Doktor fyzikálnych a matematických vied Georgy Tikhomirov hovoril o tom, ako sa energia budúcnosti bude môcť rozvíjať na úkor vyhoreného jadrového paliva a plutónia na výrobu zbraní.
Jedného dňa jadroví fyzici a ľudia, tak či onak spojení s jadrovou energetikou, so záujmom diskutovali o správe, že štvrtý energetický blok Belojarskej JE (Sverdlovská oblasť) s rýchlym neutrónovým reaktorom BN-800 bol po prvý raz kompletne prevedené na inovatívne palivo MOX. Čo sa skrýva za týmto tajomným slovným spojením? Komsomolskaja pravda požiadala zástupcu riaditeľa Ústavu jadrovej fyziky a technológie Národnej výskumnej jadrovej univerzity MEPhI, doktora fyzikálnych a matematických vied Georgija Tichomirova, aby o tom povedal.
Nové palivo vydrží tisíce rokov
– Georgy Valentinovich, pomôžte nám posúdiť rozsah udalosti. Aká dôležitá je táto správa?
– Toto je skutočne významná udalosť, pretože sme urobili prvý krok k energii budúcnosti. Problém je, že dnes v rámci tepelných reaktorov spaľujeme vlastne len jeden izotop uránu – urán-235. Moderná jadrová energetika teda nemá takú dlhú životnosť: pri súčasnom spôsobe využívania paliva budú zásoby uránu na planéte stačiť asi na 150 rokov. Ak nájdeme spôsob, ako zapojiť urán-238 do palivového cyklu, otvorí sa tým obzory globálnej jadrovej energetike na niekoľko tisíc rokov. Pretože zásoby uránu-238 sú stokrát väčšie ako uránu-235 a jeho energetický potenciál je oveľa väčší.
– Čo je palivo MOX?
– Palivo MOX je zmesou oxidov plutónia a uránu, použitie takéhoto paliva je prvým krokom k jadrovej energii budúcnosti. Ale všetky výhody tohto typu paliva pre energiu možno realizovať len v rýchlych reaktoroch a v uzavretom jadrovom palivovom cykle. S hrdosťou môžeme povedať, že dnes patrí priorita v tejto oblasti Rusku. Pretože nikde na svete nie sú prevádzkované rýchle reaktory takého výkonu. V Číne je experimentálny malokapacitný reaktor. A v Rusku sú dva vážne energetické reaktory BN-600 a BN-800. A prevádzka energetického bloku Belojarskej JE, kde reaktor BN-800 pracuje práve na tomto type paliva, znamená, že sme si osvojili koncept uzavretého jadrového cyklu s rýchlymi neutrónovými reaktormi. To znamená, že môžeme ovládať túto aktívnu zónu,
Kachle na večné palivové drevo
– Ako sa líši reaktor BN-800 od svojich náprotivkov v iných jadrových elektrárňach?
– V iných jadrových elektrárňach sú naše reaktory hlavne chladené vodou – teda voda je moderátor aj chladivo. A nielen tu: na celom svete využíva 80 percent energetických jednotiek tepelné neutrónové reaktory. Majú svoje výhody, ale takzvaný pomer rozmnožovania paliva je oveľa menší ako jednota. To znamená, že urán-238 ani po spracovaní nemôže byť plne zapojený do palivového cyklu v takýchto zariadeniach. BN-800 v Belojarskej JE je zásadne odlišný reaktor. Má sodíkové chladivo a veľmi tvrdé neutrónové spektrum, čo umožňuje získať reprodukčný faktor väčší ako jednota, čo umožňuje potenciálne zapojiť do energie všetok urán-238.
– Hovorili ste o uzavretom jadrovom palivovom cykle. Čo to znamená?
– Ide o opätovné využitie rôznych zložiek vyhoreného jadrového paliva. Prirodzene, po jeho spracovaní. Energia dnes funguje v otvorenom palivovom cykle, teda asi takto: obohacujeme urán, vyrábame z neho palivo, dávame ho do reaktora, získavame energiu, potom ju vyberáme a posielame do špeciálneho skladovacieho zariadenia. Vo vyhoretom jadrovom palive sú štiepne produkty, ktoré treba zneškodniť, ale ich hmotnosť je len niekoľko percent a zvyšok je urán, plutónium a ďalšie aktinidy, ktoré sa dajú znova použiť. Realizácia uzavretého jadrového palivového cyklu umožňuje využiť všetky tieto zdroje. A samozrejme, množstvo odpadu, ktorý sa má zneškodniť, klesá, pretože ho recyklujeme.
Pretavme atómové meče na palivové kazety!
– Je pravda, že táto technológia umožňuje likvidovať nielen vyhorené palivo zo starých jadrových elektrární, ale aj plutónium na zbrane?
-Jasné! Pretože, keď hovoríme o palive MOX, vynára sa otázka: kde získať plutónium na počiatočné zaťaženie, ktoré sa zdá byť nikde v prírode (plutónium sa vyrába umelo z prírodného izotopu uránu U238)? Na spustenie jadrovej energie vo veľkom meradle v rýchlych reaktoroch budeme musieť oddeliť plutónium od vyhoreného jadrového paliva alebo použiť plutónium zo zbrojných programov. Pretože v rýchlych reaktoroch plutónium pôsobí ako druh katalyzátora, ktorý umožňuje spaľovať urán 238.
– A kedy sa minie plutónium?
– V rýchlych reaktoroch nastáva jedinečná situácia: keď z reaktora odstránime palivo MOX (po tom, čo vygenerovalo určité množstvo kilowatthodín), potom v tomto palive nemáme o nič menej plutónia, ako sme vložili. To znamená, že po spracovaní ho môžeme znovu použiť na výrobu nových palivových kaziet a naložiť do reaktora.
– Môžete vysvetliť humanistom, ako funguje tento „stroj neustáleho pohybu“?
– Používa sa tu veľmi zaujímavá fyzika, ale ak hovoríme veľmi jednoduchým jazykom, predstavte si, že ste kachle vykúrili zložitými briketami, vrátane vzácneho drahého horľavého materiálu a lacného plniva. Po použití sa ukázalo, že drahý horľavý materiál sa neznížil a časť lacného plniva sa zmenila na sadze. V procese spracovania brikiet odstránite sadze, na ich miesto pridáte nové plnivo a vyrobíte nové brikety, ktoré je možné vložiť späť do pece. Potom budú opäť krásne horieť. Ukazuje sa, že sa topíte lacným plnivom, ktoré samo o sebe nemôže horieť. Ale na takýto trik sú potrebné rýchle reaktory, pretože v tepelných reaktoroch to kvôli množstvu fyzikálnych vlastností nie je možné urobiť, pretože hmotnosť „horľavého materiálu“ klesá.
Rusko je najbližšie k energii budúcnosti
– Čítal som, že podobné zahraničné projekty sa nerealizovali? prečo?
– Vo všeobecnosti, v ranom štádiu vývoja jadrovej energie boli v mnohých krajinách vyvinuté rýchle reaktory. Zaujímavé projekty boli v Amerike, vo Francúzsku a v Japonsku. Ale z ekonomického hľadiska (neberieme do úvahy dlhodobú perspektívu) sa tie tepelné reaktory, ktoré sú dnes v prevádzke, ukázali ako ekonomicky výhodnejšie. A jadrová energia išla týmto smerom. V súčasnej fáze, ak hovoríme o rýchlych reaktoroch a prepracovaní paliva, si tieto technológie vyžadujú veľké finančné a intelektuálne investície. Technológie spracovania paliva sú dostupné nielen v Rusku, ale aj na Západe. Je však málo krajín, kde sa takýto vývoj uskutočňuje. Musíte však pochopiť, že ide o investíciu do budúcnosti. Keď bude urán-235 nedostatok a ceny stúpnu, potom sa ekonomika otočí a rýchle reaktory budú ziskovejšie. pričom V Rusku existujú zaujímavé projekty, ktoré sú navrhnuté tak, aby demonštrovali, že rýchle reaktory môžu byť v súčasnosti ekonomicky atraktívne. Napríklad pilotný reaktor BREST-OD-300, ktorý sa stavia v Seversku, je pokusom dokázať, že rýchly neutrónový reaktor môže ekonomicky konkurovať tepelným reaktorom, ktoré sú teraz v masovej prevádzke.
– Hovoríte, že toto je energia budúcnosti. Ako blízko je budúcnosť?
– Myslím, že je to oveľa bližšie ako termonukleárne reaktory. Toto je technológia najbližších 30-40 rokov. Preto dnes Čína a India považujú túto technológiu za jednu z najsľubnejších oblastí. Projekt Proryv, v rámci ktorého bude vybudovaný reaktor BREST, je horizontom 30. rokov 20. storočia. A ak bude tento „test pera“ úspešný a dostaneme odpovede na množstvo otázok, potom – je to možné – začne rozsiahla výstavba rýchlych reaktorov. Podľa mojich predpovedí sa od roku 2050 budú stavať rýchle reaktory na úrovni termálnych.
Ak vás článok obohatil o ďalší uhol pohľadu, podporte ľubovoľnou čiastkou slobodu slova. Ďakujeme.
Vyhlásenie: Názory autora sa nemusia zhodovať s názormi vydavateľstva Sofian, s.r.o. Zodpovednosť za obsah tohto článku nesie výhradne jeho autor. Vydavateľstvo Sofian, s.r.o. nie je zodpovedné za akékoľvek prípadné nepresné či nesprávne informácie v tomto článku. Sofian, s.r.o. dáva súhlas na zdieľanie našich pôvodných článkov na ďalších nekomerčných internetových stránkach, ak nebude zmenený ich text a názov. Pri zdieľanom článku musí byť uverejnený zdroj a autor. Ak chcete články z nášho webu publikovať v tlači či inými formami, vrátane komerčných internetových stránok, kontaktujte redakciu na [email protected].
UPOZORNENIE
Vážení čitatelia – diskutéri. Podľa zákonov Slovenskej republiky sme povinní na požiadanie orgánov činných v trestnom konaní poskytnúť im všetky informácie zozbierané o vás systémom (IP adresu, mail, vaše príspevky atď.) Prosíme vás preto, aby ste do diskusie na našej stránke nevkladali také komentáre, ktoré by mohli naplniť skutkovú podstatu niektorého trestného činu uvedeného v Trestnom zákone. Najmä, aby ste nezverejňovali príspevky rasistické, podnecujúce k násiliu alebo nenávisti na základe pohlavia, rasy, farby pleti, jazyka, viery a náboženstva, politického či iného zmýšľania, národného alebo sociálneho pôvodu, príslušnosti k národnosti alebo k etnickej skupine a podobne.