Odborně-vzdělávací a zpravodajský portál z oblasti strojírenství a navazujících oborů
Články >> Vyvíjí se nový solný reaktor
Chcete dostávat MM Průmyslové spektrum ZDARMA až do Vaší schránky? Více informací zde.

Vyvíjí se nový solný reaktor

Ruští vědci zahajují přípravu koncepce reaktoru chlazeného tekutými solemi, který je považován za nezbytnou součást budoucnosti jaderné energetiky. Tento reaktor je totiž schopen spalovat nejrizikovější radioaktivní odpady pocházející nejen z jaderné energetiky. Dále se připravuje tendr na výstavbu reaktoru BREST-300, který také přispěje k řešení problému použitého jaderného paliva.

Jaderným reaktorům chlazeným roztavenou solí se přikládá velký význam po celém světě, protože by měly sloužit velmi přeneseně jako „spalovna radioaktivních odpadů“. Jaderné palivo použité v lehkovodních reaktorech, které se historicky ujaly v energetice nejvíce, obsahuje kromě jiného plutonium, americium a curium. Tyto prvky je možné zužitkovat a vyrábět tím elektrickou energii.

Problém plutonia je do určité míry řešitelný již pomocí dnešních technologií. V některých zemích se z použitého jaderného paliva separuje uran a plutonium, z nichž se potom vyrábí palivo MOX. Překážkou toho, kolikrát lze palivo přepracovávat, jsou však omezení daná technologií lehkovodních reaktorů. Mnohem efektivnější jsou reaktory chlazené tekutými kovy, které štěpí palivo pomocí jiného typu neutronů než klasické reaktory.

Reaktory chlazené kovy

Jedním z příkladů jsou reaktory chlazené sodíkem, k nimž patří i BN-600 a BN-800, jediné v současnosti komerčně provozované reaktory tohoto typu. Jsou provozovány jako 3. a 4. blok ruské Bělojarské jaderné elektrárny.

Další cestou jsou reaktory chlazené olovem, které se většího využití dočkaly jenom na palubě ruských jaderných ponorek ze 70. let minulého století. Ke chlazení těchto reaktorů sloužila směs olova a bismutu a na ně přímo navazuje energetický reaktor SVBR-100, který připravuje ruská společnost AKME-Engineering. Jako slibnější se nyní jeví reaktor BREST-300, který bude chladit pouze olovo. Potvrzuje to prohlášení generálního ředitele podniku Sibirskij chimičeskij kombinat (SCHK, součást ruské korporace pro atomovou energii Rosatom) Sergeje Točilina z konce července letošního roku.


Vizualizace reaktoru BREST-300

Řekl, že v závěru roku 2018 by měli získat kladné stanovisko od Gosglavexpertizy, na základě kterého budou žádat úřad pro dozor nad jadernou bezpečností o stavební povolení. To by podle jeho očekávání mělo být vydáno v prvním čtvrtletí roku 2019 a naváže na něj výběrové řízení na výstavbu reaktoru BREST-300 v podniku SCHK.

Tento reaktor je součástí programu Proryv, který patří mezi dvacet priorit Rosatomu. Jeho cílem je převést technologie pro uzavření jaderného palivového cyklu z laboratoří do reálného světa. V podniku SCHK již vznikají zařízení financovaná z tohoto programu. Jde o linky na přepracování použitého jaderného paliva a výrobu nitridického paliva právě pro reaktor BREST-300.

Výhodou reaktorů IV. generace, kam se obecně sodíkové i olověné reaktory řadí, je lepší bezpečnost. K haváriím spojeným s tavením paliva v nich totiž nemůže principiálně dojít díky tomu, že používají k chlazení kovové látky. Jejich vývoj však před techniky staví jiné výzvy, především v oblasti materiálů.


Vizualizace komplexu ODEK – reaktor BREST-300 se nachází uvnitř budovy se šesti ventilačními komíny.

Solné reaktory

Druhou skupinou jsou reaktory, které k chlazení používají roztavené soli. Ty mají výhodu v tom, že dokážou „spalovat“ širší spektrum radionuklidů a přeměňovat je na méně nebezpečné látky. Zatímco v sodíkových a olověných reaktorech dnes nemá Rosatom dostatečně silnou konkurenci, v oblasti solných reaktorů se vydává do složitějších vod. Ve výzkumu solných reaktorů byly dlouhé roky nejaktivnější Spojené státy americké, které v 60. letech 20. stol. provozovaly dokonce prototyp tohoto typu reaktorů. Dodnes má přímé zkušenosti se solemi jenom USA, Čína a Česko (díky spolupráci s americkým ministerstvem energetiky). Rosatom tak rozšiřuje své spektrum výzkumných aktivit i na tento velmi perspektivní směr.

Na základě objednávky podniku Gornochimičeskij kombinat (GCHK, součást Rosatomu) začne vývoj solného reaktoru ve výzkumném ústavu Kurčatovskij institut (též součást Rosatomu). Plyne to z webu Rosatomu, kam jsou umisťovány informace o výběrových řízeních. Cílem je vypracovat koncepci reaktoru, na základě níž pak bude probíhat detailnější projektování.

Solné reaktory umožňují efektivně řešit problém s minoritními aktinidy (americium, curium atd.), protože je přeměňují na jiné prvky, které je možné rozštěpit pomocí neutronů. Jsou navíc specifické tím, že používají tekuté palivo, takže není nutné pro ně vyrábět palivové kazety.

V podniku GCHK má podle plánu vzniknout solný reaktor ŽSR-S provázaný s komplexem ODC, který přepracovává použité jaderné palivo z reaktorů VVER-1000. Pak by solný reaktor zpracovával minoritní aktinidy a část plutonia vznikající v ODC a produkoval elektřinu pro město Železnogrosk a tamní průmyslové podniky včetně továrny ruského Roskosmosu na výrobu družic.

Závěrem nutno podotknout, že ani solné reaktory lidstvo nezbaví radioaktivních odpadů, které vznikají nejen kvůli jaderné energetice, ale i kvůli použití zářičů v lékařství, průmyslu a dalších oborech lidské činnosti. Jejich přínos spočívá v tom, že dokážou vysoce aktivní odpady přeměňovat na méně nebezpečné látky. Například použité jaderné palivo už nebude nutné izolovat od životního prostředí na desítky tisíc let, ale jen na několik staletí a navíc ve výrazně menším objemu. Tím sodíkové, olověné i solné reaktory vyřeší hlavní ekologické nedostatky jaderné energetiky a pomohou zlepšit její vnímání světovou veřejností.

Zuzana Sommerová

sommerova@esscom.cz

https://www.rosatom.ru/en/

Další články

Zajímavosti ve vědě a technice
Výzkum/ vývoj
Ekologie

Komentáře

Nebyly nalezeny žádné příspěvky

Sledujte nás na sociálních sítích: