Jaderné reaktory čtvrté generace umožní lepší využití paliva, a dokonce recyklaci dnešního odpadu.
Alkalická sůl nad zlato
Nová generace jaderných reaktorů by mohla nastoupit za deset až třicet let. Pracují na tom stovky vědců na celém světě. Právě tyto reaktory by totiž měly umožnit využití veškerého potenciálu jaderného paliva a zastavit neekonomické využívání uranové rudy. Využití v současných reaktorech se totiž pohybuje jen mezi třemi až pěti procenty.
Nové reaktory budou navíc umět znovu spálit jaderný odpad reaktorů dnešních, tedy de facto ho "recyklovat".
Mělo by tak ubýt problémů, kam se zbytečně velkou produkcí vyhořelého paliva. "Mohli bychom budovat úložiště jaderného odpadu, která by byla menší, ekonomicky výhodnější a přitom bezpečná " říká Geert Volckaert, jaderný expert EU.
Tato plánovaná nová generace jaderných reaktorů se označuje jako čtvrtá a měla by produkovat padesátkrát až stopadesátkrát více energie na tunu vytěženého uranu než současné reaktory.
A zároveň by měla být ekologičtější, poněvadž - jak říká Geerd Volckaert - jde o "uzavřený palivový cyklus".
Kdyby se podařilo uvést tyto reaktory včas do provozu, Česko by nemuselo v budoucnu budovat nová úložiště jaderného odpadu. Současná tři úložiště Richard (Litoměřice), Bratrství (Jáchymov) a Hostím (Beroun) mohou uchovávat bez problému radioaktivní odpad ještě několik desítek let. A pak bude moci být znovu využit v nových reaktorech. Tím by Česko i výrazně ušetřilo.
Jaké budou nové reaktory?
Reaktory především využijí téměř veškerý štěpný materiál díky "recyklaci" jaderného odpadu. Rovněž se prodlouží délka životnosti reaktoru. Předpokládá se až sto let.
Díky delší době mezi výměnou palivových článků se zvýší efektivita obsluhy, spolehlivost a koeficient využití elektrárny.
Kromě elektřiny bude možné reaktory čtvrté generace využít například i na produkci tepla. V přímořských oblastech zase usnadní odsolování mořské vody a výrobu vody pitné. A mohla by být zavedena výroba vodíku termochemickým rozkladem vody. Vodík by se mohl využívat třeba v dopravě či průmyslu nebo by mohl být uchováván jako případný zdroj energie.
Vědci pracují na šesti typech reaktorových systémů, které se od sebe liší médiem, jímž je reaktor chlazen:
sodíkem chlazený rychlý reaktor SFR,
plynem chlazený rychlý reaktor GFR,
olovem chlazený rychlý reaktor LFR,
reaktor SCWR chlazený superkritickou vodou (voda na pomezí kapalného a plynného skupenství),
vysokoteplotní reaktor VHTR,
reaktor založený na roztavených solích (solný reaktor) MSR.
Vývoj jednotlivých typů probíhá rozdílným tempem. Je více než pravděpodobné, že se bude v budoucnu využívat několik systémů, které se budou navzájem doplňovat.
Výzkum v Řeži
Výzkum reaktorů čtvrté generace probíhá i v Česku. Ústav jaderného výzkumu (ÚJV) v Řeži se již více než osm let podílí na vývoji těchto systémů a zaměřil se na ten nejsložitější a nejpokročilejší, kterým je solný reaktor MSR. Při jeho vývoji se stal světovým vedoucím pracovištěm a naprostou špičkou v experimentálním vývoji této technologie.
Do výzkumu se díky grantu ministerstva průmyslu a obchodu a Správy úložišť radioaktivních odpadů už vložilo víc než 300 milionů korun.
Proti známějším systémům reaktorů s pevným palivem představuje solný reaktor neklasický systém, kde jaderné palivo je rozpuštěno v tavenině alkalických fluoridů (tedy alkalických solí - proto solný reaktor). Tato směs cirkuluje primárním okruhem mezi reaktorem, kde se díky štěpné reakci ohřívá, a tepelným výměníkem, kde předává teplo do sekundárního okruhu (ten se může využít pro teplárnu, odsolování mořské vody a podobně).
Primární okruh solného reaktoru je přímo spojen se systémem přepracování paliva, kde je z palivové směsi průběžně odstraňován odpad a kde je též do systému doplňováno nové palivo.
