Elektroenergetika ČR se bez nových flexibilních jaderných bloků neobejde

Úvod

Současná situace v tendru na dodavatele nového jaderného bloku JEDU5 je taková, že dne 21. 6. 2021 Senát vrátil Sněmovně návrh zákona „lex Dukovany“, protože chce posílit bezpečnostní záruky při výběru dodavatelů stavby nového bloku Jaderné elektrárny Dukovany. Úpravy vyplývají z červnových dohod mezi vládou a opozicí. Ministr průmyslu a obchodu Karel Havlíček (za ANO) s nimi souhlasil. Změny bude muset znovu posoudit Sněmovna.

Zákon ve sněmovní verzi počítá s tím, že stát pro přístavbu dukovanské elektrárny (bloku JEDU 5) nebude moci využít nabídky firem z Ruska nebo z Číny. Pro výstavbu bude možné využít pouze technologie od dodavatelů ze států, které přistoupily k mezinárodní dohodě o vládních zakázkách z roku 1996. Rusko a Čína mezi tyto státy nepatří.

Obsahově technicky článek nepřímo navazuje na předcházející z roku 2018 publikovaný v číslech 8-9, 10/2018 ve dvou částech, s názvem: Blahodárný vliv jaderných elektráren na provoz elektrizační soustavy. Článek se věnoval možnostem odběru tepla z jaderného bloku pro dálkové vytápění soustav SCZT a odpovídal tehdejší situaci, kdy se po zrušení tendru na nové jaderné bloky JETE 3,4 (v březnu 2014) nevědělo, zda a kdy se vyhlásí nové výběrové řízení, tak jak to určuje stále platná Strategická energetická koncepce (SEK) z roku 2015. V roce 2019 však rozhodla vláda, že bude vypsáno VŘ na nový blok o výkonu maximálně 1 200 MW, nikoliv však v Temelíně, ale v lokalitě Dukovany. V letošním roce byl z připravovaného tendru nejdříve vyřazen z bezpečnostních důvodů čínský zájemce CGN, a po odhalení kauzy Vrbětice byl v dubnu vyřazen i ruský ROSATOM.

V současnosti byl rozeslán Bezpečnostní dotazník pouze třem zájemcům o účast, a to:
– francouzské společnosti EDF s blokem EPR(1650) -> EPR1200,
– americké společnosti WESTINGHOUSE s blokem AP1000,
– korejské společnosti KHNP s blokem APR1400 -> APR1000.

Pro elektroenergetiky je evidentní, že nebudou-li do ES připojeny velké systémové bloky, bude soustava bez přirozené setrvačnosti velkých točivých strojů „měkká“, a tedy náchylná k nestabilitě, a to zejména vzhledem k realizované a vzrůstající instalaci výkonů OZE (především fotovoltaických FVE, a větrných VtE). Elektrizační soustava ES ČR se neobejde bez „páteřní“ (přenosové) soustavy a je jen otázkou budoucího rozvoje, zda bude k „páteřní“ soustavě elektricky připojeno 60 či 50 % zdrojů vyrábějících elektrickou energii.

Je dobré poznamenat, že státní orgány (vláda, MPO) a budoucí provozovatel nového bloku JEDU5 (společnost ČEZ) nemají zájem o využívání jaderného tepla pro vytápění SCZT (nabízí se přirozeně teplo z JEDU5 pro vytápění SCZT Brno), jak o tom autor psal v roce 2018. Proto v současnosti je autor přesvědčen, že flexibilní bloky EPR by problém řešily regulací tepelného výkonu reaktoru EPR 1200, nikoliv odběrem tepla ve formě odběru páry z turbíny JE.

Úkolem udržovat stabilitu ES ČR a bezpečnostLiteratura: Použité literární zdroje a dokumenty jsou k dispozici v redakci časopisu ELEKTRO dodávky elektrické energie spotřebitelům je ze zákona úkolem operátora přenosové soustavy (OPS/OTS), tedy společnosti ČEPS. Na nižších napěťových úrovních pak tuto úlohu zajišťují operátoři distribučních soustav (ODS), kterými jsou ČEZ Distribuce, EG.D. (dříve E.ON Distribuce) a PRE Distribuce.

V článku jsou specifikována kritéria, podle kterých by pro ČR byl nejvhodnější francouzský blok EPR(1650), resp. vzhledem k omezení výkonu jeho nová menší verze EPR1200. Jednou z velkých výhod bloků EPR od společnosti EDF je jejich vysoká provozní flexibilita. Je dobré zmínit nutné modulováni výkonu (flexibilitu) jaderných reaktorů ve Francii s ohledem na dominantní podíl jaderných reaktorů v celé dodávce elektřiny a rostoucí požadavky na flexibilitu s růstem podílu OZE. Ve Francii flexibilitu zajišťují hydroelektrárny společně s jádrem, na lokální úrovni pak stále ještě několik plynových a jedna-dvě uhelné elektrárny. Bruselská asociace FORATOM uvádí, že Francie je schopna zvýšit či snížit výkon všech svých jaderných elektráren o 21 tisíc megawattů za méně než půl hodiny. Bloky EPR jsou jako jediné z nabízených bloků v referenčních elektrárnách připojeny do Evropské elektrizační síti ENTSO-E a musí tedy plnit veškeré provozní předpisy ENTSO-E, stejně jako elektrárny v Česku (dosud jsou to však převážně elektrárny uhelné a minoritně plynové – PPC EPC 880 MW).

1. Vztah mezi bloky EPR(1650), EPR2 a EPR1200

Nejprve je potřeba objasnit vztah mezi EPR(1650), EPR1200 a EPR2:
– EPR(1650): je francouzská technologie poskytující vyšší výstupní výkon. Dva bloky jsou v provozu v Taishanu, jeden blok je uváděn do provozu na finské Olkiluoto 3 (OL3, projekt Areva) a francouzské Flamanville 3 (FL3), a dva bloky jsou ve výstavbě na britské Hinkley Point C (HPC). Stejný blok se připravuje k výstavbě na britské Sizewell C (SZC).
– EPR2: je optimalizovaná konfigurace EPR(1650), která integruje poznatky získané z projektů EPR a EPR1200. Na základě bloků EPR2 je v současnosti plánována pro obnovu „jaderné flotily“ ve Francii.
– EPR1200: je adaptace technologie EPR2 na výstupní výkon 1 200 MWe, aby oslovila mezinárodní trh střední velikosti a vyhověla požadavku pro blok Dukovany.

K vazbě EPR versus EPR2 je dobré zdůraznit a upřesnit to, že prozatím je EPR2 určen pouze pro obnovu francouzské „jaderné flotily“. EPR Sizewell C bude úplnou replikací projektu Hinkley Point C (design, průmyslové schéma a dodavatelský řetězec), aby se minimalizovalo riziko projektu, aby bylo možné implementovat model financování typu RAB (Regulated Asset Base, Regulovaný základ aktiv). Jaký model financování bude zvolen – „typu RAB“ nebo „RAB či jemu podobný“ – není zatím úplně jasné.

Také pro Polsko je navrhovanou technologií EPR.

Pokud jde o EPR1200 je třeba zdůraznit, že
– EPR1200 replikuje stejnou bezpečnostní filozofii jako technologie EPR a používá osvědčené technologické vybavení,

(A) buď identické zařízení (obecně jde o „chladící smyčky“ – konkrétně parní generátory, primární čerpadla, architektura systému, palivové články z EPR),
(B) nebo stejnou technologii s přizpůsobeným dimenzováním (tlaková nádoba reaktoru).

Hlavní úpravy jsou:
(i) snížený počet „smyček“ (3 místo 4),
(ii) přizpůsobená velikost tlakové nádoby reaktoru,
(iii) rozložení a struktura budovy reaktoru.

Proto společnost EDF považuje blok EPR1200 za založený na osvědčené technologii, na rozdíl od některých konkurenčních projektů.
– EPR1200 je konfigurace technologie EPR s výkonem 1 200 MWe, která přináší některá vylepšení designu optimalizovaného EPR2.
– Pokud jde o konkurenční korejský KHNP reaktor APR1000, chápání společnosti EDF o zajištění jeho jaderné bezpečnosti je zcela odlišné. EDF je přesvědčena, že „nový nabízený“ blok musí obsahovat nové vybavení, jako je zejména lapač koria, vnitřní kontejment (IC, Inner Containment), vnější kontejment proti srážce s letadlem (celkově ve struktuře dvojitého kontejmentu, nebo v adekvátním konstrukčním řešení /PSC s vložkou a RC, PreStressed Concrete with liner Reinforced Concrete/), principy redundance a rozmanitosti, pasivní systém nouzového chlazení parogenerátorů tak, aby byly splněny evropské bezpečnostní požadavky. EPR1200 komplexní dvojitý kontejment nejspíš mít nebude, ale z bezpečnostního hlediska bude mít plnohodnotnou náhradu, která bude konstrukčně a montážně jednodušší a ekonomicky efektivnější.

Je také dobré si povšimnout, že situace v oblasti licencí bloků EPR1200 a APR1000 je rovněž odlišná:
– francouzský blok EPR již byl licencován ve čtyřech zemích, včetně tří vEvropě (Francie, Velká Británie a Finsko v Evropě a Čína),
– zatímco korejský APR1000 získá certifikaci EUR (European Utilities’ requirements) až v roce 2022, což je sice dobré, ale není to tak přísné jako získání licence od národního bezpečnostního orgánu v dané zemi v Evropě. Větší reaktor APR1400 má licence v Koreji a v SAE a má certifikaci EUR. Přezkum podle EUR je uznáván jako obecná certifikace, ale není uznáván jako plnohodnotný formální proces licencování.

Odpovědi na vybrané konkrétní otázky, jsou následující:

1. Má blok EPR1200 reaktor s jiným řešením smyček?
Uspořádání reaktoru bude přizpůsobeno sníženému počtu smyček (důležitý konstrukční parametr – úhel každé smyčky ve vodorovném řezu bude definován s ohledem na optimalizaci konfigurace tří smyček, řešení je možné „nesymetrické“ – odvozené z reaktoru EPR, nebo symetrické).

2. Má blok EPR1200 reaktor s jiným hlavním cirkulačním potrubím (Main Circulation Pipeline), jinými průměry a ohyby potrubí?
Design každé smyčky bude co nejvíce shodný s blokem EPR2. Zejména parogenerátory a primární čerpadla a zařízení pro vstup a výstup médií (U-leg) budou stejné jako u EPR2. Připojovací vstupní příruby se budou samozřejmě lišit počtem - pro 4 smyčkový EPR je po obvodu celkem 8 přírub, z toho 4 vstupní a 4 výstupní. Pro 3 smyčkový EPR1200 bude celkem 6 přírub (3 + 3). Pokud jde o hlavní potrubí chladicí kapaliny, průměr bude stejný a délka a ohyby budou přizpůsobeny rozložení tří smyček.

3. Jak lze popsat tlakovou nádobu EPR1200 reaktoru?
Technologie tlakové nádoby reaktoru TNR bude přizpůsobená průměrem a uspořádáním pro výstupní výkon 1 200 MWe a pro snížený počet smyček. Přesné údaje nelze nyní specifikovat, protože probíhají výpočty. K návrhu tlakové nádoby EPR1200 se používají stávající výpočtové metody a procesy kvalifikace, čímž se značně sníží rizika tohoto návrhu a urychlí se kvalifikace tlakové nádoby EPR1200.

Lze doplnit i další shrnující poznámky:
– Stavba jednotky EPR v lokalitě OL3 je projektem AREVA, nikoli projektem EDF. EDF nicméně těží z poznatků OL3 (např. použití Aeroball Measurement System – AMS), zejména díky příspěvku své dceřiné společnosti Framatome.
– Reaktor ATMEA1 již není třeba zmiňovat, protože nabídka EDF pro blok Dukovany-5 je založena výhradně na technologii EPR1200.

2. EDF předložila plány na výstavbu 6 nových jaderných reaktorů EPR

EDF předložila v květnu 2021 francouzské vládě nabídku na výstavbu šesti nových evropských tlakových reaktorů (EPR2) ve Francii. Francouzská vláda odložila rozhodnutí o nových jaderných reaktorech až po uvedení projektu Flamanville 3 do provozu (nyní se očekává v letech 2023–2024). EDF přesto požaduje, aby francouzské orgány rozhodly o stavbě nejpozději do konce roku 2022.

EDF si klade za cíl pokračovat v budování nových bloků EPR a zajistit rovněž stavbu malého modulárního reaktoru (SMR) typu NUWARD.

EDF v současné době buduje ve Francii ve Flamanville (Flamanville-3) svůj první blok 1 650 MW EPR. Původně se předpokládalo, že projekt Flamanville bude uveden do provozu v roce 2013 (dokončení stavby koncem roku 2012) za cenu 3,3 miliardy EUR 2005.

V říjnu 2019 společnost EDF revidovala harmonogram výstavby jaderného projektu a kvůli technickým problémům zvýšila odhadované stavební náklady o 1,5 miliardy EUR, celkově již na 12,4 miliardy EUR (3,3 -> 10,9 + 1,5 = 12,4).

V prosinci 2020 společnost EDF vybrala lokalitu Penly v Seine-Maritime (na pobřeží v severozápadní Francii), kde mají být postaveny první dva budoucí bloky EPR2 v případě, že se francouzská vláda rozhodne objednat nové jaderné reaktory tohoto typu.

Ve Francii nyní probíhá intenzivní debata všech zainteresovaných stran ohledně plánu na stavbu šesti nových bloků EPR2, protože jak bylo uvedeno, EDF podala oficiální nabídku Francouzské vládě.

Váha českého tendru na JEDU5 za této situace je dána tím, že poptáváme specifický blok EPR1200 s menším elektrickým výkonem, než má standardní „vlajková“ loď jaderné flotily blok EPR, resp. optimalizovaný blok EPR2.

3. Evropský velký blok EPR 1600 MW podle českých mediálních vyjádření

V českých médiích jsou publikovány různé „odborné“ názory, např.:
... Kdyby naše země měla moře, doporučil bych budovat elektrárny dle francouzských projektů EPR – velký evropský blok 1 600 MW.

Následujícím problémy jsou však prý jen těžko překonatelné:
(1) Komponenty jsou natolik velké, že je do vnitrozemí nelze dopravit.
(2) I proto se pro Dukovany II, ale poté i pro Temelín III a IV uvažuje s bloky maximálně 1 200 MW.

Když se však na první tvrzení (1) podíváme z pohledu reálných rozměrů, tak autor článku tvrdí:
Komponentu o průměru 5 metrů a délce 12 metrů (tuto délku mají právě PG ruského bloku VVER1200) na stavbu dopravíme, ale komponentu o průměru 5 metrů a délce 14 metrů už dopravit nelze.

Což se nedá jednoznačně takto říci, a navíc pokud by komponenta byla „delší“, je možné zvažovat i montáž či svařování přímo na stavbě?

Tvrzení (2) Úvaha a požadavek na bloky maximálně 1 200 MW nebyl nikdy zdůvodňován nemožností dopravy na stavbu, ale nedostatkem vody pro chlazení paralelního provozu stávajících bloků JEDU1,2,3,4.

Je zajímavé, že požadovaný výkon 1 200 MW mají právě ruské bloky VVER1200. Není to tedy náhodou tak, že tímto požadovaným výkonem byl tendr právě „na míru ušit“ pro ruský státní podnik ROSATOM?

Rovněž je v tisku mnohdy publikováno, že z obchodního a technického hlediska by byl nejvhodnější petrohradský projekt VVER 1200, který je v současnosti nejlepší na světě.

Z technického hlediska je překvapující tvrzení, že nějaké velmi složité technické zařízení je bezvýhradně „nejlepší na světě“. Vždy je totiž možné řešit „technický problém“ více způsoby a jejich kvalitativní hodnocení je otázkou výběru relevantních kritérií, provedení příslušných analýz, výpočtů a konkrétního konstrukčního řešení.

4. Hmotnosti hlavních komponent NJZ – JEDU 5

V rámci připravovaného výběrového řízení nového jaderného zdroje (NJZ) je nutné s předstihem řešit transport nadrozměrných a těžkých komponent (NTK) technologického zařízení nového bloku elektrárny Dukovany (jde zejména o tlakové nádoby reaktoru a parogenerátory). V rámci konzultací Skupiny ČEZ s jednotlivými potencionálními dodavateli NJZ byly „předběžně“ zjištěny základní rozměrové a hmotnostní údaje NTK. Tyto údaje byly analyzovány z hlediska dopravitelnosti pro vodní, silniční a železniční dopravu na místo staveniště a veřejně publikovány.

Stručně lze uvést, že při transportu po železnici komponenty vyšší než 4,8 m a širší než 5 m jsou nepřepravitelné v celé délce trasy od přeložení z vodní cesty na staveniště. Limitní parametry dané tzv. obálkovou komponentou, dopravy NTK po předpoklá dané trase jsou šířka do 9 m, výška do 7,5 m a maximální hmotnost do 750 t.

V provedených dopravních studiích není v prioritních údajích řešena otázka délky komponent, z čehož nepřímo vyplývá, že délka není kritickým dopravním parametrem. Uvedené údaje lze tedy shrnout v následující tabulce 1.

Tab. 1. Dopravní a limitní parametry komponent NJZ pro lokalitu Dukovany

Při řešení transportu TNK byla společností ČEZ prověřována i možnost přepravy dílčích částí na staveniště a jejich následná kompletace až na staveništi. Tato varianta však nepřinesla efekt zjednodušení nebo zásadního zlevnění transportu do Dukovan, přesto však je realizovatelná. Mohlo by se jednat nejspíše o dlouhé komponenty, které by se v nejnepříznivějším případě mohly svařovat na staveništi (např. dlouhé vertikální parogenerátory PG).

Z hlediska bloku EPR1200 lze reálně předpokládat, že rozměry kritické komponenty, tj. tlakové nádoby reaktoru, budou u tohoto „zmenšeného“ bloku přirozeně také menší než u bloků EPR/ EPR2. Přesto i komponenty velkého bloku EPR (verze elektrárny OL3) jsou dopravitelné na staveniště Dukovany, a to dokonce i po nejméně průchodné železnici.

Předpokládaná vodní cesta vede z Hamburku po Labi na místo překládky na silniční speciální těžké přepravní podvozky nedaleko Kolína. Následně po komunikacích I. a II. třídy ze směru od Kutné Hory na Havlíčkův Brod, Jihlavu, Třebíč na staveniště do Dukovan. Určité „rozumně“ akceptovatelné úpravy dopravní infrastruktury budou však muset být provedeny.

Je známo, že v případech, kdy dodavatel „zmenšuje“ svůj standardní a referenční výkon bloku na menší požadovaný, v případě JEDU5 na maximálně 1 200 MWe [KHNP z bloku APR1400 na APR1000, EDF z bloků EPR/EPR2 (1 650 MWe net, 1 770 MWe gross) na EPR1200] není přesně známo konečné konstrukční a materiálové řešení, a tedy nejsou známy ani přesné rozměry a hmotnosti jednotlivých technologických komponent.

V následujících tabulkách 2. a 3. jsou však uvedeny rozměry a hmotnosti komponent bloku EPR (1 600 MWe net, 1 720 MWe gross) pro elektrárnu Olkiluoto OL3 ve Finsku, které mohou sloužit jako přesný odhad pro optimalizovaný blok EPR2, a inženýrský odhad pro EPR1200.

Tab. 2. Hmotnosti hlavních komponent primáru francouzského bloku EPR OL3

Tab. 3. Hmotnosti hlavních komponent sekundáru francouzského bloku EPR OL3

5. Flexibilita jaderných bloků EDF

Pro výběr dodavatele je také nutné analyzovat problém možností flexibilního řízení výkonu bloku, což se podle mínění autora článku neděje, minimálně veřejně s dostupnými informacemi. Z tohoto pohledu je Francie favoritem, protože musí jako člen EU přesně znát a dodržovat pravidla provozování elektráren v rámci propojené Evropské soustavy ENTSO-E.

Francouzi realizují jaderné bloky s provozními režimy: Extended „Load-Follow“ and „Frequency control“ capabilities, které musí vyhovovat požadavkům a nařízením ENTSO-E.

Příklad záznamu flexibilního provozního výkonu pro francouzskou jadernou elektrárnu je uveden na obr. 1, který ilustruje typické variace výkonu v jediném reaktoru (bloku) v elektrárně PWR.

  
Obr. 1. Energie vyrobená jedním reaktorem (výkon 1 300 MW) za 24 hodin v září 2015 v reakci na kolísání poptávky po elektřině a nabídky místních přerušovaných obnovitelných zdrojů
Obr. 2. Plnorozsahový trenažér jaderného bloku Flamanville FL3 EPR

Alternativním řešením řízení výkonu bloku je udržovat konstantní tepelnou energii aktivní zóny reaktoru a odvádět páru z turbíny přes obtokové nebo pojistné ventily do kondenzátoru, do atmosféry, nebo do soustav dálkového vytápění SZT.

Toto řešení má však podle francouzských inženýrů některá omezení: potenciální tepelné znečištění životního prostředí, obavu o porušení integrity kondenzátoru, zhoršená účinnost zařízení atd.

Na rozdíl od francouzských bloků EPR se u bloků JETE VVER-1000 výkon moc nemění, provozní FLEXIBILITA je minimální. Elektrárna JETE měla sice certifikaci na primární (PR) a sekundární regulaci (SR), ale PR už nebyla obnovena (recertifikována).

Důvody proč se za provozu výkony českých JE moc nemění jsou jednak (1) ekonomické, a za druhé (2) technicko-bezpečnostní.

(1) Výběr dodavatele primární regulace PR dělá ČEPS formou „cenového žebříčku“ a pro ČEZ to není dobrý „business“. Menší dosud stále uhelné a plynové bloky dokáží nabídnout nižší cenu.

Dodávka sekundární regulace SR není také „lukrativní“ protože snižuje „koeficient využití“. Přejíždí-li blok v rámci SR na požadovanou hodnotu, tato doba se nepočítá do „času využití“, i když reaktor je na výkonu.

(2) Čeští ČEZáčtí jaderníci nemají rádi změny výkonu, obávají se zvýšeného rizika vzniku poruchy, nemají zájem o „volativní“ vyhořování paliva, mají rádi operátorský provozní klid a stabilitu výkonu reaktorů.

Důvodem by mohla být i skutečnost, že „trénink“ flexibilního provozu na stávajícím simulátoru JETE není plnohodnotně možný.

6. Simulátory a trénink řízení provozu jaderných bloků EPR

Popis této problematiky je dokumentován na Plnorozsahovém simulátoru FSS pro bloky EPR, konkrétně pro elektrárnu Flamanville 3 (FL3).

Simulátor FL3 byl vyvinut, dodán a zprovozněn francouzskou společností CORYS z Grenoblu, která díky 190 plnorozsahovým elektrárenským simulátorům dodaným za posledních 25 let přináší svým zákazníkům nenahraditelné zkušenosti.

Francouzská firma CORYS je špičkovým expertem v simulacích jaderných bloků, společně je vlastněná společnostmi Framatome (50% podíl), EDF (25% podíl) a IFP Training (25% podíl). Po vlastnických změnách (Framatome patří do skupiny EDF) je CORYS nyní 100 % vlastněn EDF.

Autor článku si dovolí poznámku, vyplývající z jeho osobních zkušeností s vývojem Simulátorů (Trenažérů) energetických bloků, že dodávka Simulátoru nového bloku JEDU5 od francouzské firmy CORYS by byla zcela jistě efektivnější, než dodávka od české firmy OSC (dceřiné firmy ČEZ – dosud výhradního dodavatele všech jaderných simulátorů – JEDU, JETE), přestože kromě svých vlastních SW prostředků používá zejména pro modelování a simulaci komponent „jaderného ostrova“ SW prostředky světově renomované americké společnosti GSE Systems.

Výhradní dodavatel simulátorů FSS pro Dukovany a Temelín – česká firma OSC, a. s. – nemá zkušenosti nejen s modelováním a simulací bloků EPR, ale ani se simulací připojení dvou bloků na jednu elektrickou přípojnici, a s připojením do elektrických ostrovů různých velikostí (Infinite power grid, Intermediate power grid, Small power grid).

Na základě projekčních a provozních údajů si autor dále dovoluje tvrdit, že jaderné bloky Temelín VVER1000 zdaleka nejsou provozovány s takovou flexibilitou jako jaderné bloky EPR.

Společnost OSC by musela Simulátor bloku EPR vyvíjet od začátku, tzv. „na zelené louce“ (bez aktuální znalosti výpočtů, technologií a metod řízení bloků EPR).

Pro firmu CORYS by to však byla pouze inženýrská modifikace jimi již dříve vyvinutých Simulátorů pro čínskou elektrárnu Taishan 3, a francouzskou elektrárnu Flamanville 3 (FA3), a již vyvíjeného simulátoru pro elektrárnu Hinkley Point C (HPC).

V této souvislosti je známo, že pro Finskou elektrárnu Olkiluoto 3 (OL3) byla na dodávku simulátoru FSS vlastníkem elektrárny, společností Teollisuuden Voima Oy (TVO), vybrána ve výběrovém řízení externí společnost L-3 MAPPS Power Systems and Simulation.

Firma CORYS používá nejen nelineární dynamické elektrické modely, ale jejich simulátory bloků EPR mají modelované i různé konfigurace elektrizační sítě (nekonečná, střední 45 000 MW, malá 400 MW), do kterých jsou jaderné bloky EPR připojeny.

Implementace těchto modelů externí sítě umožňuje sledovat, monitorovat provozní stavy, a provádět školení a zejména trénink provozních operátorů a manažerů všech úrovní.

Lze tak sledovat a trénovat významný dopad řízení bloku na regulaci napětí a frekvence v závislosti na zvolené konfiguraci bloku a vyvedení elektrického výkonu do ES (jde o přísně sledované přechodné jevy).

Simulátory CORYS umožňují vylepšený trénink pro operátory bloku, elektrárny a elektrické soustavy, během kterého lze chování jaderné elektrárny a akce operátora (předpisy primární a sekundární smyčky, nastavení TurboGenerátoru) zkontrolovat a ověřit.

Autor článku se po mnoho let věnuje vývoji FSS, nejen jaderných, ale i konvenčních elektráren. V minulých letech spolupracoval i se společností CORYS v Grenoblu a proto si dovoluje u plnorozsahových simulátorů CORYS ocenit například implementaci flexibilního provozu bloků EPR v plném rozsahu, která je ilustrována na schématu FSS FA3 - Flamanville 3 (viz obr. 2). Podle názoru EDF s kterým se autor článku ztotožňuje, je použití simulátoru CORYS pro bloky EPR významným nástrojem ke snížení rizik stavby bloku EPR1200.

7. Alternativa bloku EPR2 pro Dukovany

Pokud by česká strana odstoupila od požadavku na maximální blokový výkon 1 200 MWe a připustila až 1 750 MWe (1 670 MWe net, jako tomu bylo před 10 lety ve VŘ na bloky JETE 3, 4), tak by to otvíralo možnost vybrat velký EPR (ten by měl být postaven i v Britské elektrárně Sizewell C), resp. optimalizovaný EPR2 (s tím se zatím počítá až pro obnovu francouzské „jaderné flotily“). Blok EPR v době podpisu smlouvy a/nebo v době před začátkem výstavby JEDU5 již bude mít referenční bloky i v Evropě.

Položme si otázku, co je omezujícím faktorem určující maximální výkon 1 200 MW:
A – elektrická soustava ČR?
ES ČR to není, viz VŘ na bloky JETE 3, 4; a popis v další kapitole 8.

B – dopravitelnost nevětších komponent?
U bloku EPR je to tlaková nádoba: D = 5 m, L = 14 m, hmotnost M = 550 tun – viz kapitola 4.
U bloku EPR1200 bude tlaková nádoba menší.

