Jaderné palivo se ochladí olovem

Použité palivo z atomových elektráren se spálí v reaktorech nové generace

Desetitisíce tun použitého jaderného paliva nacházejícího se nyní v meziskladech u elektráren i v podzemních lokalitách se během nejbližších desetiletí přestěhují. Není jen jisté, zda natrvalo pod zem, anebo do jiných elektráren. Prototypy reaktorů, v nichž se přemění v energii, a současně přijdou o převážnou část radioaktivity, jsou už navrženy a chystá se výstavba zkušebních zařízení.

Jako velice perspektivní se jeví olovem chlazený vysokoteplotní rychlý (množivý) reaktor BREST navržený moskevským Vědeckovýzkumným a konstrukčním energetickotechnologickým ústavem N. A. Doležalla (NIKIET). Demonstrační 300-megawattový blok nové, čtvrté generace jaderných zdrojů připravují projektanti z Atomenergoprojektu v Petrohradě, stavět se má v areálu Bělojarské atomové elektrárny nedaleko uralského Jekatěrinburgu. Zkušenosti z jeho provozu se využijí při sériové výstavbě budoucích komerčních bloků o výkonu 1200 megawattů.

Na rozdíl od dnes už klasických tlakovodních elektráren (temelínského typu) se teplo vznikající při štěpné reakci odvádí tekutým olovem. Ze 420 se při průtoku aktivní zónou zahřeje na 540 °C, v parogenerátorech pak vyrobí, nyní už shodně se současnými tepelnými, tedy nejen jadernými elektrárnami, ostrou páru o teplotě 340 °C, která pohání turbínu s generátorem.

Rostoucí nároky na bezpečnost jaderného zařízení řeší konstruktéři důrazem na využití fyzikálních principů. Olovo jako tepelné médium, nitridové palivo, fyzikální charakteristiky rychlého reaktoru a konstrukční řešení aktivní zóny a chladicích obvodů ji povznášejí na dnes nedostupnou úroveň a zajišťují stabilitu provozu bez použití aktivních prostředků havarijní ochrany, zdůrazňují výzkumníci z NIKIET.

Zkušební provoz olovem chlazeného reaktoru má začít v Rusku během deseti let. Tamní energetika, která počítá se zvýšením podílu atomových zdrojů na celkové výrobě elektřiny do roku 2020 ze současných 16 na 25 procent, považuje technologii rychlých reaktorů za hlavní směr svého rozvoje. Jejich masivní nástup očekává šéf Ruské agentury pro atomovou energii Sergej Kirijenko právě koncem druhé dekády nynějšího století.
(jlm)

Další informace:

Rychlé reaktory využívají zcela jinou technologii než nejběžnější současné (temelínského typu). Tzv. rychlé neutrony totiž dokáží rozbít i jádra atomů transuranových prvků vznikajících neutronovým záchytem z atomů uranu U-235 a U-238 a vyrobit z uranu-238 nové palivo - plutonium-239, a to ve větším množství, než kolik paliva v reaktoru ubývá (proto se jim také říká množivé). Díky tomu mohou lépe využít energii paliva a zlikvidovat nebezpečné prvky v dnes použitém palivu, které by se jinak muselo řádově až stovky tisíciletí skladovat v podzemních úložištích. Provozní teploty těchto reaktorů se pohybují nad 500 °C, což je o dvě stě více než v nynějších „klasických“ reaktorech. Chladí se tekutým sodíkem nebo olovem, v budoucnu se uvažuje i o plynovém chlazení. Využijí až 20 procent energie jaderného paliva, pětkrát více než současné.
Bělojarská atomová elektrárna je jedinou komerční na světě s rychlým reaktorem, který jako chladicí médium používá sodík. První proud dodala do sítě v roce 1980. Její průměrná roční výroba převyšuje čtyři miliardy kilowatthodin. Zatímco USA vývoj rychlých reaktorů ukončily a Francie s Japonskem řešili se svými Superphénixem, resp. Mondžu složité technické problémy, šestisetmegawattový rychlý reaktor na ruském Uralu má už za sebou 25 let řádného provozu.

Na vývoji materiálu pro výměníky pracující v extrémních podmínkách – vyžadujících odolnost vůči vysokým teplotám kolem 600 °C a naprostou těsnost a dokonalé oddělení sodíku od vodní páry v parním generátoru, neboť každý kontakt s vodou hrozí výbuchem – se podíleli vědci z Ostravy a Brna. Výsledky a dlouhodobé zkušenosti výzkumných týmů vedených profesory Františkem Dubšekem a Oldřichem Matalem z brněnské techniky se ověřovaly na parních generátorech ruských rychlých reaktorů BOR-60 a uplatnily se i při konstrukci bělojarského bloku.

Zdroj: JLM

zpět na úvodní stránku