Solný reaktor má pracovní teplotu okolo 800 °C. Jedná se o systém, kde roztavená sůl cirkuluje za atmosférického tlaku s vysokým stupněm přirozené jaderné bezpečnosti (při nežádoucím zvýšení teploty nosná tavenina zvětší svůj objem, tím v ní poklesne hustota štěpného materiálu a výkon reaktoru se automaticky sníží).
Výlučnost solných reaktorů mezi ostatními typy reaktorů čtvrté generace není dána jen tím, že minimalizují radioaktivní odpad. Jejich další a možná ještě významnější předností je možnost přechodu od uranového a plutoniového paliva k thoriu.
Vývoj zmíněného reaktorového typu probíhá v České republice od roku 2000. Čtyřicetičlenný kolektiv UJV v Řeži vedou Miloslav Hron a Jan Uhlíř. V minulém roce skončili s projektem vývoje vybraných částí technologií a v současné době by měl být zahájen čtyřletý projekt, který by vedl až k realizaci modelového solného reaktoru malého výkonu. To je poslední krok před realizací skutečného reaktoru.
"Budoucí realizace tohoto reaktorového typu může významně ovlivnit jadernou energetiku v České republice," říká Uhlíř.
Výsledky z vývoje technologie MSR ale bude možné využít i v jiných odvětvích, především v oblasti konstrukčních materiálů pro vysoké teploty. Už nyní vyvinula plzeňská Škoda-JS novou speciální niklovou slitinu pro prostředí fluoridových tavenin, která se využívá v reaktorech. Dá se však upotřebit i v jiných oborech, třeba v chemickém průmyslu.
Jaderné euromiliardy
Jaderným výzkumem se zabývají i další země světa a Evropy. EU na něj vyčlenila pro roky 2007 až 2011 částku 2,75 miliardy eur. Z toho přímo na výzkum reaktorů čtvrté generace půjde devět milionů a sedm a půl milionu eur půjde na výzkum recyklace jaderného odpadu, která přímo s těmito reaktory souvisí.
V minulém období šly čtyři pětiny peněz na sodíkem chlazený jaderný reaktor, jehož vývoj pokročil nejdále a uvedení do provozu se dá předpokládat už v roce 2020.
Podle odhadů Evropské komise bude nutno do roku 2030 ve světě investovat do energie neuvěřitelnou částku - dvanáct bilionů eur. Značná část investic půjde do jaderné energetiky, žádné náhradní zdroje nejsou schopny nahradit výkon jaderných elektráren. A Česká republika má velkou šanci být u toho.
AUTOR: Aleš Bluma
Nové reaktory budou navíc umět znovu spálit jaderný odpad reaktorů dnešních, tedy de facto ho "recyklovat".
Mělo by tak ubýt problémů, kam se zbytečně velkou produkcí vyhořelého paliva. "Mohli bychom budovat úložiště jaderného odpadu, která by byla menší, ekonomicky výhodnější a přitom bezpečná " říká Geert Volckaert, jaderný expert EU.
Tato plánovaná nová generace jaderných reaktorů se označuje jako čtvrtá a měla by produkovat padesátkrát až stopadesátkrát více energie na tunu vytěženého uranu než současné reaktory.
A zároveň by měla být ekologičtější, poněvadž - jak říká Geerd Volckaert - jde o "uzavřený palivový cyklus".
Kdyby se podařilo uvést tyto reaktory včas do provozu, Česko by nemuselo v budoucnu budovat nová úložiště jaderného odpadu. Současná tři úložiště Richard (Litoměřice), Bratrství (Jáchymov) a Hostím (Beroun) mohou uchovávat bez problému radioaktivní odpad ještě několik desítek let. A pak bude moci být znovu využit v nových reaktorech. Tím by Česko i výrazně ušetřilo.
Jaké budou nové reaktory?
Reaktory především využijí téměř veškerý štěpný materiál díky "recyklaci" jaderného odpadu. Rovněž se prodlouží délka životnosti reaktoru. Předpokládá se až sto let.
Díky delší době mezi výměnou palivových článků se zvýší efektivita obsluhy, spolehlivost a koeficient využití elektrárny.
Kromě elektřiny bude možné reaktory čtvrté generace využít například i na produkci tepla. V přímořských oblastech zase usnadní odsolování mořské vody a výrobu vody pitné. A mohla by být zavedena výroba vodíku termochemickým rozkladem vody. Vodík by se mohl využívat třeba v dopravě či průmyslu nebo by mohl být uchováván jako případný zdroj energie.
Vědci pracují na šesti typech reaktorových systémů, které se od sebe liší médiem, jímž je reaktor chlazen:
sodíkem chlazený rychlý reaktor SFR,
plynem chlazený rychlý reaktor GFR,
olovem chlazený rychlý reaktor LFR,
reaktor SCWR chlazený superkritickou vodou (voda na pomezí kapalného a plynného skupenství),
vysokoteplotní reaktor VHTR,
reaktor založený na roztavených solích (solný reaktor) MSR.
Vývoj jednotlivých typů probíhá rozdílným tempem. Je více než pravděpodobné, že se bude v budoucnu využívat několik systémů, které se budou navzájem doplňovat.
Výzkum v Řeži
Výzkum reaktorů čtvrté generace probíhá i v Česku. Ústav jaderného výzkumu (ÚJV) v Řeži se již více než osm let podílí na vývoji těchto systémů a zaměřil se na ten nejsložitější a nejpokročilejší, kterým je solný reaktor MSR. Při jeho vývoji se stal světovým vedoucím pracovištěm a naprostou špičkou v experimentálním vývoji této technologie.
Do výzkumu se díky grantu ministerstva průmyslu a obchodu a Správy úložišť radioaktivních odpadů už vložilo víc než 300 milionů korun.
Proti známějším systémům reaktorů s pevným palivem představuje solný reaktor neklasický systém, kde jaderné palivo je rozpuštěno v tavenině alkalických fluoridů (tedy alkalických solí - proto solný reaktor). Tato směs cirkuluje primárním okruhem mezi reaktorem, kde se díky štěpné reakci ohřívá, a tepelným výměníkem, kde předává teplo do sekundárního okruhu (ten se může využít pro teplárnu, odsolování mořské vody a podobně).
Primární okruh solného reaktoru je přímo spojen se systémem přepracování paliva, kde je z palivové směsi průběžně odstraňován odpad a kde je též do systému doplňováno nové palivo.
Solný reaktor má pracovní teplotu okolo 800 °C. Jedná se o systém, kde roztavená sůl cirkuluje za atmosférického tlaku s vysokým stupněm přirozené jaderné bezpečnosti (při nežádoucím zvýšení teploty nosná tavenina zvětší svůj objem, tím v ní poklesne hustota štěpného materiálu a výkon reaktoru se automaticky sníží).
Výlučnost solných reaktorů mezi ostatními typy reaktorů čtvrté generace není dána jen tím, že minimalizují radioaktivní odpad. Jejich další a možná ještě významnější předností je možnost přechodu od uranového a plutoniového paliva k thoriu.
Vývoj zmíněného reaktorového typu probíhá v České republice od roku 2000. Čtyřicetičlenný kolektiv UJV v Řeži vedou Miloslav Hron a Jan Uhlíř. V minulém roce skončili s projektem vývoje vybraných částí technologií a v současné době by měl být zahájen čtyřletý projekt, který by vedl až k realizaci modelového solného reaktoru malého výkonu. To je poslední krok před realizací skutečného reaktoru.
"Budoucí realizace tohoto reaktorového typu může významně ovlivnit jadernou energetiku v České republice," říká Uhlíř.
Výsledky z vývoje technologie MSR ale bude možné využít i v jiných odvětvích, především v oblasti konstrukčních materiálů pro vysoké teploty. Už nyní vyvinula plzeňská Škoda-JS novou speciální niklovou slitinu pro prostředí fluoridových tavenin, která se využívá v reaktorech. Dá se však upotřebit i v jiných oborech, třeba v chemickém průmyslu.
Jaderné euromiliardy
Jaderným výzkumem se zabývají i další země světa a Evropy. EU na něj vyčlenila pro roky 2007 až 2011 částku 2,75 miliardy eur. Z toho přímo na výzkum reaktorů čtvrté generace půjde devět milionů a sedm a půl milionu eur půjde na výzkum recyklace jaderného odpadu, která přímo s těmito reaktory souvisí.
V minulém období šly čtyři pětiny peněz na sodíkem chlazený jaderný reaktor, jehož vývoj pokročil nejdále a uvedení do provozu se dá předpokládat už v roce 2020.
Podle odhadů Evropské komise bude nutno do roku 2030 ve světě investovat do energie neuvěřitelnou částku - dvanáct bilionů eur. Značná část investic půjde do jaderné energetiky, žádné náhradní zdroje nejsou schopny nahradit výkon jaderných elektráren. A Česká republika má velkou šanci být u toho.
AUTOR: Aleš Bluma
Zdroj:EKONOM
Sdílet článek na sociálních sítích
