Předejít další Fukušimě. Čeští vědci se snaží vyvinout odolnější materiály pro jaderné palivo
Čeští vědci hledají a testují materiály pro bezpečnější jaderné palivo. To by mělo vydržet i takové podmínky, které způsobily havárii v japonské elektrárně Fukušima. Proto je zkouší v nejrůznějších laboratořích – a vzorky materiálů tak cestují po celém světě.
Martin Ševeček z fakulty jaderné a fyzikálně inženýrské Českého vysokého učení technického rozbaluje dřevěné pouzdro. Jsou v něm asi třicet centimetrů dlouhé kovové trubice, takzvané proutky.
Poslechněte si reportáž o nových materiálech, které mají zlepšit bezpečnost jaderného paliva
„Jsou to zirkoniové slitiny, které se používají jako palivové pokrytí. V jaderném reaktoru máme palivo založené na kombinaci zirkoniových slitin, které tvoří palivové pokrytí a v nich jsou uzavřené pelety z oxidu uraničitého. To jsou slitiny, které testujeme. Zirkoniové slitiny se používají už desetiletí v reaktorech, ale teď je trendem je vylepšovat, tak aby se chovaly lépe,“ vysvětluje Ševeček.
Zirkoniové pokrytí totiž selhalo při havárii japonské elektrárny Fukušima v roce 2011.
„V případě, že máme reaktor odstavený, tak on pořád generuje zbytkové teplo. Není ho tolik, jako v případě provozu, ale je ho dostatek na to, aby došlo k havárii v případě, že se neodvádí,“ doplňuje Ševeček.
Více času na odvrácení havárie
Nechlazené zirkoniové proutky začaly rychle korodovat, v zaplaveném reaktoru se uvolňoval vodík, který následně vybuchl. Proto se vědci snaží vyvinout nové materiály, které by déle vydržely a poskytly by více času na případné odvrácení havárie.
Budoucnost? Fúzní reaktor ITER už brzy vyprodukuje desetkrát víc energie, než do něj vložíme, slibuje fyzik
Číst článek
„Tady je referenční, ten standardní, původní nevylepšený. Když testujeme, tak vždy testujeme ten vylepšený a nevylepšený vedle sebe tak, abychom měli přímé srovnání toho, jak se chová ten původní a vylepšený. Jsou zde různé povlaky - čistý chrom, kombinace chromu a chromu nitridu a tenký povlak titan hliník,“ líčí Ševeček.
Pokusné proutky mají buď nanesenou vrstvu na původním zirkoniu, nebo jsou celé z nového materiálu. Než je vědci umístí do reaktoru, potřebují je důkladně otestovat.
„Věcí, které je třeba otestovat, je spousta. Nemůžeme nakoupit zařízení na všechny možné experimenty. Přesto víme, že Evropská komise ve svých laboratořích má nějaké experimenty. Kolegové v Brně mají experimenty. Pro to, abych to kvalifikoval, potřebuji najít správné experimenty a lidi, kteří jsou schopni to udělat. Vzorky cestují po celém světě, protože v té oblasti dělá poměrně málo lidí. Jejich zařízení jsou docela unikátní“ popisuje Ševeček.
Nedostatečné vybavení
Pokusný reaktor na Českém vysokém učení technickém ale podle Martina Ševečka není vhodný na testování nového paliva. Je malý a hlavně se na něm učí studenti, jak mi ukázal Jan Rataj z fakulty jaderné.
Urychlovač částic pojí výzkumníky znepřátelených zemí. ‚Je to blízkovýchodní CERN,‘ říká vědkyně
Číst článek
„Studenti opravdu rozebírají původní aktivní zónu. Manipulují s palivovými články. Poté sami sestavují novou konfiguraci aktivní zóny. Můžeme kombinovat různé druhy paliva. Budeme schopni měnit i vzdálenost palivových proutků. Budeme moct vyzkoušet i jiné palivové mříže. To si budou také připravovat,“ říká Rataj.
Zatímco při testování nových materiálů vědci spíše potřebují zjistit, jak by obstály v dlouhodobém nepřetržitém provozu. Proto si pomáhají i jinými pokusy, pokračuje Martin Ševeček.
„Zde jsou typy experimentů, které děláme. Je tu plech s vyseknutými otvory. Ty otvory jsou vzorky, které jdou na urychlovač, který je v Ústavu jaderné fyziky v Řeži. Umí urychlovat i protony. Ve velkých reaktorech máme neutrony, zatímco když použijeme protony, tak jsme schopni do jisté úrovně emulovat radiační poškození, ale mnohem rychleji. Je na tom vidět poškození krystalické mřížky. Tím, že nám tam přilétávají částice, neutrony nebo protony, materiál může napuchat a křehnout,“ zmiňuje Ševeček.
Důkladně otestovaný materiál ale stejně musí projít pětiletou zkouškou v reaktoru elektrárny. Celý vývoj tak trvá zhruba deset let. Během nich se už u některých materiálů ukázalo, že sice zabrání havárii, ale nejsou vhodné do normálního provozu.
