Našel jaderný odpad úložiště?

Nové hybridní reaktory by údajně mohly vyřešit problém s radioaktivním materiálem z atomových elektráren

Ani ryba, ani rak – zkrátka hybrid. Ve fyzice nemusí mít hybrid pejorativní význam, naopak může představovat užitečnou symbiózu dvou zařízení, která zvyšuje jejich užitnou hodnotu. To platí rovněž u tzv. hybridních reaktorů, které by v sobě měly kombinovat dva protikladné fyzikální procesy: slučování a štěpení atomových jader.

Toto spojení protikladů se považovalo za schůdnější cestu k jaderné energii už v 50. letech. Uvažoval o něm například proslulý sovětský fyzik a později disident Andrej Sacharov. Fúze měla dodávat neutrony, které nastartují štěpení jader a to bude zdrojem energie.

Centrum „hybridu“ mělo tedy tvořit fúzní zařízení, ve kterém by spojování atomových jader vytvářelo intenzivní proud rychlých neutronů. Ty by pak ve vnějším obalu ze štěpitelného materiálu sloužily opačnému procesu, než během kterého vznikly: při srážkách s jádry atomů obalu by vyvolávaly štěpnou reakci. Nebo případně vyráběly palivo pro štěpné reaktory.

Toto využití se nabízí, protože při některých fúzních reakcích vznikají rychlé neutrony ve značném množství. Přítomnost těchto částic byla také důvodem desetiletí utajování fúzní reakce po II. světové válce. Armády neutrony chtěly použít k výrobě jaderné výbušniny. Pak se ovšem ukázalo, že výroba fúzní části nebude zdaleka tak jednoduchá a výzkum řízené fúze byl odtajněn. Rozhodující roli v tomto procesu poněkud překvapivě sehráli sovětští vědci.

Myšlenka hybridního reaktoru závislá na úspěšném zvládnutí fúze ale v podstatě zapadla. Nyní ale s neotřelým nápadem přišli vědci z University of Texas v Austinu. Američtí odborníci myšlenku hybridu oprášili a navrhli pro něj „uklízečskou“ funkci: měl by spalovat odpad štěpných atomových elektráren. Podle autorů návrhu by se měl vypořádat s 99 procenty materiálu, se kterým si v současnosti nevíme příliš rady.

Jádrem zařízení je samozřejmě zdroj neutronů s krkolomným název kompaktní fúzní zdroj neutronů. Obklopovat ho má těžko štěpitelný odpad z jaderných elektráren (tzv. transurany). Kdyby zdroj neutronů pracoval se 100 megawatty výkonu, štěpení odpadu by mohlo „vynášet“ podle propočtů kolem tří tisíc tepelných megawattů, tj. jako Temelín.

30 hybridů je dost pro celý svět?

Prognózy texaských vědců jsou lákavé: sedm až jedenáct hybridních reaktorů zlikviduje odpad 104 amerických štěpných reaktorů, A 30 až 45 hybridů by mělo spolykat odpad všech atomových elektráren na světě…

Na stejné sousto – odpady ze současných elektráren – se chystá také připravovaná čtvrtá generace štěpných reaktorů. Podle M. Kotschenreuthera a jeho kolegů z Austinu by jejich hybrid mohl být dříve a laciněji. A také být poněkud bezpečnější – paliva v něm prostě nebude nikdy tolik, aby mohlo dojít ke spuštění samovolné reakce.

Zařízení by mělo fungovat i díky nové vymoženosti: texaští vědci navrhli vylepšení zařízení, které v tokamacích slouží k čištění plazmatu a regulaci výkonu. Obecně se označuje jako tzv. divertor. Texaští vědci svůj „zlepšovák“ označili jako Super X Divertor (SXD).

Toto nové zařízení má být mimořádně odolné vůči vysokým teplotám. Díky tomu může dojít ke zmenšení zdroje neutronů a to zase umožní, aby „hybrid“ dosahoval výše popisované účinnosti. Jen pro představu fúzní zdroj neutronů uvažovaný pro hybrid by při výkonu 100 MW měl průměr sedm metrů. O SXD už projevilo zájem několik institucí provozujících tokamaky.

Projekt má jedinou vadu. Existuje zatím jen na papíře, i když kvalitním. Studie vyšla v renomovaném časopise Fusion and Engineering and Design. Jistou naději skýtá mohutná dotace do vědy a technologií, které v rámci stimulačního balíčku rozdělila nová americká administrativa. Na energetiku připadlo celkem 40 miliard dolarů, ale velká část těchto peněz je určena na rozvoj stávající rozvodné sítě a energetické úspory, nikoliv na nové výzkumné projekty. Přesto se má rozpočet výzkumných institucí ministerstva energetiky zvýšit nejméně o polovinu. Má nový hybrid životní šanci?

Zdroj: Lidové noviny, Milan Řípa, Ústav fyziky plazmatu Akademie věd ČR