C – dostatek chladící vody v Dukovanech?
Pokud je to potenciální nedostatek vody pro lokalitu JEDU, tak by mohlo být zajištěno dostatek vody i pro časově delší paralelní provoz JEDU 1, 2, 3, 4 s jedním blokem JEDU 5, aplikací multiaplikačního technického řešení, jež je nazýváno „chladovod“.

„Chladovod“ je „ekonomicky“, nikoliv technicky, vázán na realizaci JEDU5 s odběrem tepla pro vytápění města Brna (asi 40 km). Pro klasický „horkovod“ jsou nutná dvě potrubí, jedno výstupní a druhé vratné (1. aplikace). Projekt „chladovod“ by byl realizován nikoliv dvěma potrubími, ale třemi.

Třetí by bylo pro dodávku chladící vody (2. aplikace) z Brna do Dukovan.

V Brně jsou dokonce tři řeky. Největší je Svratka, odkud vodu odebírá Teplárna Brno – Provoz Staré Brno. Druhou je řeka Svitava, odkud vodu odebírá Teplárna Brno – Provoz Brno Sever. Třetí je malá Ponávka, odkud vodu odebírá Teplárna Brno – Provoz Červený Mlýn. Takže vody je v Brně dostatek i pro paralelní provoz bloků EPR 1750 nebo EPR2.

V koncepci „chladovodu“ by alternativně 3. potrubí bylo používáno jako „akumulátor horké vody“ (3. aplikace). Je spočítané, že při průměru 1,2 m by v potrubí bylo dost horké vody i pro „sezónní akumulaci“ v režimu „léto-zima“ (cca 45 000 m³).

Pokud by byl trvalý nedostatek vody pro chlazení JEDU v řece Jihlavě a zároveň by byl požadavek „akumulovat teplo“ mohlo by se postavit ještě 4.potrubí (4. aplikace).

Pro informaci uvádím citaci jaderného vědce velmi dobře informovaného o dění v jaderné energetice, a především známého autora článků o jaderné energetice – Ing. Vladimíra Wagnera, Ph.D., který dne 22. dubna 2021, v rozhovoru na portálu „oenergetice. cz“ řekl:
… Z tendru, který byl původně připravován jako hledání optima bezpečnostního, technologického a ekonomického, se stal výběr dominantně podle geopolitického a politického klíče.

Zde je třeba připomenout, že omezení výkonu pro Dukovany je dáno limitami dostupného chlazení při souběžném běhu nového a starých bloků. Pokud by se odstoupilo od přípravy tendru s hledáním technologického a ekonomického optima a přistoupilo k politickému výběru, tak je možné toto omezení výkonu nepožadovat. …

  
Obr. 3. Rozvodna Slavětice – levá část schématu, Obr. 4. Rozvodna Sokolnice – pravá část schématu

8. Příklad z nedávné minulosti – NJZ JETE 3,4 a vyvedení výkonu do ES

Údaje jsou z roku 2014, česká ES /PS od té doby spíše posílila. Vyvedení výkonu 1 750 /1 670 MW_net by nebyl problém, ani z lokality JETE, ani JEDU.

(1) Do PS ČR je možné vyvést výkon až 3 bloků o výkonu 1 200 – 1 700 MW

(2) Nutná realizace opatření v přenosové soustavě PS ČR:
– výstavba nových vedení
– rekonstrukce některých Rz 400 kV na vyšší zkratovou odolnost

(3) Připojení „velkých bloků“ (1 700 MW) vyžaduje přijmout technická opatření k omezení zkratových příspěvků bloků JE (limitující jsou 1-fázové zkraty) – týká se nových i stávajících bloků JETE.

Var. I. Posílení PS v případě varianty: JEDU5 = 1 × 1 200 MW
– blokové vedení 400 kV JEDU5 – Rz Slavětice
– rozšíření Rz Slavětice, její rekonstrukce na vyšší zkratovou odolnost 63 /158 kA a doplnění kompenzační tlumivky 165 MVAr
– rekonstrukce Rz Sokolnice na vyšší zkratovou odolnost 63 /158 kA
– vedení 400 kV Slavětice-Sokolnice
– doplnění druhého autotrafa 400 /220 kV do Rz Sokolnice nebo rekonstrukce dvojitého vedení Sokolnice-Bisamberg z hladiny 220 kV na 400 kV

Var. I.1. Navíc pro podvariantu: JEDU5 = 1 × 1 700 MW (nutné již pro JETE3,4)
– zdvojení vedení 400 kV V432 Přeštice-Kočín
– zdvojení vedení 400 kV V422 Mírovka-Čebín

Pozn: Ve VŘ na bloky JETE 3,4 v letech 2009 až 2014 se o problému nedostatku vody pro chlazení v Dukovanech vůbec nemluvilo. Nyní ve VŘ na blok JEDU5 je to důvod omezení maximálního výkonu na 1 200 MW.

Var. II. Posílení PS v případě varianty: JETE3,4 = 2 × 1 200 MW
– rozšíření R400 kV Kočín vč. změny zapojení blokových vedení z 4/3 na 2+P, její rekonstrukce na vyšší zkratovou odolnost 63 /158 kA a doplnění kompenzační tlumivky 165 MVAr
– 2 blokové vedení 400 kV JETE3,4 – Rz Kočín
– vedení 2 x 400 kV Kočín-Mírovka VT01, VT02
– rozšíření R400 kV Mírovka a zasmyčkování V413 do R Mírovka – viz obr. 5 (v pravé části schematu nahoře).

Obr. 5. Rozvodny Kočín – Slavětice – Sokolnice

Var. III. Posílení PS v případě varianty: JETE3,4 = 2 × 1 700 MW
– 2 blokové vedení 400 kV JETE3,4 – Rz Kočín
– úpravy v R400 kV Kočín vč. změny zapojení blokových vedení z 4/3 na 2+P, její rekonstrukce na vyšší zkratovou odolnost 63 /158 kA a doplnění kompenzační tlumivky 165 MVAr
– vedení 2 × 400 kV Kočín-Mírovka VT01, VT02
– zdvojení vedení 400 kV V432 Přeštice – Kočín
– zdvojení vedení 400 kV V422 Mírovka – Čebín

  
Obr. 6. Rozvodna Kočín – levá část schématu 

9. Závěry

Již v úvodu bylo řečeno, že dne 21. 6. 2021 Senát vrátil Sněmovně návrh zákona „lex Dukovany“, protože chce posílit bezpečnostní záruky při výběru dodavatelů stavby nového bloku Jaderné elektrárny Dukovany.

Ještě ten den v české televizi na kanálu ČT 24 v moderovaném rozhovoru vystoupil vládní zmocněnec pro energetickou bezpečnost Václav Bartuška, a mimo jiné řekl, ... nejsem si jistý, že za současné situace podmínka maximálního výkonu 1 200 MWe pro nový zdroj EDU5 vydrží v platnosti.

Následně při prohlídce Temelína a tiskovce dne 24. července 2021, řekli premiér Andrej Babiš a ministr průmyslu a obchodu Karel Havlíček novinářům, že až bude hotový nový blok č. 5 jaderné elektrárny Dukovany (cca 2037), mohly by se dostavět jeden nebo dva nové bloky jaderné elektrárny Temelín.

Předpokládá se, že by to mohlo být v polovině 40. let (cca 2045). Investorem by měl být ČEZ. Stát by mohl zkusit najít strategického partnera dostavby Temelína například ve Francii.

Vicepremiér Karel Havlíček dodal, že s odstavováním uhelných elektráren bude ČR potřebovat stabilní zdroje. Jadernou energii k nim vicepremiér a ministr počítá.

Výkon jednoho nového temelínského bloku může podle něj být 1 600 MW (tzn. jedině blok EPR od francouzské firmy EDF).

Premiér A. Babiš označil za „velkou chybu“ vlády Bohuslava Sobotky (zarazil to však v roce 2014 tehdejší ministr financí – tentýž Andrej Babiš), že nedokončila tendr na dostavbu Temelína. „Ten tendr už byl zorganizovaný, utratili jsme za to miliardu a považuji za velkou chybu vlády premiéra Sobotky, že se nedokončil. Temelín byl připravený a jednodušší než Dukovany. Musíme se k tomu vrátit,“ řekl premiér.

Ještě dodal, ... nepřijatelné bylo a je, že ČEZ chtěl garanci ceny.

Případná dostavba bude téma, kterým se bude muset zabývat nová vláda po volbách. „Je to jednoduchá matematika. Uhlí bude končit, my potřebuje stabilní zdroje a tím jádro je. Pokud by se pokračovalo v dostavbě Temelína, tak ideálně tak, aby se to stalo po dokončení pátého dukovanského bloku, což je druhá polovina 40. let,“ naznačil Havlíček. Jádro je priorita, ale jestli by to byl jeden nebo dva bloky v Temelíně, zatím není jasné. Havlíček předpokládá, že by investorem byla společnost ČEZ. „Celé to ale musí dávat ekonomicky smysl.

Havlíček řekl: „Musíme bojovat za jádro. Je otázka zda je možné vytipovat strategického partnera, který je pro nás přijatelný i z hlediska bezpečnosti. V Evropě má největší jadernou „flotilu“ Francie ...“

Literatura:
Použité literární zdroje a dokumenty jsou k dispozici v redakci časopisu ELEKTRO