Místo slepé uličky reaktory čtvrté generace

Mezinárodní program přijde na šest miliard eur ? Na výzkumu reaktorů na tekuté fluoridové palivo se podílejí vědci z Řeže

Rychlý rozvoj současné jaderné energetiky může způsobit, že se zásoby uranu vyčerpají už kolem roku 2050. S tímto překvapivým tvrzením přišel Frank Carréz francouzského Komisariátu pro atomovou energii (CEA) zastřešujícího civilní i vojenské jaderné programy. Vyhnout se této slepé uličce lze pouze urychleným zavedením reaktorů tzv. čtvrté generace. První demonstrační sodíkem chlazené rychlé reaktory nového pokolení se mají začít stavět ještě v tomto desetiletí a kolem roku 2015 se začne připravovat sériová výroba a výstavba jimi vybavených energetických bloků, dodává Carré.

Hrozící nedostatek uranu odvrátí díky lepšímu využití jejich energetického potenciálu. Stávající zařízení ho využívají z pouhých čtyř procent, nové technologie to dokáží až z plných dvaceti procent. Současně se v nich odbourávají i nejnebezpečnější štěpné produkty, kvůli nimž by se tzv. vyhořelé, přesněji řečeno použité palivo ze současných jaderných elektráren muselo skladovat stovky tisíc let. Potřebu ukládání podstatně menšího množství atomového odpadu tak snižují na pouhé stovky let.

Mezinárodní výzkum šesti typů jaderných reaktorů čtvrté generace (GIF) přijde na šest miliard eur; třetina z toho připadne na vypracování studie proveditelnosti. Běžná energetika počítá vedle sodíkových i s dalšími rychlými reaktory chlazenými olovem a plynem, dále se zařízením na tekuté palivo a superkritickými a vysokoteplotními reaktory. Zejména poslední se budou využívat pro výrobu vodíku, jenž má v dopravě v příštích desetiletích nahradit docházející ropu. V Česku by na tyto účely stačilo dvanáct menších bloků ve třech lokalitách o celkovém elektrickém výkonu shodném se sedmi temelínskými bloky, odhaduje šéf Ústavu jaderného výzkumu v Řeži František Pazdera.

Vedle vodíkového hospodářství se jejich levná energie uplatní v cementářství, papírenství, petrochemii, chemickém průmyslu a hutnictví železa i barevných kovů, připomíná Frank Carré. Pomohou řešit i možná největší problém budoucnosti lidstva, totiž nedostatek pitné vody – energii atomového jádra lze využívat i při odsolování mořské vody.

Mezinárodní fórum GIF tvoří USA, Kanada, Euratom a samostatně ještě Francie a Velká Británie, dále Švýcarsko, Japonsko, Jižní Korea, Jihoafrická republika, Argentina a Brazílie. V roce 2006 se k němu připojily Rusko a Čína. Do tříčlenného mezinárodního řídícího výboru pro výzkum reaktorů na tekuté fluoridové palivo vytvořeného v roce 2005 byl za Euratom jmenován Miloslav Hron z Ústavu pro jaderný výzkum v Řeži.

Další informace:

www.cea.fr (francouzsky i anglicky)

Rychlé reaktory s uzavřeným palivovým cyklem, tedy produkující minimum odpadu, budou ve velkém nasazeny po roce 2040. Vysokoteplotní reaktory jako zdroje energie pro různá průmyslová odvětví se začnou stavět už po roce 2025, poznamenává francouzský odborník Frank Carré. Klíčovou roli sehrají zřejmě při přechodu na vodíkové hospodářství v dopravě. Úplné nahrazení dnes spotřebovávaných pohonných hmot z ropy vodíkem vyrobeným elektrolýzou vody by v Česku znamenalo vybudovat devět elektrárenských bloků s evropskými reaktory EPR o celkovém elektrickém výkonu sedmi Temelínů, odhaduje šéf Ústavu jaderného výzkumu v Řeži František Pazdera. Na tepelný rozklad vody by stačilo rovněž ve třech lokalitách celkem dvanáct podstatně menších reaktorů o přibližně polovičním elektrickém výkonu, dodává.

Mezinárodní fórum IV. generace (GIF), které sdružuje vědce, akademiky a jaderné provozovatele z dvanácti zemí světa a Euratom, navrhlo zahrnout do kategorie „reaktor IV. generace“ šest různých typů reaktorů. Všechny musí splňovat přísná kritéria bezpečnosti, spolehlivosti a ekonomičnosti. Zároveň nesmí ohrožovat současnou dohodu o nešíření jaderných zbraní. Do kategorie ekonomičnosti spadá například přijatelné riziko pro investory, časový úsek výstavby elektrárny ne delší než tři roky či cenová konkurenceschopnost výroby elektřiny ve srovnání s ostatními zdroji v regionu. Pro bezpečnost byly zase určující faktory jako například mizivá pravděpodobnost poškození aktivní zóny reaktoru nebo tolerance reaktoru k chybám lidské obsluhy, uvádí zpráva Reaktorová sága do roku 2030 z informačního servisu České nukleární společnosti (
www.csvts.cz/cns/news05/050418s.htm).

Rychlé reaktory využívají zcela jinou technologii než nejběžnější současné (temelínského typu). Tzv. rychlé neutrony totiž dokáží rozbít i jádra atomů vznikající štěpením uranu U235 a vyrobit z nich nové palivo (proto se jim také říká množivé). Díky tomu mohou lépe využít energii paliva a zlikvidovat nebezpečné prvky v dnes použitém palivu, které by se jinak muselo řádově až stovky tisíciletí skladovat v podzemních úložištích. Provozní teploty těchto reaktorů se pohybují nad 500 0C, což je o dvě stě více než v nynějších „klasických“ reaktorech. Chladí se tekutým sodíkem nebo olovem, v budoucnu se uvažuje i o plynovém chlazení. Využijí až 20 procent energie jaderného paliva, pětkrát více než současné.

Bělojarská atomová elektrárna je jedinou komerční na světě s rychlým reaktorem, který jako chladicí médium používá sodík. První proud dodala do sítě v roce 1980. Její průměrná roční výroba převyšuje čtyři miliardy kilowatthodin. Zatímco USA vývoj rychlých reaktorů ukončily a Francie s Japonskem řeší se svými Superphénixem, resp. Mondžu složité technické problémy, šestisetmegawattový rychlý reaktor na ruském Uralu má už za sebou 27 let řádného provozu.

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.

Kategorizace reaktorů:

Generace I: Prototypy komerčních reaktorů z 50. a 60. let

Generace II: Reaktory postavené v 70. a 80. letech, které nyní tvoří páteř jaderné energetiky. Nejběžnějšími typy jsou lehkovodní reaktory (např. VVER v Temelíně) a těžkovodní reaktory (např. CANDU využívaný v Kanadě).

Generace III: Někdy označované jako „pokročilé reaktory“, vznikají od 90. let minulého století. Od roku 1996 fungují například v Japonsku, do této kategorie spadá i nový reaktor EPR budovaný ve Finsku. Ve Spojených státech získal licenci reaktor AP-600 od Westinghouse Company, žádná nová elektrárna se tam však zatím nestaví.

Generace III+: S uvedením do provozu se počítá kolem roku 2010, zatím procházejí vývojem nebo jsou ve schvalovacím řízení u regulátorů. Patří sem především reaktory s kuličkovým keramickým palivem PBMR (s výstavbou počítá Čína) a americký AP-1000.

Generace IV: Plán na jejich využití je rozvržen až do roku 2030. Místo tradiční vody bude většina využívat k chlazení látky umožňující provoz s mnohem vyšší teplotou a tím i účinností.

Zdroj: Informační servis ČNS

zpět na úvodní stránku