Úterý, Únor 25

Vladimír Wagner pro Technet o množivém reaktoru BN-800

Na webu Technet.idnes.cz vyšel zajímavý článek, v němž Vladimír Wagner, jaderný fyzik z ÚJF v Řeži, popisuje, čím je výjimečný jaderný reaktor BN-800, který byl nedávno spuštěn v ruském Bělojarsku. Zveřejňujeme zde kratičký úvod a celý článek potom najdete zde.

img_9857
Vladimír Wagner při jedné ze svých popularizačních přednášek. (Zdroj: Vkol.cz)

Nový reaktor BN-800 by mohl představovat začátek dlouho očekávané změny ve využití jaderné energie. Měl by být největší ukázkou systému pro technologii účinného využívání veškerých zásob uranu k výrobě energie a zmenšení objemu jaderného odpadu.

V době, kdy nejen ruská jaderná energetika slaví 60. výročí spuštění první jaderné elektrárny na světě v Obninsku, proběhla ve stejné zemi další historická událost v tomto oboru. V ruském Bělojarsku byla 27. června 2014 poprvé spuštěna štěpná řetězová reakce u rychlého množivého reaktoru BN-800.

Blok Belojarsk 4 by měl být druhým rychlým reaktorem, který funguje jako klasická komerční elektrárna pro dodávky elektřiny. První takovou je reaktor BN-600, který již téměř čtvrt století spolehlivě slouží v již zmíněné Bělojarské jaderné elektrárně a který pracuje od roku 1980. Nově spuštěný reaktor by však měl být podle představ autorů zahájením nové etapy ve využívání tohoto typu zařízení.

Jak rychlý má být neutron

Reaktor BN-800 je na rozdíl od prvního reaktoru v Obninsku a většiny v současnosti provozovaných jaderných elektráren rychlým množivým reaktorem. Připomeňme si, čím se tyto typy reaktorů liší od těch klasických. Klasické reaktory, jako byl třeba reaktor v Obninsku, využívají toho, že neutrony s velmi nízkou rychlostí, blízkou rychlosti jejich tepelného pohybu, mají velmi vysokou pravděpodobnost záchytu uranem 235 a jeho štěpení. Při štěpení uranu se uvolňuje několik neutronů, které pak mohou štěpit další jádra uranu, a rozběhne se tak řetězová štěpná reakce.

Tyto neutrony však mají relativně vysokou energii a na tepelné rychlosti se musí zpomalovat srážkami s jádry moderátoru. Nejvíce energie mohou při srážce předat lehkým jádrům. Jako moderátor se tak často využívá voda (lehký vodík a kyslík) nebo uhlík jako ve zmíněném reaktoru AM-1 v Obninsku. V klasickém reaktoru tak stačí poměrně nízký tok neutronů k tomu, aby se zajistil stabilní průběh řetězové reakce.

V rychlém reaktoru se neutrony vzniklé ve štěpení nemoderují a využívají se ke štěpení přímo. Proto musí být v tomto reaktoru velmi intenzivní tok neutronů, aby zde probíhala stabilní řetězová reakce. Přírodní uran má dva různé izotopy, 235 a 238. Uran 235 má lichý počet neutronů a po zachycení dalšího neutronu se tento spáruje s přebývajícím lichým a uvolní se dostatek energie na rozštěpení jádra uranu. U uranu 238 energie uvolněná záchytem neutronu k rozštěpení jádra uranu nestačí. Bohužel je však v přírodě pouze 0,7 % uranu 235 a zbývajících 99,3 % tvoří uran 238. Aby se dal využívat v reaktorech i uran 238, musí se záchytem neutronu a následnými dvěma rozpady beta přeměnit na plutonium 239, které má lichý počet neutronů a může sloužit jako palivo.

Proces přeměny uranu 238 na plutonium 239 probíhá i v klasických reaktorech. Tam ovšem kvůli nízkému toku neutronů jen omezeně. Naopak v rychlých reaktorech se při správné konfiguraci díky intenzivnímu toku neutronů může vyrobit více plutonia 239, než se ho ve formě paliva spotřebuje. Pak se mluví o množivých reaktorech. Ty by mohly umožnit využít veškerý energetický potenciál uranu i thoria a zajistit provozování jaderné energetiky na tisíciletí. Efektivněji by dokázaly spalovat i transurany, které jsou nejproblematičtější složkou vyhořelého paliva, a značně by tak snížily objem i nebezpečnost jaderného odpadu, který by se ukládal do trvalého podzemního úložiště.

Zde je odkaz na celé znění článku včetně obrázků: Odborník vysvětluje: Co přináší nově spuštěný množivý reaktor

Na webu Technet.idnes.cz je k nalezení také další zajímavý článek na stejné téma: Rusko spustilo ojedinělý reaktor. Může to být začátek nové etapy jádra

 

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Tato stránka používá Akismet k omezení spamu. Podívejte se, jak vaše data z komentářů zpracováváme..