Inženýři, kteří za druhé světové války v rámci projektu Manhattan navrhli první továrnu na výrobu plutonia, závodili s časem. Konstruci reaktorů podřídili cíli získat materiál pro atomovou bombu dříve než nepřítel. Aby zajistili bezpečně nízkou pracovní teplotu, veškeré vyrobené teplo prostě intenzivním chlazením odvedli do řeky Columbie.

Myšlenka, že by šlo vyrábět plutonium pro jaderné zbraně a přitom rozumně využívat i uvolněnou energii, přišla na řadu až po válce. Ukázalo se však, že chytat dva zajíce naráz je podstatně náročnější.

Aby se vyrobené plutonium dalo v jaderných zbraních použít, musí ozařovaný uran 238 setrvat v reaktoru jen krátkou dobu. Bylo proto nutné zkonstruovat reaktory umožňující výměnu paliva za provozu, jinak by se výroba elektřiny musela příliš často přerušovat.

Československo sice ve spolupráci se Sovětským svazem takový reaktor uvedlo na podzim 1972 do provozu v první jaderné elektrárně A1, ale jejího bezchybného a spolehlivého fungování se nikdy nepodařilo dosáhnout. Při druhé závažné havárii zaviněné chybou při výměně paliva v únoru 1977 se reaktor neopravitelně poškodil a A1 musela být natrvalo odstavena.

Ještě hůř později dopadl jiný dvojúčelově konstruovaný reaktor v Černobylu. Po jeho katastrofální havárii převážila tendence konstruovat reaktory pro jaderné elektrárny s ohledem na maximální bezpečnost, tedy jako jednoúčelové.

Standardem takového reaktoru se stal koncept PWR (Pressurized Water Reactor) — reaktor pracující s pomalými neutrony, palivem mírně obohaceným štěpným uranem 235, moderovaný i chlazený obyčejnou kapalnou vodou. Palivo zůstává v reaktoru dlouhou dobu, vyměňuje se při odstávce reaktoru a vzniklé plutonium se — kvůli vysokému obsahu nuklidů s vyšším počtem neutronů než 147 — nehodí pro výrobu atomové bomby. Za technickou jednoduchost se však platí nízkou účinností přeměny uvolněného tepla v elektřinu, kvůli pracovní teplotě, která musí být nižší než 374 °C.

Krize jaderného průmyslu

Po černobylské havárii se projektanti jaderných elektráren museli vypořádávat se stále rostoucími nároky na bezpečnost. Ustavičné zvětšování navrhovaných bloků, vyplynulo z jejich snahy „rozpouštět“ v rostoucím množství vyrobené elektřiny dodatečné náklady na bezpečnost způsobené přidáváním dalších záložních, ochranných a zajišťovacích prvků.

Doba schvalování a výstavby jaderných elektráren se ale v důsledku zvětšování a rostoucí složitosti nových bloků postupně protáhla na zhruba dvacet let. Zároveň vzrostly finanční náklady projektů do těžko únosné výše a jaderné elektrárny čím dál více přestávaly být ekonomicky konkurenceschopné výrobě elektřiny z fosilních paliv.

Vrcholu dosáhla krize jaderného průmyslu po havárii ve Fukušimě. Kvůli dalšímu zpřísnění bezpečnostních požadavků se řada projektů dostala do problémů, jež vyvolaly krachy anebo vynucené fúze firem jako Westinghouse či Areva.

Nadějí na záchranu a pokračování dosavadního byznysu se jadernému průmyslu staly dotace odůvodňované tím, že elektřina z jaderných elektráren má nízkou uhlíkovou stopu. Argumentem pro to, aby jaderná energetika dostala přednost, jsou doposud vysoké dodatečné náklady na zajištění spolehlivé dodávky elektřiny z obnovitelných zdrojů.

Při jejich započítání zatím vyjde elektřina z nově postavené PWR jaderné elektrárny pořád ještě o něco levněji, alespoň pokud počítáme s plným využitím takové elektrárny po celou dobu její dnes předpokládané životnosti šedesáti let. V České republice je příkladem projekt Dukovany II, jehož podporovatelé hovoří jedním dechem o „záchraně planety“ a energetické bezpečnosti, kterou peprně líčí jako „potřebu zabránit blackoutu“.

Bohulibý záměr až do konce 21. století využívat jako hlavní zdroj energie PWR technologii z poloviny století minulého má ovšem vadu na kráse — jen těžko jej lze prezentovat jako výrazný technický pokrok. Tradiční vyprávění o jaderných reaktorech čtvrté generace, které zachrání životní prostředí — a ekonomickou konkurenceschopnost jaderné energetiky — „spalováním“ dosavadního jaderného odpadu, proto v posledním desetiletí poněkud ustoupilo do pozadí.

Nyní převládá líčení menších, stavebnicově skládaných jaderných elektráren, které budou díky sériové výrobě, jednoduché přepravě a snadné instalaci stavěny rychle, podle plánu a ve výsledku mnohem levněji než dosavadní mamutí bloky. Hezky to dokládá nedávný článek Václava Dolejšího na serveru Seznam zprávy.

Pamětníkům líčení čisté a levné elektřiny z jaderných elektráren možná připomene dobu jejich mládí za komunistické normalizace. To se ještě nemluvilo o skleníkových plynech a změně klimatu — jaderné elektrárny nás tehdy měly zbavit emisí oxidu siřičitého a jimi způsobených kyselých dešťů.

Nenechme se však opájet dávnou vizí příliš dlouho. Podívejme se raději na obě verze vyprávění o budoucím technickém a ekonomickém pokroku jaderné energetiky podrobněji, abychom posoudili, zda a jak rychle se mohou stát skutečností.

První dojem versus hlubší pohled

Rychlé reaktory — schopné vyrábět více štěpného materiálu než spotřebují anebo likvidovat nepotřebné transplutoniové transurany — se testují zhruba šedesát let, aniž by některý z prototypů byl shledán způsobilým pro komerční použití. Totéž platí pro technicky pokročilejší koncepty jaderných reaktorů s účinností přeměny tepla v elektřinu podstatně převyšující PWR. Vzhledem ke složitosti a zdlouhavosti regulatorních procesů spojených s povolováním změn v jaderné technologii není zřejmě realistické předpokládat, že by se první reaktory podstatně odlišné od PWR mohly dostat na práh komerčního používání dříve než za patnáct až dvacet let.

Pokud se chceme bavit o modulárních reaktorech, můžeme se tedy po tuto dobu zřejmě spolehnout jen na starý dobrý koncept PWR. V tom případě je jediným možným zlepšením předpokládaná úspora investičních nákladů díky jejich stavebnicovému řešení a sériové výrobě. Jestliže je ale modulární řešení skutečně výhodné, proč se u všech všudy už dávno nepoužívá?

Pochybnosti se totiž vkrádají nejen ohledně investiční části měrných nákladů na provozní bezpečnost („safety“), jako jsou třeba náklady na stavbu ochranné obálky reaktoru. Podobně nejisté jsou také provozní náklady, například náklady na kvalifikovaný personál zajišťující provoz reaktoru a bezpečnou výměnu paliva.