivosti a širokému provoznímu rozsahu. Pro přeměnu tepelné energie na elektřinu studují účastníci projektu dva systémy: uzavřený Braytonův cyklus s využitím helia (nebo oxidu uhličitého) a mikroturbíny, a Stirlingův cyklus založený na pístu poháněném cyklicky zahřívaným plynem.
Mezi klíčové výzvy patří adaptace předpisů původně navržených pro velká zařízení, náklady, škálovatelnost, bezpečnost a ověření dlouhodobé spolehlivosti pasivního chladicího systému.
Aktuální úroveň technologické připravenosti projektu je TRL 3 (matematické modelování a předběžné studie ve fázi laboratorních testů) s cílem dosáhnout do roku 2027 fáze TRL 6, kde lze provést demonstraci a ověřit kritické funkce v reálném prostředí. Na závěr tříletého programu plánují účastníci představit klíčové funkční technologie a zahájit certifikaci u regulačních orgánů. První bloky by mohly být spuštěny do 8 až 10 let.
Jan Přikryl
Foto: CPG, Diamante Energia
38
