Jadrová energetika môže byť bezpečnejšia

Práve pred tridsiatimi rokmi, 26. apríla 1986 došlo v jadrovej elektrárni v ukrajinskom Černobyle k tragickej udalosti. Po prehriatí vybuchol reaktor 4. bloku a rádioaktívny spad zamoril tisíce kilometrov štvorcových územia Európy.

Následkom havárie zomrelo v prvej fáze 31 ľudí, vrátane hasičov, podieľajúcich sa na likvidácii požiaru. Únik radiácie trval 10 dní a rádioaktívny spad zasiahol aj územie Slovenska.

Komunistický režim nebezpečenstvo plynúce z havárie bagatelizoval, ale neskôr bol obmedzený predaj mlieka a produktov z ovčieho mlieka, keďže radiácia bola najsilnejšia v horských oblastiach.

V susednom Rakúsku hneď po havárii dávali obyvateľom preventívne jódové tabletky, aby sa v štítnej žľaze nekumuloval rádioaktívny izotop jódu zo spadu. Následky havárie však trvajú dodnes, aj keď niektoré izotopy s kratším polčasom rozpadu už nebezpečné nie sú.

Odhady hovoria, že z viac ako 600 000 ľudí, ktorí postupne pracovali na likvidácii havárie doteraz zomrelo 25 000 na choroby spôsobené radiáciou. Z 30-kilometrovej zóny okolo elektrárne bolo evakuovaných 130 000 obyvateľov, z toho asi 50 000 ľudí z mesta Pripjať, ktoré sa premenilo na mesto duchov.

V postihnutých oblastiach Ukrajiny, Bieloruska a Ruska bolo rádioaktívne zamorených až 150 000 km² územia, na ktorom žilo v tom čase takmer sedem miliónov obyvateľov.

Černobyľ, rovnako ako neskôr Fukušima sa stal mementom, ktoré nás učí, že jadrová energetika je dobrým sluhom, ale veľmi nebezpečným pánom. Pod vplyvom týchto udalostí viaceré krajiny obmedzujú jadro, alebo dokonca uvažujú o úplnom zavretí jadrových elektrární. Patrí medzi ne Nemecko a po havárii vo Fukušime túto cestu zvažovalo aj Japonsko, ktoré na istý čas jadrové zdroje odstavilo.

Energia z jadra bez obáv?

Hoci sa pri projektovaní jadrových elektrární vždy zvažovali všemožné riziká, havárie ukazujú, že náhoda dokáže trafiť slabé miesta. Vo Fukušime nepomohli ani ochranné sarkofágy. Lenže bezpečnejšie jadrové reaktory skutočne existujú. O nádejné riešenie sa snaží americká firma Transatomic Power, ktorá by chcela obnoviť technický optimizmus voči jadru spred polstoročia.

Rádioaktívny mrak po havárii vo Fukušime

Receptom je náhrada súčasných ľahkovodných reaktorov (LWR) reaktormi chladenými zmesou roztavených solí (Molten Salt Reactor, MSR). Parametre reaktora MSR sú úplne iná úroveň, ako LWR reaktory. Ľahkovodný reaktor dokáže zužitkovať len 3-4% paliva, kým moderný soľný reaktor využije až 96%. Z toho sa odvíja aj 40-násobne nižšia produkcia jadrového odpadu.

Navyše MSR reaktory dokážu zužitkovať súčasné vyhorené palivové články, takže vlastne pomáhajú recyklovať a likvidovať nukleárny odpad.

Čo je však v dobe hororovej ofenzívy médií dôležité, prevádzka soľného reaktora je omnoho bezpečnejšia, než u bežných reaktorov. Keďže pracuje pri atmosférickom tlaku a výrazne nižších teplotách, riziko výbuchu a úniku radiácie je podstatne nižšie. Prichádza jadrová energetika, čo nebude vzbudzovať obavy? Dúfajme, že áno.

Bezpečná syntéza

Ďalšou nádejou k bezpečnej evolúcii energetiky je jadrová fúzia. Počas spájania jadier atómov vodíka, respektíve jeho izotopov deutéria a trícia sa uvoľňuje veľké množstvo energie. Z rovnakého procesu čerpá svoju energiu aj slnko a ostatné hviezdy. Ovládnutie tejto reakcie je však tvrdým orieškom. Jej ničivú silu dokážeme spontánne uvoľňovať pri výbuchu vodíkovej bomby, zatiaľ však máme problém udržať pod kontrolou plazmu zohriatu rádovo na 100 miliónov stupňov na potrebný čas v reaktore.

Experimentálne fúzne reaktory však už dosahujú prvé míľniky. Nemecký stelarátor Wendelstein 7-X vytvoril 3. februára 2016 vodíkovú plazmu zohriatu na 80 miliónov stupňov a udržal ju ¼ sekundy. O týždeň na to sa pochválili čínski vedci, keď pomocou experimentálneho tokamaku EAST udržali plazmu počas 102 sekúnd, aj keď mala teplotu „len“ 50 miliónov stupňov Kelvina.

Čína chce dosiahnuť udržateľnosť plazmy s teplotou 100 miliónov Kelvinov počas 1000 sekúnd. Vedci si myslia, že to stále nebude stačiť na spustenie jadrovej syntézy, ale bude to už blízko. Najväčšie šance osedlať termonukleárnu reakciu má však medzinárodný tokamak ITER s výkonom 500 MW, ktorý bude ako prvý schopný vyrobiť viac energie, než jej spotrebuje.

 

Najväčší experimentálny tokamak ITER je vo výstavbe už 9 rokov.

Aby bolo možné spustiť jadrovú syntézu, musí sa plazma zohriať na spomínané enormné teploty, čo vyžaduje veľkú energetickú dotáciu zvonka. Samo o sebe to však nestačí. Horúcu plazmu treba okrem toho extrémne silným magnetickým poľom stlačiť dokopy, aby reakcia fungovala. To zároveň tvorí energetickú bezpečnostnú poistku.

V prípade výpadku energie nedôjde k havárii, pretože jadrová syntéza na rozdiel od jadrového štiepenia neprebieha samovoľne.

Ak sa plazma prestane zohrievať, reakcia sa utlmí. Nehrozí teda podobné riziko, aké spôsobilo haváriu elektrárne vo Fukušime, kde po zemetrasení a vlne cunami 11. marca 2011 vypadli rozvodné siete, aj záložné zdroje. V dôsledku nefunkčného chladenia následne došlo k výbuchu vodíka a čiastočnému zrúteniu budov reaktorov vo Fukušime 1. Problémy nastali na všetkých šiestich blokoch reaktorov.

Fúzne reaktory by teda mali byť nielen výkonné a ekonomické, ale aj bezpečné. Z tohto pohľadu by skutočne mohli priniesť odklon od fosílnych palív a podporiť nástup elektromobility, aj vodíkovej éry. Lacná jadrová energetika je to, čo výrobu vodíka bude (popri fotovoltaike) stimulovať. Menej optimistickou správou je, že komerčná dostupnosť fúznych elektrární je stále roky a možno aj desaťročia vzdialená.

Tokamak ITER by mal dodať prvú plazmu koncom roku 2020 a na plný výkon sa má rozbehnúť až v roku 2027, 20 rokov od začatia výstavby. Prvá experimentálna fúzna elektráreň DEMO sa má začať stavať v roku 2024 a súčasné odhady hovoria o výstavbe prvých komerčných termonukleárnych elektrární v roku 2040. Nuž, dovtedy sa budeme musieť naučiť hospodáriť s tými zdrojmi, ktoré už ovládame. Podľa možnosti múdro a bezpečne.