Očekávané zavedení vodíkového
hospodářství v dopravě a tzv. odchod
od ropy, o kterém mluví německý
ministr životního prostředí
Jürgen Trittin, dále zvýší potřebu
velkého množství laciné elektřiny.
Vodík se totiž s největší pravděpodobností
bude vyrábět elektrolyticky
- anebo tepelným štěpením vody
v jaderných reaktorech nové generace.
Potřebné množství vodíku, který by
v české dopravě zcela nahradil pohonné
hmoty z ropy, by zajistily pouze
zcela nové energetické bloky. Jejich
elektrický výkon pro elektrolýzu
odhaduje ředitel Ústavu jaderného
výzkumu František Pazdera na 14 temelínských
reaktorů anebo na polovinu
ve vysokoteplotních zdrojích:
"Potřebu větší produkce vodíku odhadujeme
na rok 2030, kdy má v Evropské
unii na tento pohon jezdit už
více než třetina nových automobilů."
SÁZKA NA VYŠŠÍ TEPLOTU
V té době už začne nástup principiálně
zcela nových jaderných reaktorů.
Jejich společným jmenovatelem
bude vyšší provozní teplota, a tedy
lepší využití energetického potenciálu
uranového nebo směsného paliva.
Současná zařízení pracují ve zhruba
300stupňovém režimu a "spálí" pouze
přibližně pět procent paliva. Zbytek
i s vysoce radioaktivními produkty
skončí bez užitku nejprve v bazénech
vedle reaktorů, posléze v meziskladech
a nakonec v podzemních
úložištích. Vyšší teplotou se v reaktorech
s pohybujícím se palivem jeho
využití zlepší na 20 procent. Některá
zařízení dokáží dokonce zlikvidovat
nebezpečný radioaktivní odpad tak,
že nepatrný zbytek bude třeba skladovat
nikoli desetitisíce či dokonce
statisíce, nýbrž jen několik málo stovek
let.
Prvním krokem tímto směrem byl
vývoj a výstavba tzv. množivých reaktorů.
Přesně 25 let běží spolehlivě
takový 600megawattový elektrárenský
blok s reaktorem využívajícím
rychlé neutrony v uralském Bělojarsku.
Menší 350megawattový se stejnou
dobu až do roku 1999 provozoval
v kazašském Aktau (Ševčenko)
a vyráběl proud především pro odsolování
vody z Kaspického moře.
V Bělojarsku se nyní staví "množivý"
800megawattový blok a ruští
projektanti už vyvinuli 1600megawattový.
V dalších zemích se této technologii
tolik nedařilo. Sodíkové chlazení
je totiž náročné zejména na odolnost
vůči vysokým teplotám kolem 600
0C i na naprostou těsnost a dokonalé
oddělení sodíku od vodní páry v parním
generátoru, neboť každý kontakt
s vodou hrozí výbuchem. Štěpnou reakci
v množivých reaktorech vyvolávají
tzv. rychlé neutrony, takže reaktor,
na rozdíl od většiny používaných
typů včetně temelínských či dukovanských,
nepotřebuje moderátor.
Chladí se tekutým sodíkem. Teplo se
pak přenáší do dalšího sodíkového
obvodu a teprve ve třetí sérii výměníků
se vyrábí pára pro pohon turbín.
Při provozu vzniká nové plutonium,
které se dále využívá jako jaderné palivo
(proto také množivé reaktory).
Tepelná účinnost této technologie
převyšuje 40 procent a podstatně lépe
se při ní využívá jaderné palivo a zároveň
se produkuje nové. Na vývoji
a výrobě zařízení a materiálu pro sovětské
množivé reaktory se podílely
mj. výzkumné týmy vedené profesory
Františkem Dubšekem a Oldřichem
Matalem z brněnské techniky.
Američané zastavili vývoj reaktorů
s rychlými neutrony už v 70. letech.
Francouzský Superphénix byl kvůli
poruchovosti rovněž odstaven, podobně
skončil kvůli netěsnostem sodíkového
chlazení v roce 1995 i japonský
prototyp Mondžu. Společný
německo-belgicko-nizozemský projekt
Kalkar zahájený v roce 1973 stál
plných 7 miliard marek (v dnešních
penězích nejméně 4 miliardy eur).
Dokončil se během dvanácti let,
avšak z politických důvodů, podobně
jako o pět let dříve rakouská jaderná
elektrárna Zwentendorf, se nikdy nespustil.
V roce 1995 celý areál koupil
Nizozemec Hennie van der Most
a vybudoval v něm kongresové středisko,
hotely, restaurace a zábavní
zařízení.
KULIČKY A TEKUTÉ PALIVO
Bez větší pozornosti laické veřejnosti
pokračuje vývoj reaktoru, který
jako palivo používá uranové kuličky.
