Jaderná fyzika a energetika

Americká Komise pro jadernou regulaci (Nuclear Regulatory Commission) certifikovala koncem ledna 2023 v historii první malý modulární reaktor (small modular reactor – SMR). Jde o reaktor společnosti NuScale Power. Nejen tento viditelný krok na cestě ke komerčnímu provozu malých reaktorů bude tématem tradiční konference Malé a modulární reaktory SMR v úterý 7. února 2023. Pořádá ji Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská ČVUT (FJFI) ve své hlavní budově (Břehová 7, Praha 1) ve spolupráci s agenturou Alveda.

V úplně posledních dnech roku 2021 dosáhl evropský JET, největší ze všech provozovaných tokamaků na světě, svoje vůbec první plazma s vysokým udržením a prakticky zdvojnásobil svůj rekord v uvolňované energii z roku 1997. O rok později, v posledních dnech roku 2022, překonalo National Ignition Facility (NIF) ve Spojených státech prahovou hodnotu, při které se energie vložená do plazmatu rovná energii generované fúzními reakcemi. Co všechno se událo mezi tím na staveništi projektu ITER?

V kontejnmentu argentinského reaktoru Aucha II je instalována souprava pro detekci neutrin. Je součástí americko-argentinského experimentu, jehož cílem je získat více informací o dosud stále víceméně tajemných částicích. Jaderné elektrárny se již dříve využívaly pro studium neutrin, ale toto je první takový experiment prováděný uvnitř kontejnmentu.

Demonstrační vysokoteplotní plynem chlazený reaktor HTR-PM (High Temperature Gas-Cooled Reactor-Pebble-bed Module) s tzv. oblázkovým palivem v lokalitě Shidaowan v čínské provincii Šan-tung dosáhl svého počátečního plného výkonu se „stabilním provozem v režimu dva reaktory s jedním strojem“. Elektrárna je vybavena dvěma malými reaktory (každý o výkonu 250 MW_t), které pohánějí jednu parní turbínu o výkonu 210 MW_e. Je vlastněna konsorciem vedeným společností China Huaneng (47,5 %), dceřinou společností China National Nuclear Corporation (32,5 %) a Institutem jaderných a nových energetických technologií univerzity Tsinghua (20 %), která je lídrem v oblasti výzkumu a vývoje.

Dnešní veřejnost už velmi dobře chápe, že spotřeba uhlovodíkových energetických zdrojů by se měla omezit, protože jejich spalování k získání energie, včetně dopravy, je jedním z největších znečišťovatelů životního prostředí – je zdrojem až 75 % emisí skleníkových plynů. V uplynulých dvaceti letech se kapacita výroby elektřiny zdvojnásobila a do roku 2050 se má ztrojnásobit. Sice se neustále diskutuje o tom, že je třeba znečištění snižovat, ale bez znatelných výsledků. Stále 85 % energie na zemi pochází ze spalování fosilních paliv.

Při stavbě zařízení tak velkého a tak složitého, jako je ITER, nejsou potíže a překážky překvapením – naopak jsou nedílnou součástí výroby, montáže a instalace. Uvažme, že jde o první komponenty svého druhu na světě (přinejmenším co do velikosti). Od prvních fází výroby až po konečné vložení do jámy tokamaku jsou problémy se součástmi stálým a důvěrně známým společníkem. Někdy však uprostřed běžných, téměř každodenních problémů vyvstane problém většího rozměru, takový, který vyžaduje hlubší prozkoumání, kreativitu při navrhování nápravných opatření a co je důležité – čas a rozpočet na opravu. Již dva a půl roku montáže zařízení čelí ITER obavám tohoto druhu, někdy větších, jindy menších. A nyní byly identifikovány závady ve dvou klíčových komponentách tokamaku: tepelných štítech a sektoru vakuové nádoby.