Pátek, Únor 23

Reaktory pro přeměnu vojenského plutonia na elektřinu a vodík

Ruští vědci vyvíjí technologii thoriovým reaktorů malého výkonu, která bude sloužit ke spalování vojenského plutonia za produkce elektřiny a tepla využitelného pro výrobu vodíku v průmyslovém měřítku. Výsledky výzkumu vědců z Tomské polytechnické univerzity a moskevské jaderné univerzity MIFI byly publikovány ve vědeckém časopise Annals of Nuclear Energy.

Sergej Bedenko, docent Inženýrské školy jaderných technologií Tomské polytechnické univerzity. (Zdroj: news.tpu.ru)

Thoriovými reaktory, které jsou považovány za budoucnost jaderné energetiky, se v Tomsku začali zabývat zhruba před 30 lety. Vědci v té době navrhli první technická řešení pro jejich konstrukci. Technologie, která je vyvíjena v Tomské polytechnické univerzitě, bude využívat k produkci energie směs thoria a vojenského plutonia.

Sergej Bedenko, docent Inženýrské školy jaderných technologií Tomské polytechnické univerzity, uvádí: „Vojenského plutonia bylo po celém světě vyrobeno velké množství a dnes dochází v rámci mezinárodních závazků k jeho postupné likvidaci. Ve Spojených státech se zneškodňuje například chemickou cestou a vzniklé látky se potom ukládají. V Rusku se jej snažíme spíše spalovat v jaderných reaktorech. Avšak při tom ve vyhořelém palivu zůstává určité procento nevyužitého plutonia a je nutné jej ukládat do úložišť radioaktivních odpadů. Naše technologie umožňuje toto procento snížit a je možné spálit až 97 % vojenského plutonia. Až by jednou vojenské plutonium došlo, může jej v našem reaktoru nahradit uran 233 nebo 235.“

Tomský thoriový reaktor bude mít malý výkon (do 60 MW) a jeho aktivní zóna nebude vyžadovat velké množství paliva. Thorium má oproti uranu několik výhodných vlastností. Hlavní z nich je vysoká míra vyhoření, které lze dosáhnout, a složení, které bude mít vyhořelé palivo. Budou v něm zůstávat zhruba 3 % plutonia, které již nebude představovat riziko z pohledu jaderné bezpečnosti, a směs dalších látek jako je grafit a produkty štěpení. Vědci z Tomské univerzity počítají s tím, že použité palivo již nebude energeticky využitelné, ani zneužitelné pro nějaké nevhodné cíle.

„Výhodou těchto reaktorů je jejich víceúčelovost. V první řadě umožňují efektivně využít jeden z nejnebezpečnějších jaderných materiálů, za druhé tím budeme získávat elektřinu a teplo a za třetí budou mít vhodné parametry pro průmyslovou výrobu vodíku,“ vysvětluje Bedenko. Thoriové reaktory budou používat k chlazení aktivní zóny helium (klasické jaderné reaktory používají demineralizovanou vodu), které se bude ohřívat až na 1250 °C. Díky takto vysoké teplotě bude možné uplatnit účinnější způsoby výroby vodíku, než je dnes běžné, a tím výrazně zvýšit objem jeho produkce.

Podle autorů vědeckého článku bude jejich reaktor mnohem bezpečnější a ekonomicky efektivnější než klasické jaderné reaktory. Umožní vyhnout se fázovým přechodům chladicí látky, snížit korozi pracovních povrchů, používat jaderné palivo s různým složením a vyměňovat jej za provozu reaktoru.

„Pozitivní vliv na ekonomickou stránku provozu našeho reaktoru bude mít použití thoria jako paliva. V dnešních reaktorech používáme uran, který je ale nutné obohacovat a to je bohužel jeden z nejnákladnějších procesů jaderné energetiky. Thorium není nutné obohacovat a vojenské plutonium již v sobě obsahuje dostatečně množství štěpitelného materiálu. Tyto materiály je tedy nutné pouze smíchat a vyrobit z nich palivové tabletky. Toto palivo bude možné rovněž používat ve stávajících reaktorech VVER-1000,“ uvádí Bedenko.

Oproti klasickým reaktorům mají thoriové výhodu i ve složitosti konstrukce, protože jejich aktivní zóna se skládá z menšího počtu prvků než v případě klasických reaktorů, což do určité míry sníží investiční náklady. Vědci odhadují, že vývoj technologie potrvá dalších deset až dvacet let, než postoupí do fáze praktické realizace.

 

„Počáteční náklady na zavedení této technologie budou pochopitelně vysoké, ale vyplatí se díky výrobě thoriového a plutoniového paliva ve velkém měřítku a díky exportu technologie do malých zemí jako je Vietnam, kde je výstavba elektrárny velkého výkonu příliš nákladná,“ říká Bedenko.

„Naším článkem jsme dosáhli toho, že se obrátila světová pozornost na vývoj těchto reaktorů u nás. Podobné projekty probíhají ve Spojených státech, Číně, Indii a Jižní Koreji a není pochyb o tom, že poptávka po tomto typu reaktorů se objeví již v příštích letech. V Číně se již v průmyslovém měřítku vyrábí podobné jaderné palivo a na letošek je naplánováno spuštění prvního reaktoru malého výkonu. Jeho koncepce se odlišuje od té naší, ale jde také o vysokoteplotní reaktor, který může sloužit jak k produkci elektřiny, tak vodíku. Dalším rozdílem je to, že čínský reaktor bude používat uran. Naše technologie umožňuje využít thorium, které není nutné obohacovat a i díky tomu věřím, že bude v budoucnu představovat důstojnou konkurenci zahraničním typům vysokoteplotních reaktorů,“ uzavírá Bedenko.

Zdroj: news.tpu.ru

 

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *