Elektrárna na pásech

3.10.2014

ZAJÍMAVOST   Téměř před 60 lety vznikla v bývalém SSSR myšlenka na jadernou elektrárnu zcela nezvyklého typu: na terénním vozidle.

Představte si elektrárnu, která po silnicích i polních cestách dojede až na místo, kde je elektřina zapotřebí nejvíce. Přesně takovou představu nabídli jaderní inženýři v SSSR před 60 lety svým nadřízeným. Vznikla tak myšlenka a nakonec i prototyp takzvaného „eněrgosamochodu“ – jinými slovy mobilní jaderné elektrárny, která měla sloužit jako zdroje energie pro odlehlé části země i vojenské základny v případě vojenského konfliktu.

Reaktorové vozidlo TTP-3.
Reaktorové vozidlo TTP-3.

V 60. letech se nakonec ukázalo levnější vyřešit problém jinak, ale nápad nikdy zcela nezemřel. Další podobný projekt mobilního reaktoru nazvaného Pamír s unikátním typem jaderného zařízení chlazeným plynem místo vody byl doveden do prototypové fáze v Bělorusku. Jeho spuštění zabránila jaderná havárie v Černobylu, která v bývalém SSSR výrazně narušila důvěru v jaderné technologie. Pohyblivý jaderný reaktor se náhle zdál být příliš velkým rizikem.

Rusové nebyli ve své snaze sami. Výzkumu mobilních reaktorů se věnovala v 50. a 60. letech i americká armáda a její zájem – byť nyní čistě teoretický – se v posledních letech obnovil. Armáda zvažuje, zda by drobné reaktory nemohly pomoci omezit ohromné náklady na dopravu energií.    

Eněrgosamochody. Kuriozita, či něco víc?

Mobilní jaderné zdroje energie představují opomíjenou, ale neukončenou kapitolu využívání „jádra“.

Výraz „pojízdná atomová elektrárna“ dnes zní zcela nereálně, ale tyto stroje skutečně fungovaly a představují jednu z nejzvláštnějších kapitol vývoje jaderné energetiky. Experimentovaly s nimi obě supervelmoci druhé poloviny 20. století, ale zvláštní směr nabral jejich vývoj především v bývalém SSSR.

Příběh jejich vzniku ve východním bloku podle dostupných zdrojů začal v roce 1955. Jeden ze zakladatelů tamního atomového průmyslu, Jefim Pavlovič Slavský, se prý během návštěvy leningradského závodu pustil do debaty s jeho vedením o možnosti vývoje autonomního atomového zdroje pro osamělé oblasti země. Například pro posádky radarových a dalších stanic daleko mimo hlavní sídla, inženýry či geology pracující na zpřístupnění nových nerostných zdrojů, a tak podobně.

Padesátá léta byla nejen v SSSR obdobím „jaderného optimismu“, a tak projekty rychle získaly potřebné financování a podporu. Výkresy pro stavbu byly hotovy už v roce 1957 a o pouhé dva roky později už bylo vyrobeno i vybavení pro zkušební prototyp zařízení nazvaného TTP-3. Zkratka by se dala přeložit jako „Elektrický zdroj schopný přepravy“, ale používal se pro něj i výraz „eněrgosamochod“, tedy energovozidlo.

Jednalo se o sestavu několika vozů na podvozku posledního typu sovětského těžkého tanku T-10, ale i ten byl pro dané účely nakonec malý. Podvozek bylo nutné prodloužit zhruba o třetinu (místo sedmi kol jich měl deset) a hmotnost reaktorového vozidla činila zhruba 90 tun.

Na zabezpečení celého provozu nestačil ovšem jeden „samochod“. Celou soupravu tvořila čtyři vozidla o celkové váze 210 tun: jedno reaktorové, jedno s parogenerátorem (tedy systémem na převod tepla z reaktoru na páru pohánějící turbínu), třetí vozidlo přepravovalo turbínu a čtvrté ovládací panely a další nutné vybavení.

Reaktor byl dnes běžného typu, tzv. tlakovodní. Samotná reaktorová nádoba s palivem a radioaktivní zónou měla rozměry válce o výšce zhruba 6 metrů a s průměrem 6,6 metru. I přes své relativně malé rozměry byl celý systém dvoustupňový: radioaktivní voda z reaktoru neproudila přímo do turbíny, ale v tepelném výměníku předávala teplo vodě v druhém okruhu, která poháněla samotnou turbínu.

