Allegro môže vrátiť náš jadrový výskum na stratené pozície, tvrdia mladí vedci [energia.sk ]

V oblasti jadrového výskumu je dnes náročné držať krok s najväčšími svetovými organizáciami ako CEA alebo Rosatom. Slovensko sa už niekoľko rokov aktívne podieľa na demonštračnom projekte rýchleho reaktora Allegro. Pre mladých slovenských vedcov je nádejou, že stredoeurópsky jadrový výskum sa vďaka nemu vráti na stratené pozície.
Dvojica mladých vedcov Branislav Vrban a Jakub Lüley aktuálne pôsobia vo výskumnom inštitúte KAERI v Južnej Kórei. Začiatkom marca sa zúčastnili na medzinárodnej konferencii Fast Reactors and Related Fuel Cycles vo Francúzsku. Podujatie, na ktorom sa diskutovalo o dosiahnutom pokroku v oblasti rýchlych reaktorov, organizovala Medzinárodná agentúra pre atómovú energiu (IAEA). Výhodami IV. generácie reaktorov sú vo všeobecnosti nižšia doba rozpadu jadrového odpadu, zefektívnenie výroby a možnosť využitia vyhoreného paliva v uzavretom palivovom cykle. Reaktory tohto typu sú tak schopné využiť vyhorené palivo a urán niekoľkonásobne efektívnejšie ako súčasné jadrové reaktory.
Najväčšiu perspektívu má sodíkom chladený reaktor
Podľa Branislava Vrbana sa väčšina príspevkov na parížskej konferencii zamerala na koncept reaktora chladeného tekutým sodíkom. Tento reaktorový systém predstavuje najperspektívnejší dizajn z pohľadu výroby elektriny v blízkej budúcnosti, vysvetľuje výskumník. Ak zoberieme do úvahy prevádzkové schopnosti, tempo a počet zainteresovaných vedcov, výskum rýchlych reaktoroch chladených sodíkom už podľa neho začína pripomínať technologické preteky v riešení nedostatku energetických zdrojov.
Súvislosti
Branislav Vrban a Jakuba Lüley sú v záverečných ročníkoch doktorandského štúdia jadrovej energetiky na Ústave jadrového a fyzikálneho inžinierstva Fakulty Elektrotechniky a Informatiky STU BA. Venujú sa neutronike rýchlych reaktorov. Popri tejto práci sú spoluriešiteľmi neutronických analýz pre existujúce jadrové bloky na Slovensku. Ústavu jadrového a fyzikálneho inžinierstva sa aj vďaka ich pričineniu podarilo zapojiť do projekt GoFastR. S pomocou francúzskej ambasády strávili 3 mesiace vo výskumnom centre CEA Cadarache vo Francúzsku. Pobyt nádejných vedcov finančne zastrešila spoločnosť Slovenské elektrárne. Po niekoľkých medzinárodných stážach sa aj vďaka pomoci slovenského veľvyslanca Dušana Bellu podarilo zakotviť v jadrovom výskumnom inštitúte KAERI v Južnej Kórei. Ich študijno-pracovný pobyt potrvá do januára 2014.
Rýchly reaktor chladený sodíkom je všeobecne najdlhšie skúmaným konceptom určeným pre energetické účely. Ako upozornil Vrban, už prvý americký reaktor EBR1 zo začiatku päťdesiatych rokoch minulého storočia fungoval na tomto princípe. „Výhody sodíka ako chladiva spočívajú v dobrej teplotnej vodivosti, ktorá umožňuje prevádzku pri atmosférickom tlaku, dobrej tolerancii konštrukčných materiálov v aktívnej zóne, výhodnom vplyve na bilanciu neutrónov a dostatočne vysokej teplote varu,“ vysvetlil pre náš portál Branislav Vrban. Nevýhodou sodíka je nepriehľadnosť, ktorá výrazne komplikuje manipuláciu pri výmene paliva a prehliadke vnútro reaktorových častí. Problémom je tiež prudká exotermická reakcia tohto prvku pri styku s vodou.
Dlhodobú skúsenosť s rýchlymi reaktormi, ktoré sú chladené tekutým sodíkom, má viacero krajín vrátane Ruska, Japonska, USA a iných. Vo Francúzsku sa momentálne tvorí finálny dizajn reaktora, ktorý by mal zohľadňovať aj zvýšené bezpečnostné kritériá po havárii vo Fukušime. Na intenzívnom vývoji “francúzskeho reaktora” v súčasnosti pracuje viac ako 550 výskumníkov. „Predbežná plánovaná prvá kritičnosť reaktora je v roku 2024,“ informoval vedec o poznatkoch z parížskej konferencie.
Allegro môže resuscitovať náš jadrový výskum
Dizajnový mix reaktorov štvrtej generácie dopĺňajú menšie, ale nemenej zaujímavé projekty. Patrí medzi ne aj plynom chladený rýchly reaktor Allegro, ktorý predstavuje jedinečnú kombináciu technológií. „Tento projekt je snom mnohých slovenských inžinierov zaoberajúcich sa jadrovou energetikou,“ uviedol Vrban, podľa ktorého dnes existuje reálna perspektíva výstavby demonštračnej jednotky na Slovensku. Jedným dychom dodáva, že v súčasných podmienkach nie je jednoduché držať krok s veľkými výskumnými organizáciami ako francúzska CEA alebo ruský Rosatom. Allegro ale považuje za unikátny projekt, ktorý v našich zemepisných šírkach nemá obdobu od výstavby jadrovej elektrárne A1. Mladý vedec preto verí, že stredoeurópske priestoru by mohol prinavrátiť stratenú pozíciu v oblasti jadrového výskumu.
Princíp fungovania rýchleho reaktora chladeného inertným plynom je podľa Vrbana je z neutronického hľadiska rovnaký ako pri sodíkovom reaktore. Ako chladivo v primárnom okruhu sa však využíva hélium. „Rozdielom je vysoká výstupná teplota, ktorá následne umožňuje výrobu vodíka s kogeneráciou výroby elektrickej energie,“ vysvetlil doktorand. Vysoká výstupná teplota ale zvyšuje nároky na použité materiály. Nízka tepelná kapacita zase zvyšuje potrebu vysokého tlaku v aktívnej zóne, čím sa sťažuje zvládanie krízových udalostí spojených so stratou chladiva.
Allegro
Na projekte Allegro sa okrem Slovenska podieľa Česko a Maďarsko za aktívnej podpory Francúzska a EÚ. V minulom roku sa do projektu zapojilo aj Poľsko. Reaktor chladený inertným plynom - héliom sa začal pôvodne vyvíjať vo Francúzsku ako alternatíva k sodíkovému reaktoru. Snahou slovenských organizácií je, aby sa tento projekt realizoval na Slovensku. Najvhodnejším miestom na stavbu demonštračnej jednotky je lokalita Jaslovské Bohunice. V prípade realizácie projektu Allegro na Slovensku by sa väčšina nákladov pokryla zo štrukturálnych fondov EÚ. V takomto prípade by podľa spoločnosti VÚJE, a,s. vznikli na Slovensku stovky vysokokvalifikovaných pracovných miest. V nadväznosti na to by sa vytvoril priestor pre ďalšie výskumné projekty týkajúce IV. generácie rýchlych reaktorov.
Napätie na Kórejskom polostrove
Prechodným domovom výskumníkov zo Slovenska je Južná Kórea. Vzťah Soulu so susednou KĽDR charakterizuje v poslednom období mimoriadne diplomatické napätie s hrozbou vypuknutia konfliktu. Mladých vedcov sme sa pýtali, ako sa dusná atmosféru dotýka obyvateľov krajiny, ale aj ich samotných. „Situáciu pozorne sledujeme, ale výrazne náš každodenný rytmus neovplyvňuje. Bežní ľudia si vojnu neprajú a preto žijú normálnym spôsobom, aj keď isté napätie pociťujú,“ pripúšťa Vrban.
Názor Kórejčanov na mierové využívanie energie z jadra sa podľa Vrbana nezmenil ani po tragických udalostiach v japonskej Fukušime. Dôvodom je podľa neho technická vyspelosť krajiny. „V krajine sa však pristúpilo k zvyšovaniu a prehodnocovaniu bezpečnostných predpisov a parametrov,“ doplnil.
Študijno-pracovný pobyt oboch výskumníkov v Južnej Kórei potrvá do januára 2014. Po návrate na Slovensko by chceli ďalej pôsobiť v oblasti jadrového výskumu na akademickej pôde a podieľať sa na realizácii projektu Allegro.