Témata
Reklama

Průlom v jaderné energetice

Na konci loňského roku se podařilo připojit k síti nejvýkonnější průmyslový rychlý reaktor na světě. Jde o BN-800 a uvádí jej do provozu ruský Rosatom v rámci projektu Proryv (česky průlom) s cílem převést technologie pro uzavřený palivový cyklus z laboratoří do praxe.

V současnosti má většina jaderných elektráren ve světě otevřený palivový cyklus, což znamená, že palivo není po použití přepracováváno a počítá se s jeho uložením do hlubinného úložiště. V menší míře je z použitého paliva vyráběno palivo MOX, které obsahuje směs oxidů uranu a plutonia. K lehkovodním reaktorům používajícím tento typ paliva se řadí několik japonských, francouzských a amerických reaktorů. U nich jsou ale jistá omezení na to, kolikrát může být palivo přepracováno a které látky jsou energeticky využitelné.

Mnohem lepší využití jaderného paliva mají rychlé reaktory fungující na jiném principu než klasické lehkovodní, které známe například z Dukovan a Temelína. V každém jaderném reaktoru je při štěpení jader uvolňována energie a několik neutronů, které mohou štěpit další jádra. V klasických reaktorech jsou tyto neutrony zpomalovány (moderovány), protože při nižších rychlostech je vyšší pravděpodobnost, že dojde k rozštěpení jádra uranu 235. V drtivé většině reaktorů na světě je k tomuto účelu používána voda.

V rychlých reaktorech neutrony zpomalovány nejsou, takže ke štěpení jader paliva dochází v menší míře, a proto je nutný intenzivnější neutronový tok kladoucí materiálové nároky na reaktorovou nádobu. Výhodou je, že jádra mohou být také přeměňována. Záchytem neutronu a několika rozpady je možno produkovat z vhodných neštěpných jader štěpná, která budou vzápětí rozštěpena za uvolnění energie. Reaktor si tak vlastně vytváří nové jaderné palivo.

Tímto způsobem je možné z neštěpného uranu 238 produkovat plutonium 239, které je energeticky využitelné, a „spalovat“ jádra, která stojí za tím, že použité jaderné palivo bychom museli skladovat v hlubinném úložišti po desítky tisíc let, než by jeho aktivita poklesla na úroveň přírodního pozadí. Rychlé reaktory teoreticky umožňují spálit většinu problematických prvků obsažených v použitém palivu, takže nevyužitelné zbytky by stačilo skladovat pouze v řádu stovek let.

Reklama
Reklama
Reklama
Víko reaktoru BN-800 s přístupovými otvory k hlavním cirkulačním čerpadlům a k tepelným výměníkům.

Nové technologie

Co nám brání, abychom to využívali a nemuseli řešit otázku, co dělat s použitým jaderným palivem? Jako odpověď stačí jediné slovo – cena. Většina potřebných technologií je známá, ale zůstává ve výzkumných ústavech, protože by ve větším měřítku byla příliš nákladná. Proto Rosatom přišel s projektem Proryv, který má za cíl tyto technologie rozvinout a převést do průmyslové praxe.

Příkladem může být průmyslová výroba paliva MOX, která byla v minulém roce zahájena v ruském podniku Gorno-chimičeskij kombinat patřícím do struktury Rosatomu. Strategie této společnosti počítá s tím, že použité palivo z lehkovodních reaktorů bude přepracováváno a používáno v rychlých reaktorech, kde dojde k jeho maximálnímu energetickému využití.

Dále můžeme zmínit nový postup separace americia z použitého jaderného paliva, s nímž přišel výzkumný ústav VNIINM (také patří do Rosatomu). V jaderném reaktoru dochází během provozu ke generování jader těžších než uran, mezi něž patří i americium a curium. První ze jmenovaných prvků jsme schopní již dnes „spalovat“ v rychlých reaktorech, takže je nutné jej umět separovat od ostatních. Ústav VNIINM vyvinul nový postup, který bude snadno škálovatelný do průmyslového měřítka a nebude tak nákladný jako současné technologie. Otevírá se tak cesta k lepšímu využití jaderného paliva a minimalizaci doby, po kterou jej bude nutné izolovat od životního prostředí.

Horní část palivové kazety pro sodíkový reaktor BN-800, která obsahuje palivo MOX.

Reaktor BN-800

Důležitou roli v uzavírání palivového cyklu hraje reaktor BN-800, jehož spouštění je nyní dokončováno v ruské Bělojarské jaderné elektrárně na Urale. Jde o rychlý reaktor chlazený sodíkem, jehož výkon je nyní postupně zvyšován a probíhají poslední testy zařízení. Po jejich úspěšném splnění vstoupí tento reaktor do komerčního provozu a jaderná energetika bude opět o kousek blíže k uzavřenému palivovému cyklu.

Reaktor je následníkem staršího reaktoru BN-600 a předposledním vývojovým stupněm sodíkových reaktorů řady BN. Zatím se stále jedná o prototyp, který slouží k výrobě elektřiny a k odladění nezbytných technologií. V konstrukčních kancelářích je však připraven projekt reaktoru BN-1200, do nějž jsou vnášena zlepšení plynoucí ze zkušebního provozu reaktoru BN-800. Zmíněný reaktor BN-1200 bude komerčním typem, jehož investiční náklady by měly být srovnatelné s náklady na současné reaktory VVER-1200 a bude tedy určen k většímu rozšíření.

Do projektu reaktoru BN-800 jsou zapojeny také české firmy. K tradičním dodavatelům Rosatomu patří například opavská armaturka Arako, která dodala 1 354 kusů speciálních armatur, a lutínský výrobce čerpadel Sigma Group, který dodal čerpadla pro automatické hasicí systémy nového bloku Bělojarské elektrárny. Je pozitivní, že české firmy zúročují zkušenosti, které nabyly během desítek let provozu reaktorů typu VVER, i v projektech předznamenávajících budoucnost jaderné energetiky.

Essential Communication, s.r.o.

Zuzana Sommerová

sommerova@esscom.cz

Reklama
Vydání #1,2
Kód článku: 160130
Datum: 10. 02. 2016
Rubrika: Servis / Zajímavosti
Autor:
Firmy
Související články
Střídavě stejnosměrné názory na elektromobilitu, 3. díl: Energetický mix České republiky

V minulém díle jsme upozornili na tu skutečnost, že elektromobily lze za vozidla s nízkými anebo nulovými emisemi skleníkových plynů považovat pouze podmíněně a že jednou z takových podmínek je energetický mix dané země. To jsme ilustrovali na rozdílných emisích bateriových elektrických automobilů mezi Řeckem (155,3 g CO2/km) a Švédskem (4,1 g CO2/km). V tomto díle se zaměříme právě na energetický mix, jak všeobecně, tak v souvislosti s očekávaným postupným přechodem na elektromobilitu.

Úspory naruby - Pravda a lži o vytápění, 2. část

S neustálým zdražováním energií se mnoho obyvatel ptá, čím ekologicky a současně i ekonomicky, tedy levně a s účinností pokud možno přes 100 %, vytápět svůj rodinný dům?

Jaderné elektrárny ze zakonzervovaných stavenišť

S projekty výstavby jaderných elektráren, které byly na několik let, někdy i desítek let zakonzervovány, se můžeme setkat po celém světě. Některé z nich se podařilo dokončit a mohou tak plnit svou roli v nízkoemisní výrobě elektřiny.

Související články
Dodávky pro nejmodernější jaderné elektrárny světa

Koncem února uvedla ruská korporace pro atomovou energii Rosatom do komerčního provozu první blok Novovoroněžské JE-II, která se řadí k nejmodernějším a nejbezpečnějším jaderným elektrárnám na světě. Tento blok je vybaven hermetickými kabelovými průchodkami z produkce společnosti Kabelovna Kabex, která v minulém roce dodala kabely také pro Leningradskou JE-II se stejným typem reaktorů.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Supravodič, to je 8 200 vláken o průměru pět mikrometrů

Poměrně dobře je známo, že Velký hadronový urychlovač v CERNu používá supravodivé magnety a že je bude používat i tokamak ITER. Jak je to však s použitím supravodičů v dalších vědeckých zařízeních? Kdy byl použit supravodič poprvé?

Hyperrychlost pro superspolehlivost

Rosatom vyvíjí a používá superpočítače schopné provést stovky trilionů operací za sekundu.

Multi-D: způsob, jak postavit jadernou elektrárnu včas

Podíváme-li se do světa na průběh výstavby jaderných elektráren, uvidíme, že přístup k řízení projektů se mění, avšak v některých případech až zpětně, což způsobuje zpoždění a nárůst nákladů. Od generálního dodavatele se očekává kromě garance nákladů také garance termínu uvedení do provozu. Jedním ze způsobů, jak toto zajistit, je metodika Multi-D, kterou používá ruská společnost NIAEP-ASE ze struktury Rosatomu.

Novovoroněž II: první reaktor generace III+ na světě

V době, kdy probíhalo aktuální výběrové řízení na rozšíření Temelína, nebyl v provozu žádný demonstrační blok nabízených typů. Dnes se situace mění, protože v prosinci dochází k fyzikálnímu spouštění prvního bloku ruské Novovoroněžské jaderné elektrárny II s reaktorem VVER-1200, který je považován za první reaktor generace III+, jenž bude v provozu.

S jaderným pohonem na Mars jen za měsíc a půl

Doba, která je nutná k dopravení lidské posádky na Mars pomocí současných chemických pohonů, přesahuje rok a půl, což je příliš dlouho, především kvůli působení kosmického záření. Pokud by si loď měla nést palivo potřebné k návratu, doba letu by se navíc ještě prodloužila. V současnosti probíhá testování paliva a komponent pro jaderný reaktor, který by mohl donést lidi k Marsu jen za měsíc a půl.

Mikroelektronika: Atomová baterie

Betavoltaické články využívající radioaktivní rozpad by znamenaly revoluci ve využívání všech systémů, které si vystačí s minimem energie, ale jsou choulostivé na její výpadky. Štafetu výzkumu teď po Američanech přebrali Rusové.

Přenošené jaderné elektrárny

V souvislosti s odklady termínu spuštění třetího a čtvrtého bloku slovenských Mochovců se objevují otázky, zda má smysl v této stavbě pokračovat. Příklady z domova i ze zahraničí nám ukazují, že i elektrárny, které museli projektanti nosit v hlavě déle, než původně plánovali, si vždy získaly své místo ve výrobě energie a své dokončení si zpětně obhájily.

Kov nad všechny smaragdy

O třetinu lehčí než hliník, mimořádně tvrdý, tuhý a přitom velmi pevný kov. Beryllium, z pohledu chemiků „otec“ žádaného šperkařského minerálu smaragdu, je právem považováno za kov budoucnosti. Má své nezastupitelné místo v kosmických technologiích, palivových tyčích v reaktorech jaderných elektráren, urychlovačích částic. Z jeho slitin s mědí se vyrábí téměř nezničitelné nářadí, ale také žesťové nástroje. Příměsi beryllia najdeme v podmořských internetových kabelech nebo v bateriích mobilních telefonů.

S uranem v podpalubí

V březnovém vydání MM Průmyslového spektra jsme publikovali článek pod názvem Jaderné ledoborce pro Severní cestu. Jelikož tento text vzbudil zájem řady čtenářů, rozhodli jsme se na toto téma připravit další podrobnější příspěvek.

Úspory naruby - Obraťme toky řek

Při útlumu uhelných a jaderných elektráren a s nárůstem podílu obnovitelných zdrojů energie, především slunce a větru, nastal problém s přenosem a akumulací jejich elektrického výkonu mimo špičku zatížení elektrizační sítě. Tento problém však mohou i v Česku do značné míry a levně vyřešit stávající vodní díla (přehrady, jezy a hráze včetně turbín a kanálů a regulací) s využitím stávající přenosové soustavy.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit