Jadrové reaktory budúcnosti: Do výskumu sa zapojili aj Slováci [zive.sk ]

Jadrová energetika po katastrofe v japonskej Fukušime už nikdy nebude taká ako pred ňou. V globálnom meradle však sotva existuje alternatíva výroby elektriny bez emisií oxidu uhličitého – a pritom dostatočne výkonná a spoľahlivá.
Viaceré krajiny vrátane Japonska, ktoré jadrovú energetiku po fukušimskej havárii obmedzili, začínajú svoje postoje prehodnocovať. Bezpečnosť je samozrejme dôležitá a problém predstavuje aj produkcia a skladovanie jadrového odpadu i možné vyčerpanie dostupných zásob uránu. Výzvy s tým spojené pomôžu vyriešiť jadrové reaktory IV. generácie a v dlhodobejšej perspektíve snáď aj ovládnutie jadrovej fúzie. Na mysli máme termonukleárnu reakciu, kontroverznú takzvanú studenú fúziu zatiaľ hodnotiť nebudeme.
Na oboch okruhoch vedeckého výskumu a vývoja participujú aj vedci zo slovenských univerzít a výskumných ústavov. Jadrové reaktory IV. generácie by mali zvýšiť efektivitu využitia paliva pri vyššej bezpečnosti a obmedziť problémy s uskladnením použitého jadrového paliva. Výskum sa zameriava na niekoľko konceptov nových reaktorov. Tieto patria medzi najvýznamnejšie:
sodíkom chladené rýchle reaktory
olovom, respektíve bizmutom chladené rýchle reaktory
inertným plynom chladené rýchle reaktory
Demonštračná jednotka posledného typu reaktora označovaná ako Allegro by mohla byť umiestnená na Slovensku (v areáli jadrovej elektrárne Jaslovské Bohunice), čo by znamenalo príležitosť na uplatnenie stoviek slovenských vedcov. Allegro je reaktor chladený inertným plynom – héliom. Pôvodne sa začal vyvíjať vo Francúzsku, dnes na projekte pracuje aj Slovensko, Poľsko a Maďarsko.
IV. generácia reaktorov by sa mala široko začať využívať až po roku 2030, v tom čase ale už bude aktuálna otázka dostupnosti jadrového paliva. Ich výhodou je nižšia environmentálna záťaž – doba rozpadu jadrového odpadu je kratšia a umožňujú využiť vyhorené palivo v uzavretom palivovom cykle. Reaktory tohto typu fakticky zhodnocujú jadrový odpad, preto sú oproti súčasným štiepnym reaktorom oveľa efektívnejšie.
Do hry vstupujú Slováci
Súčasťou výskumu reaktorov IV. generácie je aj tím z Ústavu jadrového a fyzikálneho inžinierstva FEI STU. Traja doktorandi ústavu – Branislav Vrban, Jakub Lüley a Štefan Čerba – sa práve vrátili z ročného pracovno-študijného pobytu vo výskumnom inštitúte Kaeri v Južnej Kórei.
„V Kaeri sme sa venovali výpočtu citlivostných profilov systému za účelom zníženia výpočtových neistôt. Znie to zložito, ale v princípe sme sa snažili zvýšiť výpočtovú presnosť a vytvoriť lepší, bezpečnejší a účinnejší dizajn reaktora,“ povedal Branislav Vrban.
„V Južnej Kórei, ktorá je dnes ázijským lídrom v oblasti jadrovej energetiky, skúmajú rôzne koncepty s dôrazom na vývoj vlastného sodíkového reaktora s kovovým palivom,“ dopĺňa.
Mladí vedci budú vo výskume rýchlych reaktorov pokračovať aj na domácej pôde. „V minulom roku sme na Ústave jadrového a fyzikálneho inžinierstva FEI STU získali podporu z APVV (Agentúry na podporu výskumu a vývoja, pozn. red.) na výskum neutroniky reaktora Allegro, kde sme si zadali pomerne ambiciózne ciele, takže nás čaká náročné obdobie,“ dodáva Štefan Čerba.
Naši vedci skúmajú nové materiály
Ešte väčšie nádeje vkladajú odborníci do riadenej jadrovej fúzie a aj na jej výskume sa podieľajú slovenskí vedci zo Slovenskej technickej univerzity. V oblasti výskumu fúzneho reaktora vedci STU skúmajú predovšetkým nové materiály použiteľné na jeho výstavbu.
Pokračovanie článku nižšie
Zvládnutie obrovskej energie, z ktorej čerpá svoju silu aj Slnko, je však tvrdým orieškom a výskum beží už celé desaťročia. Cieľ – kladná energetická bilancia – je však stále len pred nami, hoci sa v poslednej dobe dosť približuje.
Ak by sa podarilo zvládnuť termonukleárnu reakciu, boli by sme na dlhý čas „za vodou“, a to doslova. V tokamakoch by sa mala ako palivo používať zmes izotopov vodíka deutéria a trícia. Nádej vzbudzuje najmä projekt najväčšieho tokamaku na svete, ktorý v kooperácii vedcov z EÚ, USA, Ruska, Japonska, Číny, Južnej Kórei a Indie postupne vzniká neďaleko francúzskeho mesta Cadarache.
Tokamak ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) by mal dosiahnuť prvú plazmu v roku 2018 a generovať výkon 500 MW. Ak sa podarí jadrovú fúziu spoľahlivo zvládnuť, budúce reaktory by mohli disponovať rádovo väčším výkonom a otvoriť dvere novej technologickej éry ľudstva.

Autor: Juraj Procházka

zive.sk 21. 1. 2014

http://www.zive.sk/jadrove-reaktory-buducnosti-do-vyskumu-sa-zapojili-aj-slovaci/sc-4-a-315148/default.aspx