Tento projekt začal už v 50. letech minulého
století v německém Jülichu
profesor Robert Schulten. Pod jeho
vedením byl vybudován v roce 1967
pokusný reaktor, který byl v provozu
plných 22 let. Další vývojové práce
pokračovaly v koncernech Siemens
a ABB, avšak v roce 1989 byl program
v Německu ukončen a přenesen do Jihoafrické
republiky. Závod na výrobu
paliva se bude podle nejnovějších informací
nukleární agentury NucNet
stavět v Pelindabě a do provozu se
uvede v lednu 2007. Prototyp kuličkové
elektrárny o výkonu 165 megawattů
se má spustit v roce 2010. Na projektu
se podílí mj. Čína, která má o tuto
technologii mimořádný zájem.
Použitý štěpný materiál (uran, thorium
nebo plutonium) v podobě keramického
oxidu je uzavřen do grafitových
kuliček velikosti tenisového
míčku o hmotnosti zhruba 200 gramů.
Typový reaktor používá zhruba
400 000 takových kuliček, které lze
za provozu automaticky přidávat či
odebírat. Pohybují se v atmosféře
z hélia, dusíku nebo oxidu uhličitého.
Obvykle v dalším okruhu se z tepla
vznikajícího při štěpné reakci vyrábí
pára pro turbínu. Výhodou této konstrukce
je větší provozní bezpečnost.
Teplota, a tedy výkon se reguluje průtokem
chladicího plynu a natavení
paliva je prakticky vyloučeno.
Indie vsadila na vývoj thoriových
reaktorů. Tohoto prvku blízkého atomovou
vahou i vlastnostmi uranu má
dostatek na rozdíl od uranu. Předloni
v říjnu začala výstavba prototypu
500megawattového množivého reaktoru
s palivem z oxidů uranu a plutonia.
Bude v něm thoriový terčík
k množení štěpitelného uranu-233.
Bude to další krok k vybudování nové
indické jaderné energetiky, pro zemi
s více než miliardou obyvatel naprosto
nenahraditelné. Tvořit ho budou
tři typy reaktorů. V klasických
uranových se vyrobí plutonium.
V množivých plutoniových se neštěpitelné
thorium přemění ve štěpitelný
uran-233. A zásadně nové reaktory
budou používat tento uranový izotop
přímo jako palivo.
Pozemské zásoby paliva pro thoriový
cyklus stačí na tisíce let a nevznikají
při něm nebezpečné výbušné aktinidy.
CO SE SOUČASNÝM ODPADEM?
Ani jeden systém však neřeší problém
hromadícího se jaderného odpadu,
byť ho v porovnání s jinými energetickými
zdroji vzniká nesrovnatelně
méně. Skladování hluboko pod zemí
naráží především na všeobecnou
nechuť lidí mít za humny podobné
úložiště. Ostatní výhrady (skladování
po tisíce let, potřeba střežení a péče
atd.) jsou v porovnání s tím snadno
překonatelné. Navíc vzniká otázka,
zda je skutečně nutné ukládat natrvalo
pod zem odpad, který se může stát
cennou surovinou.
"Trvalé ukládání jaderného odpadu
není řešením. Domníváme se, že odstranit
to, čemu se dnes říká odpad,
lze bezpečně pouze stejným způsobem,
jakým jsme ho vyprodukovali,
tedy v jaderných reaktorech," říká
Miloslav Hron z Řeže. Tvrdí, že to
budou reaktorová zařízení, ve kterých
bude tekuté palivo cirkulovat.
Během provozního cyklu vznikne
pouze odpad tvořený stabilními či
krátkodobými radioizotopy a energie
pro pohon turbín a generátorů. Objeví
se v podobě reaktorů IV. generace
už kolem roku 2030. Experimenty
s roztavenými fluoridovými solemi,
které poslouží jako kapalné palivo
a současně chladivo v nových jaderných
zařízeních, přinášejí v Řeži velice
nadějné výsledky.
NEÎ SE ZVLÁDNE TERMOJADERNÁ
FÚZE
Všechny reaktory využívající princip
štěpení atomu lze považovat jen
za přechodné řešení. Stabilnější, ne-li
definitivní přinese až termojaderná
fúze. Do druhé poloviny tohoto století,
kdy se objeví tyto zdroje ve významnějším
rozsahu, se jiný zásadní
průlom v jaderné energetice nečeká.
Odborníci proto předpokládají, že
v energetice se budou využívat různé
typy atomových reaktorů v jakési
symbióze. Bloky s tzv. klasickými
mohou existovat ještě dlouhá desetiletí
a kromě elektřiny budou produkovat
to, čemu dnes říkáme odpad,
jenž se použije jako palivo pro souběžně
budované a provozované nové
reaktory; perspektivně se jeví také
thoriový cyklus. .
PETR HORSKÝ
SNÍMKY: ARCHÍV, AREVA
