Rusové ve francouzských stopách

Podíl jaderných zdrojů na celkové výrobě elektřiny dosáhne v Rusku do konce století až 80 procent. Na vědecké konferenci Global 2009 konané počátkem letošního září v Paříži to uvedl šéf Kurčatovova ústavu, akademik Nikolaj Ponomarjov-Stěpnoj. Rusko tak předstihne hostitelskou Francii, kde se dnes z jádra vyrábí více než tří čtvrtiny veškerého elektrického proudu.

Ruský jaderný program sází na rozvoj rychlých reaktorů, které uzavřou současný palivový cyklus. Díky nim se lépe využije potenciál jaderného paliva a o několik řádů omezí objem jaderného odpadu i doba potřebná pro jeho skladování.

Tohoto cíle se podle něj dosáhne ve 20. letech. „Po roce 2030 se součástí jaderné energetiky stanou vysokoteplotní reaktory, jež umožní ve velkém vyrábět vodík jako zdroj energie především pro dopravu,“ zdůraznil podle informační sítě NucNet Ponomarjov-Stěpnoj.

V úvahu přichází i ultravysokoteplotní reaktor chlazený héliem umožňující vysokou účinnost výroby elektřiny i tepla. Tepelným rozkladem vody se může vyrábět vodík, jenž by měl v budoucnu nahradit v dopravě docházející ropu.

Na vývoji materiálu pro výměníky pracující v extrémních podmínkách – odolnost vůči vysokým teplotám kolem 600 0C a naprostá těsnost a dokonalé oddělení sodíku od vodní páry v parním generátoru, neboť každý kontakt s vodou hrozí výbuchem – se podíleli vědci z Ostravy a Brna. Výsledky a dlouhodobé zkušenosti výzkumných týmů vedených profesory Františkem Dubšekem a Oldřichem Matalem z brněnské techniky se ověřovaly na parních generátorech ruských rychlých reaktorů BOR-60 a uplatnily se i při konstrukci bělojarského bloku.

---

První reaktor spustila Matka Příroda

První přírodní atomové reaktory na uranové palivo byly v provozu před dvěma miliardami let v lokalitě Oklo v dnešním Gabunu. Vysoká koncentrace izotopu U235 a uložení v pórovitých horninách vytvořily příznivé podmínky pro vznik řetězové štěpné reakce. Voda, která po deštích zaplavila ložisko, sloužila jako moderátor podobně jako v dnešních jaderných reaktorech. V Oklu, kde se dnes těží uran pro energetické potřeby, se dosud narazilo na 16 reaktorových oblastí o průměru jeden metr. Výkon každého reaktoru dosahoval 100 kW; jeho energie by stačila pro provoz zhruba dvou set domácností. Každý cyklus spuštění a vyhasnutí trval podle Alexe Meshnika z Washingtonovy univerzity v americkém St. Louis 2,5 hodiny. Přírodní reaktory, jejichž činnost (aniž o jejich existenci věděl) zopakoval Enrico Fermi v roce 1942 v Chicagu, běžely plných 150 tisíc let.

---

S rychlými reaktory to není lehké

Jedinou komerční elektrárnu s rychlým reaktorem chlazeným sodíkem na světě provozuje dnes Rusko v Bělojarsku na Uralu. První proud dodal 600megawattový blok do sítě v roce 1980. Roční produkce se stabilně blíží čtyřem miliardám kWh a od spuštění vyprodukoval přes 100 miliard kWh.
USA vývoj rychlých reaktorů ukončily v 70. letech, k zastavení společného německo-belgicko-nizozemského projektu Kalkar vedly ve stejné době těsně před spuštěním reaktoru politické důvody. Francie s Japonskem řeší se svými Superphénixem, resp. Mondžu složité technické problémy.
Rychlé reaktory nepotřebují moderátor zpomalující neutrony. Dokáží „spalovat“ plutonium i další dlouhodobé radioaktivní prvky z transuranové řady. Mohou využít výrazně větší množství energie z použitého paliva než současné lehkovodní, a současně zkrátit dobu nezbytnou pro skladování vysoce radioaktivního odpadu.

Nejexotičtěji se jeví reaktor chlazený superkritickou vodou a reaktor s tavenými solemi. Zvláštních vlastností chladicí vody při vysokých teplotách a tlacích se už dnes využívá pro výrazné zvýšení účinnosti uhelných elektráren. O reaktoru na tekuté soli uvažovaly koncem 40. let minulého století USA pro pohon vojenských letounů a do roku 1968 provozovaly malý zkušební reaktor. Tvoří ho grafitový blok s kanály, jimiž volně proudí tekuté uranové soli. Tato technologie je vhodná pro „spalování“ transuranů a plutonia i pro výrobu vodíku, vyřešit však zbývá ještě celou řadu problémů.