Atómové rieky.

Silné letné vlny horúčav a historické suchá zvyšujú teplotu vody a znižujú hladinu v riekach, čím nútia niektoré jadrové elektrárne (JE) znížiť výkon alebo ich dočasne dokonca odstaviť.

Rôzni protijadroví aktivisti, resp. politici, ktorí si chcú na tejto situácii „prihriať svoju polievočku“ to využívajú a kričia, že aké sú jadrové elektrárne vlastne nespoľahlivé.

Ako to teda vlastne je? No nie je to tak!

„Atómové rieky“ sú slangový, neoficiálny výraz, používaný environmentalistami a energetikmi, a označuje rieky na pobreží ktorých sú postavené viaceré JE. Vo svete ich je viac.

 Rhône (Francúzsko)

Na brehu Rhôny stoja štyri veľké lokality EDF:

·       JE Bugey (Ain, pri Lyone) – 4 bloky, prietočné chladenie priamo z Rhôny

·       JE Saint-Alban (Isère) – 2 bloky po 1300 MW

·       JE Cruas-Meysse – 4 bloky po 900 MW

·       JE Tricastin – 4 bloky, chladené z kanála Donzère-Mondragon (odbočka Rhôny, prakticky rovnaký rеžim)

Tieto lokality mali problémy opakovane počas leta 2026, Bugey mal odstavený reaktor č. 3, zatiaľ čo bloky 4 a 5 bežali v obmedzenom režime, Saint-Alban spomalil obe jednotky a Tricastin dočasne znížil výkon bloku č. 3. Regulátor ASNR dokonca dočasne upravil limity tepelného vypúšťania pre Bugey, aby elektráreň mohla vypúšťať vodu s väčším rozdielom teploty medzi vtokom a výtokom, len aby mohla pokračovať vo výrobe. Podľa novších správ z konca júna boli obmedzenia potvrdené aj priamo -  vo štvrtok 25. júna sa obmedzenia týkali bloku Bugey 3 na Rhône, pričom šlo výslovne o pravidlá regulujúce odber a vypúšťanie vody pri zvýšených teplotách, nie o jadrovú bezpečnosť. 

 Dunaj

·       JE Paks (Maďarsko) – 4 bloky VVER, prietočné chladenie priamo z Dunaja

·       JE Cernavodă (Rumunsko) – 2 bloky CANDU, tiež závislé od dunajského prietoku

·       JE Kozloduy (Bulharsko) – 2 bloky VVER-1000

Tu je situácia dramatickejšia než na Rhône – ide skôr o nedostatok vody než len o jej teplotu. Podľa najnovších správ: v Maďarsku je blok 3 v Pakse úplne odstavený, blok 1 silne obmedzený a celá 2 GW elektráreň je v 72-hodinovom odpočte do úplného odstavenia, pretože Dunaj klesol pod úroveň nasávacích čerpadiel; v Rumunsku je blok 1 v Cernavode úplne odpojený od siete a blok 2 funguje v kolísajúcom, hodinu po hodine sledovanom obmedzenom režime. Bulharsko je zatiaľ v lepšej situácii, ale napäté: bulharská ministerka energetiky varovala, že krajina môže byť nútená dočasne odstaviť oba bloky Kozloduy, hoci Kozloduy zatiaľ zostáva v prevádzke vďaka 34 vysokokapacitným čerpadlám s hlbokými nasávacími kanálmi, ktoré zvládajú čerpať vodu aj pri výnimočne nízkych hladinách rieky, pričom si na udržanie hladiny pomáha aj koordináciou so Srbskom pri riadení prietoku cez sústavu Djerdap (Železné vráta). 

 Švajčiarsko

Tu ide skôr o rieku Aare (prítok Rýna) než priamo o Rýn:

·       Beznau – 2 staré bloky na Aare

·       Gösgen – 1 blok, tiež na Aare

·       Leibstadt – 1 blok, priamo na Rýne (Rhein)

Beznau je aktuálne najviac postihnutá - obidva reaktory boli 26. júna úplne odstavené zo siete, keď teplota Aare prvýkrát prekročila prah 25 °C, a odvtedy zostávajú mimo prevádzky niekoľko týždňov, pričom celkovo elektráreň strieda úplné núdzové odstávky s masívnymi 50-percentnými obmedzeniami výkonu. O Gösgene a Leibstadte podobne dramatické správy zatiaľ nie sú (Rýn má väčší prietok než Aare, čo dáva Leibstadtu väčšiu rezervu).

Najhoršie na tom je momentálne Dunaj (Paks blízko úplného odstavenia, Cernavodă čiastočne odpojená) – tam ide primárne o nedostatok vody, nie len o teplotu. Na Rhône ide skôr o opakované čiastočné obmedzenia kvôli teplotným limitom vypúšťania, s dočasnými regulačnými výnimkami. Aare vo Švajčiarsku prekvapivo trpí najviac spomedzi menších tokov – Beznau je fakticky mimo prevádzky opakovane už mesiac.

Aj USA majú vlastné "atómové rieky" – najmä rieku Mississippi a rieku Tennessee, a práve teraz (júl 2026) je aktuálny prípad priamo na Mississippi.

Mississippi

Na brehoch Mississippi stoja viaceré JE, dve sú obzvlášť známe:

·       JE Prairie Island (Minnesota) – 2 bloky, prietočné/vežové chladenie z Mississippi

·       JE Monticello (Minnesota) – 1 blok, mechanické chladiace veže, tiež z Mississippi

·       JE Grand Gulf (Mississippi/štát) – 1 blok, najvýkonnejší reaktor v USA, chladiaci zdroj priamo z rieky

Práve JE Prairie Island má aktuálne (koniec júla 2026) presne ten istý problém, o akom sme sa bavili pri Rhône/Dunaji: 1202-megawattová elektráreň Prairie Island v Minnesote pri rieke Mississippi bola v nedeľu dočasne nútená znížiť výkon o 367 MW kvôli vysokej teplote riečnej vody používanej na chladenie. Nie je to prvýkrát – už pri vlne horúčav v roku 2006 sa prívodná voda z Mississippi tak ohriala, že si vynútila zníženie výkonu Prairie Island o viac než 50 %. 

Tennessee (elektrárne TVA) - Tu je najznámejším "opakovaným hriešnikom" JE Browns Ferry v Alabame (3 bloky, najväčšia JE v USA podľa výkonu). JE Browns Ferry na rieke Tennessee musela obmedziť výkon v troch z posledných piatich rokov, raz dokonca počas piatich po sebe idúcich týždňov (2010), pretože limity na teplotu vypúšťanej vody chránia ryby a iné vodné organizmy. Odborná literatúra to potvrdzuje aj pre ďalšie roky: reaktory Browns Ferry museli opakovane znižovať výkon počas vĺn horúčav v rokoch 2007, 2010 a 2011 kvôli vysokej teplote Tennessee, ktorá znemožňovala bezpečné (t.j. v súlade s limitmi) vypúšťanie tepla. 

Zaujímavý je aj príklad z Illinois, kde počas vlny horúčav v roku 2012 dostala elektráreň Braidwood dočasnú výnimku umožňujúcu vypúšťať chladiacu vodu do svojej nádrže nad povolený teplotný limit, čím sa vyhla obmedzeniu výkonu – presne ten istý mechanizmus regulačnej výnimky, aký sme videli teraz pri Bugey na Rhône. 

Susquehanna (menej známa, ale relevantná) - JE Susquehanna Steam Electric Station v Pensylvánii – 2 bloky, chladené prirodzenými vežami z rieky Susquehanna – zatiaľ tento rok vážne správy o obmedzeniach nemá, ale patrí do rovnakej kategórie rizika (menší tok než Mississippi/Tennessee).

Je to veľmi zaujímavé aj v širšom kontexte a existuje k tomu už aj akademická literatúra, ktorá práve tento fenomén pomenúva doslova "atómové rieky": už rok 2022 bol ďalším rokom, kedy boli hladiny veľkých európskych riek – Rýna, Dunaja aj Rhôny – nebezpečne nízke a teploty vody veľmi vysoké, čo spôsobilo vážne problémy pre prevádzku jadrových elektrární naprieč kontinentálnou Európou, pričom energetické spoločnosti vo Francúzsku, Nemecku, Švajčiarsku, Belgicku a inde museli čiastočne alebo úplne odstaviť svoje elektrárne pre nedostatok chladiacej vody, alebo (častejšie) kvôli environmentálnym limitom na teplotu vypúšťanej vody. 

Vlastne tu aj v súlade s klimatickými zmenami ide o globálny, nie len európsky fenomén, len v USA sa tento pojem menej používa a médiá o tom informujú menej systematicky než napríklad pri Rhône/Dunaji. Podobné problémy sa vyskytujú aj inde, ale intenzita a frekvencia silne závisia od typu chladenia a lokality.Najzraniteľnejšie sú vždy vnútrozemské elektrárne s prietočným chladením z riek. Pobrežné (morské) a vežové systémy majú výrazne menšie alebo iné problémy.

 Prehľad podľa krajín/regiónov

Najväčšie problémy teda majú krajiny s významným podielom riečneho prietočného chladenia (Európa – Francúzsko, Maďarsko, Švajčiarsko; USA – Browns Ferry a ďalšie; čiastočne Španielsko). Pobrežné elektrárne (Japonsko, Švédsko, veľká časť Indie, Číny, Irán) majú len miernejšie straty účinnosti alebo občasné zníženia výkonu pri vysokej teplote morskej vody. Vežové systémy (časť Indie, Slovensko, mnohé novšie projekty) takmer eliminujú problém tepelného znečistenia rieky. Napríklad v Rusku je situácia iná a zdá sa že aj menej dramatická. Mnohé elektrárne používajú chladiace nádrže/rezervoáre, rieky s regulovaným režimom, alebo kombinácie s vežami.

Napríklad JE Belojarsk (rezervoár na rieke), Leningrad II (veže, ktoré znižujú odber morskej vody) či JE Novovoronež na Done (chladiace veže a rezervoár).

Tepelné znečistenie je síce tiež regulované (limity na nárast teploty, napr. max. +5 °C alebo absolútne hodnoty podľa typu vôd), ale masívne odstávky alebo znižovania výkonu kvôli horúčavám ako vo Francúzsku, Maďarsku či USA nie sú v posledných rokoch často mediálne hlásené. A staršie ruské projekty ako aj iný regulačný rámec + rozsiahlejšie využívanie umelých nádrží znižujú frekvenciu kritických situácií. Ale niektoré už nové bloky majú modernejšie chladenie (vrátane veží). V globálnom meradle teda nie sú všetky jadrové elektrárne rovnako zraniteľné – rozhodujúci je dizajn chladenia a to, či ide o rieku, more alebo veže. Klimatická zmena (vyššie teploty + suchá) zvyšuje riziko všade, ale najviac práve pri starších riečnych lokalitách s once-through systémom.

Ako teda teplota riečnej vody ovplyvňuje JE?

Pozrime sa no to spoločne. Pre ilustráciu sa budeme baviť o JE tlakovodného typu PWR (VVER), ktorých je vo svete, ako aj v Európe najviac. Chladenie jadrových elektrární sa dá zabezpečiť rôzne. Pri ňom ide predovšetkým o odvod tzv. odpadového tepla z kondenzátora (terciárny / chladiaci okruh) do životného prostredia – tzv. ultimate heat sink.

Jadrové elektrárne majú viacero vodných okruhov:

• Primárny (prvý chladiaci) okruh – chladivo (voda pod vysokým tlakom) odvádza teplo priamo z reaktora do parogenerátora, kde sa ochladí a vracia sa naspať do reaktora, tu je voda rádioaktívna.

• Sekundárny (druhý) okruh – chladivo (voda pod vysokým, ale nižším tlakom ako v primárnom okruhu) odvádza teplo priamo z parogenerátora vo forme pary do turbíny, ktorú poháňa - točí (a kde je na tom istom hriadeli generátor, ktorý vyrába elektrinu), potom kondenzuje v kondenzátore, a ako voda sa vracia spať do parogenerátora – tu je už voda nie rádioaktívna.

• Terciárny (tretí chladiaci) okruh – tzv. cirkulačná voda ochladzuje kondenzátor a odvádza teplo von – zvyčajne do chladich veží, alebo do rieky. Samozrejme že aj tu je voda nie rádioaktívna.

• A okrem toho, je tam ešte niekoľko medziokuhov chladiacich vôd, ktoré tiež nie rádioaktívne, ale teraz nie sú pre nás podstatné z hľadiska celkovej účinnosti JE, ale sú dôležité a zčasti ich preto spomenieme!

Hlavné metódy chladenia kondenzátora turbín:

1. Prietočné (otvorené, once-through) chladenie - Voda sa odoberá z rieky, jazera alebo mora, prechádza cez kondenzátor (kde sa ohrieva o niekoľko stupňov) a vracia sa späť do vodného toku.

• Výhody: Najvyššia účinnosť, najnižšie investičné a prevádzkové náklady, minimálna spotreba vody (takmer všetka sa vráti).

• Nevýhody: Veľký odber vody, tepelné znečistenie (environmentálne limity na teplotu a ΔT), závislosť od prietoku a teploty rieky/mora. Pri horúčavách a nízkom stave vody často vedie k znižovaniu výkonu.

• Typické pre mnoho starších elektrární a tie pri mori (Francúzsko – časť blokov, Švédsko, Fínsko, Japonsko, Kórea atď.).

 2. Uzavretý okruh s mokrými chladiacimi vežami (wet recirculating / closed-cycle) - Chladiaca voda cirkuluje v uzavretom okruhu. Po prechode kondenzátorom sa ochladzuje v chladiacich vežiach (hyperboloidné veže s prirodzeným ťahom alebo ventilátorové). Časť vody sa odparí (odvod tepla), zvyšok sa vracia. Potrebná je doplňovacia (tzv. makeup) voda a odluh (tzv. blowdown).

• Výhody: Výrazne menší odber vody z rieky (cca 5 % oproti prietočnému), minimálne tepelné znečistenie rieky, menšia závislosť od teploty a prietoku vodného toku.

• Nevýhody: Vyššia spotreba vody (odparovanie cca 2–3 l/kWh), viditeľná para, vyššie investičné náklady, mierne nižšia účinnosť pri veľmi horúcom/vlhkom vzduchu.

• Používané na Slovensku (Bohunice, Mochovce), v časti francúzskych blokov, mnohých nových elektrárňach.

3. Suché chladenie (dry cooling) - Teplo sa odovzdáva priamo do vzduchu cez výmenníky tepla (ako veľký chladič auta) – buď priamo (air-cooled condenser) alebo nepriamo. Žiadne alebo minimálne odparovanie.

• Výhody: Takmer nulová spotreba vody, vhodné do suchých oblastí.

• Nevýhody: Výrazne vyššie náklady (3–5× oproti mokrým vežiam), nižšia účinnosť (najmä v horúčavách – pokles výkonu až o niekoľko %), väčšie rozmery a spotreba energie na ventilátory.

• V jadrových elektrárňach veľmi zriedkavé (historicky Bilibino v Rusku; niektoré núdzové systémy). Častejšie pri fosílnych alebo solárnych elektrárňach.

4. Hybridné systémy - Kombinácia mokrého a suchého chladenia (napr. mokré veže + suché sekcie). Umožňujú znížiť spotrebu vody a emisie pary podľa potreby (v lete viac suché, v zime mokré).

5. Chladiace nádrže / jazerá (cooling ponds/lakes) - Voda cirkuluje cez umelé alebo prírodné nádrže, kde sa teplo odovzdáva odparovaním a sálaním. Varianta uzavretého alebo semi-otvoreného systému.

Čitateľov určite napadne teraz otázka, že „ako tie vysoké teploty vplývajú na efektívnu a bezpečnú prevádzku JE“? O koľko sa z technického hľadiska zníži účinnosť JE, resp. či je to prípadne vážny bezpečnostný problém? V skutočnosti sa tu ale spájajú dva úplne odlišné technické efekty – strata účinnosti (ekonomický/výkonový jav) a otázka bezpečnostných chladiacich okruhov (čo je úplne iná kategória).

1. Prečo vyššia teplota rieky znižuje účinnosť – termodynamika? Jadrová elektráreň je teoreticky vzaté v podstate tzv. “Rankinov cyklus” (parná turbína), ktorého maximálna teoretická účinnosť je daná tzv. Carnotovým vzťahom: η ≈ 1 − T_studená/T_horúca (teploty v kelvinoch)

·       T_horúca = teplota pary na vstupe do turbíny (pri PWR/VVER cca 280–320 °C, daná tlakom v parogenerátore – táto sa horúčavami prakticky nemení)

·       T_studená = teplota kondenzácie v kondenzátore, ktorá je priamo daná teplotou chladiacej vody z rieky

Keď sa rieka ohreje, stúpne aj teplota (a tým aj tzv. tlak nasýtenia) v kondenzátore. To má dva efekty:

a) Priamy pokles termodynamickej účinnosti
Vyššia kondenzačná teplota = menší teplotný spád na turbíne = menej práce z každého kilogramu pary. Typický rád veľkosti pri veľkých parných blokoch: cca 0,1–0,2 percentuálneho bodu účinnosti na každý 1 °C nárastu teploty chladiacej vody (pri PWR bloku s bázovou účinnosťou ~33–35 % to pri náraste rieky o 5–8 °C znamená stratu rádovo iba o 1–2 percentuálnych bodov absolútnej účinnosti, teda cca 3–5 % relatívneho poklesu výkonu pri nezmenenom tepelnom výkone reaktora).

b) Zvýšenie protitlaku turbíny (back-pressure)
Toto je prakticky dôležitejší limit ako čistá termodynamika. Nízkotlakový stupeň turbíny je navrhnutý na určitý rozsah výstupného (kondenzátorového) tlaku. Ak kondenzátorový tlak stúpne nad projektovú hranicu:

·       klesá výkon posledných stupňov turbíny (menšia expanzia pary),

·       rastie vlhkosť pary na výstupe → erózia lopatiek,

·       pri výraznom prekročení limitu by samozrejme hneď zasiahla ochrana a turbína sa odstaví automaticky – toto je skutočný technický (nie environmentálny) dôvod, prečo sa niekedy výkon znižuje aj bez ohľadu na predpisy o teplote vypúšťanej vody.

2. Kde je teda naozaj skutočná bezpečnostná hranica (na rozdiel od environmentálnej)?

Toto je dôležité rozlíšenie, ktoré médiá často miešajú:

 Pri bežnom letnom prehriatí rieky (ako napríklad pri JE Paks) sa teda primárne dotýka bod 1 (turbínový cyklus a environmentálny limit vypúšťania), zatiaľ čo bezpečnostné chladenie (bod 3) má oveľa väčšiu projektovú rezervu a k jeho ohrozeniu dochádza len pri extrémnych, dlhodobo neprojektovaných scenároch (napr. súbežne veľmi nízky prietok aj veľmi vysoká teplota, čo bolo dôvodom odstavenia reaktorov v Cernavodě).

3. Zhrnutie číselne:

·       Strata účinnosti: rádovo iba desatiny percentuálneho bodu na °C nárastu teploty chladiacej vody – pri vlnách horúčav (nárast o 5–10 °C oproti bežnému stavu) to môže byť 1–3 percentuálne body absolútnej účinnosti.

·       Výkonové obmedzenia, ktoré vidíme v správach (Paks: −243 MW, −320 MW), sú však väčšinou väčšie, než by zodpovedalo čistej strate termodynamickej účinnosti – tie sú riadené prevažne dodržaním limitu teploty vypúšťanej vody (environmentálny/regulačný dôvod), nie limitom účinnosti samotnej.

·       Skutočné bezpečnostné (havarijné) chladenie má podstatne väčšiu rezervu a nie je bežnými letnými horúčavami priamo ohrozené – k tomu by bolo treba oveľa extrémnejší scenár.

Keď by sme chceli prerátať konkrétne percentá straty výkonu pri vysokých teplotách chladiacej vody na čistú termodynamickú stratu (účinnosť Rankinovho cyklu), tak ide vlastne o prirodzený pokles výkonu aj bez environmentálnych limitov – teplejšia voda znižuje vákuum v kondenzátore.

Pre prietočné chladenie JE je typický rozsah (pre PWR) 0,4–0,45 % elektrického výkonu na každý 1 °C nárastu teploty chladiacej vody. Presnejšie hodnoty z štúdií ukazujú hodnoty cca ≈ 0,444 % elektrického výkonu a 0,152 % termickej účinnosti na 1 °C. Pri náraste o 15 °C (napr. z 20 °C na 35 °C) bude približne 6 % pokles elektrického výkonu (pri 1 450 MWe reaktore ide o cca 90 MWe). Lineárne to možno zjednodušiť okolo 0,4 % na 1 °C (alebo 6 MWe na stupeň pri veľkom bloku). Ako vidíme, tieto straty sú relatívne malé a navyše prebiehajú postupne.

Jadrové elektrárne s vežami majú podobný efekt cez teplotu a vlhkosť vzduchu. Tu ide o JE s uzatvoreným (recirkulačným) okruhom s chladiacimi vežami a fyzikálny princíp je rovnaký (nižšia teplota chladiacej vody = nižší tlak v kondenzátore = vyššia účinnosť), ale kritická premenná, ktorá určuje limit, je iná. Poďme si to spoločne rozobrať. Čo tu obmedzuje chladiacu vežu namiesto teploty rieky?

·      Pri prietočnom systéme (napr. Paks) je limitujúca teplota povrchovej vody v rieke priamo.

·      Pri chladiacej veži je limitujúca veličina teplota mokrého teplomera vzduchu (wet-bulb temperature) – teda kombinácia teploty vzduchu a vlhkosti.

Prečo je to tak?

·       Chladiaca veža chladí vodu odparovaním – voda sa nikdy nemôže ochladiť pod teplotu tzv. mokrého teplomera okolitého vzduchu (to je fyzikálne dno, podobne ako pri potení človeka)

·       Reálna teplota vody vystupujúcej z veže = teda tá teplota mokrého teplomera + tzv. "approach" (čo je technologická rezerva veže, typicky 8–15 °C podľa dizajnu a zaťaženia)

·       Pri veľmi horúcom, ale suchom počasí je mokrý teplomer relatívne nízky (výparné chladenie funguje dobre) → veža si drží efektivitu

·       Pri horúcom a vlhkom počasí (napr. po búrkach, tropické noci s vysokou vlhkosťou) sa mokrý teplomer blíži k suchému teplomeru → výparné chladenie stráca účinnosť → toto je najhorší scenár pre vežové chladenie, horší než čisto vysoká teplota pri nízkej vlhkosti.

Konkrétne čísla zo slovenských elektrární - Slovenské elektrárne k tomu zverejnili priamo merateľné údaje - pri teplotách blížiacich sa k 30 stupňom Celzia môže zvýšenie teploty chladiacej vody o jeden stupeň znížiť výkon bloku až o približne tri megawatty, pričom pokles nie je lineárny (t.j. každý ďalší stupeň bolí čoraz viac – logické, lebo sa blížite k termodynamickému limitu). Celkovo rozdiel medzi maximálnym výkonom v zimnom a letnom období môže pri 500-megawattovom bloku dosiahnuť približne 35 megawattov – teda cca 7 % výkonu medzi zimou a letom, čisto kvôli teplote chladiacej vody, nie kvôli nedostatku jej množstva. 

Ďalší efekt, ktorý pri prietočnom systéme neexistuje je oslabenie prirodzeného ťahu veže. Veľké hyperbolické (prirodzeným ťahom fungujúce) chladiace veže – aké majú JE Mochovce aj JE Bohunice – fungujú na princípe komínového efektu - teplý vlhký vzduch vo veži je ľahší než chladnejší okolitý vzduch, čo ho ťahá hore a nasáva studený vzduch zospodu. Pri extrémne horúcom vonkajšom vzduchu potom:

·       klesá rozdiel hustôt medzi vzduchom vo veži a okolím,

·       oslabuje sa prirodzený ťah,

·       klesá prietok vzduchu vežou,

·       čo ešte znižuje chladiaci výkon – nezávisle od vlhkosti.

Toto je efekt, ktorý pri riečnom prietočnom chladení vôbec neexistuje (tam žiadny vzduchový "ťah" nie je potrebný).

Takže keby sme to zhrnuli:

Je to technicky ten istý princíp (vyššia teplota chladiaceho média → nižšia účinnosť Rankinovho cyklu → nižší výkon), len s iným "stropom" (mokrý teplomer namiesto teploty rieky) a s dodatočným efektom slabnúceho prirodzeného ťahu veže pri extrémnych horúčavách.

Výsledný efekt na výkon je pri vežiach spravidla menej dramatický a hlavne nikdy nevyžaduje regulačné odstavenie, iba postupné zníženie maximálneho dosiahnuteľného výkonu bloku.

Možno by čitateľov zaujímalo aj to, že ako to chladenie vo vežiach funguje…Mokré chladiace veže fungujú na princípe odparovacieho chladenia.

Teplo sa odvádza do vzduchu najmä tým, že sa časť vody odparí. Ako to funguje krok za krokom?

1. Teplá voda prichádza z kondenzátora. Voda, ktorá odobrala teplo z pary v kondenzátore turbíny (terciárny okruh), je čerpadlami vytlačená do veže. Teplota tejto vody je typicky 30–40 °C.

2. Rozstrekovanie vody. Vo veži (vo výške cca 10–20 m) sa voda rozstrekuje cez tisíce trysek na veľkú plochu. Padá cez tzv. chladiacu výplň – plastové alebo drevené lamely, ktoré zväčšujú styčnú plochu medzi vodou a vzduchom.

3. Prúdenie vzduchu

   • Pri prirodzenom ťahu (hyperboloidné veže, aké sú v Bohuniciach a Mochovciach) vzniká komínový efekt: teplý vlhký vzduch stúpa nahor a nasáva studený vzduch spodnými otvormi.

   • Pri nútenom ťahu (ventilátorové veže) vzduch fúkajú veľké ventilátory.

4. Odparovanie = chladenie. Keď vzduch prichádza do kontaktu s vodou, časť vody sa odparí. Na odparenie je potrebné teplo (skupenské teplo vyparovania ≈ 2 250 kJ/kg). Toto teplo sa odoberá zo zvyšnej vody, ktorá sa preto ochladí o 8–15 °C.

5. Ochladená voda sa zbiera. Voda padá do bazéna na dne veže a odtiaľ sa čerpá späť do kondenzátora.

6. Viditeľná para. Z vrchu veže vystupuje biely „dym“ – je to vodná para (aerosól), nie dym ani dymové plyny, a už vôbec nie rádioaktívny! V zime je výraznejší, v lete menej viditeľný.

Čo sa deje s vodou?

• Odparovanie: hlavný spôsob odvodu tepla (cca 1–2 % prietoku vody sa odparí).

• Úlet kvapiek: malé množstvo vody unášané vzduchom (eliminátory ho výrazne znižujú).

• Odluh: časť vody sa vypúšťa, aby sa nezvyšovala koncentrácia solí.

• Tieto straty sa dopĺňajú surovou vodou z rieky/nádrže (Sĺňava, Veľké Kozmálovce…).

Prečo je to účinné?

Vzduch dokáže prijať veľa vlhkosti, a preto je odparovacie chladenie veľmi efektívne. Teoretický limit je teplota vlhkého teplomera – voda sa nemôže ochladiť pod ňu.

Výhody a nevýhody v praxi:

V slovenských jadrových elektrárňach (Mochovce aj Bohunice) sa používajú práve tieto mokré veže s prirodzeným ťahom. Vďaka nim nie sú závislé od teploty rieky tak silno ako elektrárne s prietočným chladením.

Veľa sa dnes hovorí o novom jadrovom bloku na Slovensku a preto by možno čitateľov zaujímalo, ako sa to plánuje tam?

Odpoveď je jednoduchá, aj pre novonavrhovaný veľký jadrový blok v Jaslovských Bohuniciach (okolo 1 200–1 250 MW, preferovaný Westinghouse AP1000) sa počíta s rovnakým typom chladenia – cirkulačným (uzavretým) systémom s mokrými chladiacimi vežami.

Čo je známe?

• Lokalita Jaslovské Bohunice má overený zdroj vody z nádrže Sĺňava na Váhu (rovnaký ako pre súčasné bloky V2).

• Existujúce slovenské elektrárne (Bohunice V2 aj Mochovce) používajú práve mokré veže s prirodzeným ťahom a tento model sa ukázal ako spoľahlivý aj v horúčavách.

• V oficiálnych dokumentoch a vyjadreniach k novému zdroju sa zatiaľ nehovorí o prechode na suché alebo hybridné chladenie ako o základnom variante. Suché chladenie sa spomína skôr v súvislosti s niektorými budúcimi SMR projektami alebo v krajinách s väčším nedostatkom vody.

• Pri projektoch typu AP1000 sa chladenie vždy prispôsobuje konkrétnej lokalite. Na Bohuniciach je logické a ekonomicky výhodné zostať pri mokrých vežiach (nižšie investičné náklady, vyššia účinnosť oproti suchému systému).

Čo ešte nie je definitívne?

Projekt je stále v prípravnej fáze (medzivládna dohoda SR–USA, licencovanie, detailný dizajn). Presný počet a veľkosť veží, prípadné hybridné prvky alebo optimalizácie sa stanovia až v neskorších projekčných fázach. Voda na doplňovanie bude opäť z Váhu/Sĺňavy. Ale v zhrnutí sa dá povedať, že aj nový, veľký blok by mal mať rovnaký princíp chladenia
ako súčasné slovenské jadrové elektrárne – mokré chladiace veže s cirkulačnou vodou. To znamená, že nebude závislý od teploty rieky tak ako elektrárne s prietočným chladením a nebude musieť v horúčavách výrazne znižovať výkon kvôli environmentálnym limitom.

Presný typ chladenia pre AP1000 (Westinghouse):

AP1000 má dva odlišné chladiace systémy.

1. Normálne prevádzkové chladenie (terciárny okruh / kondenzátor)

• Uzavretý cirkulačný (closed-cycle) mokrý systém s chladiacimi vežami.

• Para z turbíny sa kondenzuje v povrchovom kondenzátore.

• Teplo sa odvádza cirkulačnou vodou do mokrých chladiacich veží (odparovacie chladenie).

• Referenčný dizajn počíta s:

  • Hyperboloidnou vežou s prirodzeným ťahom, alebo

  • Mechanickými (ventilátorovými) vežami.

• Systém je flexibilný a prispôsobuje sa lokalite. Môže byť aj prietočný (once-through), ak je dostatok vody (napr. more alebo veľká rieka), ale štandardný a najčastejší variant je uzavretý okruh s mokrými vežami.

2. Bezpečnostné (pasívne) chladenie

• Pasívny systém chladenia kontajnmentu (tzv. PCS – Passive Containment Cooling System). Teplo sa odvádza priamo do atmosféry cez oceľový kontajnment (prirodzená cirkulácia vzduchu + v prípade havárie odparovanie vody z nádrže na vrchu budovy). Nezávisí od elektriny ani aktívnych čerpadiel.

Pre nový blok v Jaslovských Bohuniciach (AP1000) sa teda očakáva rovnaký princíp ako pri súčasných slovenských elektrárňach – uzavretý cirkulačný systém s mokrými chladiacimi vežami (pravdepodobne s prirodzeným ťahom). Suché chladenie nie je súčasťou štandardného dizajnu AP1000 a na Bohuniciach by nebolo potrebné.

Na Slovensku sa používa už tradične a výhradne systém s chladiacimi vežami (mokré s prirodzeným ťahom). Dokonca aj prvotná jadrová elektráreň A-1 mala už taký typ chladenia. Voda sa odoberá z Váhu (Bohunice – nádrž Sĺňava) a Hrona (Mochovce – Veľké Kozmálovce), ale ohrievaná voda sa nevracia do rieky vo veľkom množstve – väčšina tepla ide do vzduchu. Preto nie sú citlivé na teplotné limity riek ako elektrárne s prietočným chladením.

 Čitateľov možno napadne aj otázka, že aké sú konkrétne environmentálne limity pre tepelné znečistenie (riek)?

Možno Vás to prekvapí (pri toľkej regulácie zo strany EÚ), ale konkrétne environmentálne limity pre tepelné znečistenie nie sú celoeurópsky jednotné – závisia od typu vôd, národnej legislatívy, konkrétneho vodného toku a povolení pre jednotlivé zariadenia. Základ však vychádza zo starších európskych pravidiel na ochranu rýb a ekosystémov.

Európsky základ (historická smernica 2006/44/ES o kvalite sladkých vôd pre život rýb – dnes zrušená, ale stále ovplyvňuje národné normy)

• Vody pre lososovité ryby (salmonidné): maximálna teplota po zmiešaní ≤ 21,5 °C, nárast teploty (ΔT) ≤ 1,5 °C.

• Vody pre kaprovité ryby (cyprinidné): maximálna teplota po zmiešaní ≤ 28 °C, nárast teploty ≤ 3 °C.

• Limity sa mohli prekročiť maximálne 2 % času v roku (približne 7 dní). Členské štáty mohli udeľovať geograficky obmedzené výnimky, ak to nepoškodilo rybie populácie.

Tieto hodnoty slúžili ako referenčný rámec. Dnes sa konkrétne limity stanovujú v národných povoleniach a často sú prísnejšie alebo sezónne diferencované.

Príklady z praxe (pre jadrové elektrárne s prietočným chladením):

Francúzsko (najpodrobnejšie regulované, plant-specific rozhodnutia ASN):

• JE Golfech (Garonne): v lete (1. 6. – 30. 9.) ΔT ≤ 1,25 °C, maximálna teplota po zmiešaní 28 °C. V zime ΔT ≤ 2 °C, rovnaká max. teplota. V mimoriadnych situáciách (bezpečnosť siete) môže byť dočasne povolené až 30 °C.

• JE Bugey (Rhône): sezónne limity, napr. v lete ΔT 3–5 °C a T max 26–28 °C podľa podmienok; v mimoriadnych horúčavách sa limity dočasne uvoľňujú (napr. ΔT 1 °C a vyššia T max) s posilneným monitoringom.

• Bežne sa v mnohých francúzskych riekach objavuje prah okolo 28 °C po zmiešaní.

Maďarsko (JE Paks, Dunaj):

• Teplota vody v oblasti vypúšťania (meraná do 500 m) nesmie prekročiť 30 °C. V mimoriadnych prípadoch (bezpečnosť dodávok) je možná dočasná výnimka až na 31,5 °C.

Slovinsko (JE Krško, Sava):

• Denná priemerná teplota v bode úplného zmiešania ≤ 28 °C.

• Priemerný denný nárast teploty ≤ 3 °C.

Ďalšie bežné hodnoty v Európe:

• Maximálna teplota vypúšťanej vody často 30 °C (niekedy sezónne vyššia).

• ΔT po zmiešaní typicky 1–3 °C (v lete prísnejšie).

• Niektoré povolenia limitujú aj absolútnu teplotu rieky pod elektrárňou a vyžadujú monitoring ekosystému.

A aká je situácia na Slovensku?

Slovenské JE (Jaslovské Bohunice a Mochovce) používajú chladiace veže, teda (uzavretý/hybridný okruh). Väčšina tepla sa odovzdáva do ovzdušia odparovaním, takže priame ohrievanie rieky je minimálne.

Preto sa na ne nevzťahujú rovnaké prísne limity na teplotu rieky ako pri prietočnom chladení. V povoleniach na vypúšťanie odpadových vôd (odluh cirkulačnej vody a pod.) sa však vyskytujú teplotné limity, napr. maximálna teplota vypúšťanej vody v letných mesiacoch (jún–september) okolo 35 °C alebo nižšie hodnoty podľa konkrétneho recipientu a povolenia. Hlavný environmentálny vplyv je tu skôr množstvo odparenej a odoberanej vody, a nie tepelné znečistenie rieky.

Zhrnutie typických limitov:

Limity sú vždy lokalizované a schvaľované v povoleních (vo Francúzsku ASN, inde vodohospodárske úrady). Cieľom je chrániť rozpustený kyslík, ryby a celkový ekosystém – teplejšia voda znižuje obsah O₂ a stresuje vodné organizmy. Pri prekročení limitu musí prevádzkovateľ znížiť výkon (menej tepla sa odovzdá) alebo reaktorový blok dočasne odstaviť.

 Keby sme to teda chceli zhrnúť, tak vidíme, že problém vysokých teplôt “atómových riek” nie je o tom, že by jadrové elektrárne „nedokázali“ technicky fungovať alebo že by bola ohrozená jadrová bezpečnosť. Že tí, ktorí ich v tejto súvislosti kritizujú, buď tomu nerozumejú, alebo to náročky zneužívajú pre politický boj. Znižovanie výkonu, resp. odstavovanie jadrových elektrární pri tomto “probléme” je dôsledok environmentálnych predpisov, ktoré chránia vodné organizmy pred tepelným znečistením. Prevádzkovatelia jednoducho vynútene znižujú výkon alebo dočasne odstavujú bloky, aby tieto limity neprekročili. V praxi sa to týka predovšetkým elektrární s prietočným chladením počas vĺn horúčav a nízkych prietokov. Jadrové elektrárne s chladiacimi vežami (ako u nás na Slovensku) sú na to podstatne odolnejšie.