Palivo bylo tzv. vysoce obohacené, což znamená, že obsahovalo více než 20 procent radioaktivního uranu (zhruba 4 % u většiny dnešních reaktorů). Z dnešního hlediska by bylo považováno za velké bezpečnostní riziko a zařízení by se muselo řídit ještě mnohem přísnějšími předpisy než běžná elektrárna.

Reaktor vytvářel zhruba 8,8 MW tepla, ze kterého se mohly vyrábět maximálně 2 MW elektřiny (na dnešní poměry málo, dnes bychom čekali cca o necelý megawatt více). To je výkon, který mohou běžně dosahovat i velké dieselagregáty. Zásoba paliva v reaktoru stačila zhruba na rok provozu. Zařízení nebylo dostatečně odstíněné, a tak v praxi musel být kolem reaktoru vztyčen ještě velký násep, který chránil obsluhu před účinky radioaktivity.

Prototyp „eněrgosamochodu“ v roce 1960 začal zkoušky v Obninsku, v centru sovětského jaderného výzkumu, a v roce 1961 v něm došlo k zažehnutí jaderné reakce. Zkoušky probíhaly údajně do roku 1965, ale pak byl projekt víceméně zastavený. Důvody byly nejvíce ze všeho ekonomické: zařízení bylo vzhledem k výkonu příliš drahé, složité a nebezpečné. Konec „eněrgosamochodů“ to ovšem nebyl.

Vzhůru k Pamíru

Už během 60. let se začal paralelně s koncem TTP-3 rýsovat nápad na výstavbu jiného mobilního reaktoru jako zařízení pro zajištění vojenských schopností v případě zničení jiných zdrojů energie. V běloruském Ústavu energeticko-inženýrských problémů mělo vzniknout zařízení, které by bylo schopné dodávat energii například mobilním protiletadlovým stanovištím. V úvahu samozřejmě přicházelo i sekundární využití, například jako zdroje energie v místech postižených živelními katastrofami.

Reaktorové vozidlo TTP-3 na podvozku tanku T-10.  Foto: Gradremstroj.ru
Reaktorové vozidlo TTP-3 na podvozku tanku T-10. Foto: Gradremstroj.ru

Reaktor měl být pokud možno lehký, kompaktní a s dlouhou výdrží. Odpovědí mělo být zařízení velmi nezvyklého typu: plynem chlazený (konkrétně N2O4) jaderný reaktor. Byl jednostupňový, a tak stejný plyn, který chladil reaktor, zároveň poháněl turbínu vyrábějící elektřinu.

Šlo v podstatě o unikátní zařízení, a tak asi není divu, že vývoj trval velmi dlouhou dobu. Plány vznikly v 60. letech, ale zkoušky reaktoru začaly až v roce 1985, a to ještě jen na „stojánce“, ne přímo na vozidlech. Reaktor znovu používal vysoce obohacené palivo (na 45 procent obsahu radioaktivního uranu). Jeho využití mělo tu výhodu, že jediný náklad paliva stačil na zhruba pět let provozu. Celou sestavu tvořila dvě vozidla: jedno s reaktorovým návěsem, druhé s blokem turbíny. Reaktorové vozidlo mělo hmotnost zhruba 65 tun.

Pamír měl ještě nižší výkon než TTP-3, podle různých údajů zhruba jen 630 až 700 kW elektrického výkonu. V běžných podmínkách jde o v podstatě zanedbatelný výkon, ale ekonomika nakonec projekt nezastavila. O to se postarala jaderná havárie v Černobylu v roce 1986. Vývoj Pamíru probíhal v Bělorusku, které bylo spadem z Černobylu silně zasaženo, vedení této sovětské republiky nehodlalo riskovat zkoušky mobilního reaktoru prakticky nevyzkoušeného typu, a tak projekt ještě ve stejném roce ukončilo.

Palivo „eněrgosamochodů“ bylo vysoce obohacené, což znamená, že obsahovalo několikanásobně více radioaktivního uranu než většina dnešních reaktorů.

Může být?

V roce 2010 se začalo mluvit o tom, že by se projekt mohl oprášit. Bělorusové oznámili, že by se mohli pustit do vývoje upravené verze Pamíru s pomocí ruského kapitálu. Nové zařízení mělo být výkonnější (cca 2 MW) a bez doplnění paliva sloužit až 25 let. Ale jak už jsme si v případě projektů z bývalého SSSR zvykli, nakonec z řečí nebylo nic. Chronický nedostatek financování (hlavně toho stabilního a dlouhodobého) i tento projekt nakonec beznadějně pohřbil.

Reaktor z vozidla Pamír zachovaný před budovou běloruského Ústavu energeticko-inženýrských problémů. Foto: Naviny.by
Reaktor z vozidla Pamír zachovaný před budovou běloruského Ústavu energeticko-inženýrských problémů. Foto: Naviny.by

Jak je asi patrné i z našeho zběžného pohledu do dějin ruských „pojízdných elektráren“, i v této oblasti je jasně patrný technický pokrok. Reaktory jsou stále menší, výkonnější a v neposlední řadě také spolehlivější. To je důležité nejen z hlediska bezpečnosti, ale také ekonomiky – odstávky kvůli údržbě jsou ztracené peníze. Objevují se nové typy malých reaktorů, jež by mohly být výhledově dostatečně spolehlivé, aby se daly upevnit i na mobilní zařízení.

Nejde přitom jen o snění ruských atomových inženýrů, kteří se neustále potýkají s finanční nouzí. Poli „mobilních reaktorů“ se začala v posledních letech intenzivněji věnovat také americká armáda. Ta se při svých zahraničních misích potýká stále s jedním problémem: 80 procent její logistické zátěže tvoří doprava tekutin – hlavně vody a nafty. Cena jejich přepravy k bojovým jednotkám je přitom po započtení všech nákladů a rizik astronomická, v některých případech vyjde litr nafty v bojové linii armádu na tisíce korun.

Vojáci zkoumají různá řešení, například program zavádění obnovitelných zdrojů u předsunutých jednotek, aby se alespoň snížila spotřeba elektřiny, či využívání místních zdrojů biomasy. Své místo by v tomto „mixu“ mohla najít údajně i jaderná energie, právě v podobě malých jaderných reaktorů.

Američané s nimi stejně jako Rusové experimentovali především v 60. letech, ale projekty stejně jako ty ruské nikam nevedly. Jednalo se o běžné tlakovodní reaktory, ale rizika se zdála převažovat nad možnými přínosy. Podle mnohých ovšem technický pokrok situaci změnil a nové typy reaktorů by mohly splňovat stejné požadavky s menším nebezpečím havárie. „Eněrgosamochody“ nejsou zcela bez budoucnosti, i když je těžké říct, zda jejich okamžik už přišel.      

Průřez systémem Pamír

Tvořila ho dvě vozidla. Jádrem je reaktor chlazený plynem (N2O4) o elektrickém výkonu zhruba 700 kW. Sestavu tvoří dvě vozidla o hmotnostech několika desítek tun na podvozku nákladních vozů MAZ. Výkon tohoto zařízení je velmi malý, ale měl umožnit dlouhodobé dodávky energie bez dodávek paliva. Navíc tato reaktorová technologie byla (a stále je) v plenkách a postupné zvyšování jejího výkonu bylo velmi pravděpodobné.


pamir.jpg

Zařízení nikdy nepracovalo, program byl ukončen v podstatě těsně před navezením paliva do reaktorů. Daný typ reaktoru byl ovšem zkoušen v prototypech a měl za sebou 3500 hodin provozu, při kterých byl zhruba 60krát nouzově odstaven z bezpečnostních důvodů.

 Autor: spe

 

Svět plný energie > Zajímavosti > Elektrárna na pásech

Aktuality
7.11.2019 Lomonosov na místě

AKTUALITY - První ruská plovoucí jaderná elektrárna Akademik Lomonosov dorazila na svou trvalou základnu blízko izolovaného ruského města Pevek na Čukotce, a stala se tak nejseverněji položenou jadernou elektrárnou. Rosatom má za cíl uvést elektrárnu do provozu do konce letošního roku. Společnost chce své malé plovoucí elektrárny s reaktory odvozenými od pohonných jednotek jaderných ledoborců nabízet do odlehlých oblastí, zatím ale žádné zahraniční zákazníky nemá. Mohou fungovat bez přestávky a potřeby doplnit palivo tři až pět let, elektrický výkon reaktorů je 70 MW.  celý článek

15.10.2019 Stát elektromobilů ve tmě

AKTUALITY - Zhruba milion domácností, firem, veřejných institucí a dalších odběratelů v americkém státě Kalifornie se v týdnu od 7. října ocitlo bez dodávky elektřiny. Tamní energetická společnost Pacific Gas and Electric Company (PG&E) je v několika postupných vlnách odstavovala kvůli snížení rizika vzniku lesních požárů.  celý článek

16.7.2019 Emisních povolenek znovu ubude

AKTUALITY - Přebytek emisních povolenek na trhu je podle dat Evropské komise pro 2019 stejný jako v loňském roce. celý článek

13.5.2019 Uranová kostka z válečného Německa

AKTUALITY - Fyziky z univerzity v Marylandu překvapila nečekaná anonymní zásilka, ze které se vyklubala palivová kostka z nacistického jaderného reaktoru. celý článek

15.4.2019 OZE dodaly v Německu 65% elektřiny

AKTUALITY - První týden v březnu Německo zažilo energetickou premiéru: obnovitelné zdroje energie (OZE) vyrobily rekordních 65 % veškeré elektřiny. celý článek

  

Chcete dostávat své osobní vydání tištěného magazínu Svět plný energie?

Ano, chci

Podporujeme:

SVĚT PLNÝ ENERGIE

Webový magazín a tištěný
čtvrtletník přináší témata,
zajímavosti, rozhovory
a důležité informace nejen
ze světa plného energie.

Pro Lumius, spol. s r.o.
vydává Business Media CZ a BARIDA Agency

Redakce:
Josef Janků, Jan Gregor a další ...

Grafické zpracování:
Michael Ehrlich

Texty:
neoznačené materiály jsou redakční

Foto:
archiv firem a autorů, redakce,
Thinkstock

Kontakt:

Aktuality
7.11.2019 Lomonosov na místě

AKTUALITY - První ruská plovoucí jaderná elektrárna Akademik Lomonosov dorazila na svou trvalou základnu blízko izolovaného ruského města Pevek na Čukotce, a stala se tak nejseverněji položenou jadernou elektrárnou. Rosatom má za cíl uvést elektrárnu do provozu do konce letošního roku. Společnost chce své malé plovoucí elektrárny s reaktory odvozenými od pohonných jednotek jaderných ledoborců nabízet do odlehlých oblastí, zatím ale žádné zahraniční zákazníky nemá. Mohou fungovat bez přestávky a potřeby doplnit palivo tři až pět let, elektrický výkon reaktorů je 70 MW.  celý článek

15.10.2019 Stát elektromobilů ve tmě

AKTUALITY - Zhruba milion domácností, firem, veřejných institucí a dalších odběratelů v americkém státě Kalifornie se v týdnu od 7. října ocitlo bez dodávky elektřiny. Tamní energetická společnost Pacific Gas and Electric Company (PG&E) je v několika postupných vlnách odstavovala kvůli snížení rizika vzniku lesních požárů.  celý článek

16.7.2019 Emisních povolenek znovu ubude

AKTUALITY - Přebytek emisních povolenek na trhu je podle dat Evropské komise pro 2019 stejný jako v loňském roce. celý článek

13.5.2019 Uranová kostka z válečného Německa

AKTUALITY - Fyziky z univerzity v Marylandu překvapila nečekaná anonymní zásilka, ze které se vyklubala palivová kostka z nacistického jaderného reaktoru. celý článek

15.4.2019 OZE dodaly v Německu 65% elektřiny

AKTUALITY - První týden v březnu Německo zažilo energetickou premiéru: obnovitelné zdroje energie (OZE) vyrobily rekordních 65 % veškeré elektřiny. celý článek

  

Chcete dostávat své osobní vydání tištěného magazínu Svět plný energie?

Ano, chci

Podporujeme:

SVĚT PLNÝ ENERGIE

Webový magazín a tištěný
čtvrtletník přináší témata,
zajímavosti, rozhovory
a důležité informace nejen
ze světa plného energie.

Pro Lumius, spol. s r.o.
vydává Business Media CZ a BARIDA Agency

Redakce:
Josef Janků, Jan Gregor a další ...

Grafické zpracování:
Michael Ehrlich

Texty:
neoznačené materiály jsou redakční

Foto:
archiv firem a autorů, redakce,
Thinkstock

Kontakt: