Výskum v oblasti jadrovej energetiky na Slovensku

Výskum v oblasti jadrovej energetiky sa vykonáva pod Euratomom. Predstavuje súčasť rámcových výskumných programov Európskej Komisie. V súčasnosti je stále aktuálnym „The Seventh Framework Programme of the European Atomic Energy Community (Euratom) for nuclear research and training activities„. Prvá časť rámcového programu sa zameriava na jadrovú syntézu a medzinárodný výskumný projekt ITER, ktorý vznikne v Európe. Druhá časť pokrýva jadrovú bezpečnosť, riadenie zaobchádzania s rádioaktívnym odpadom a ochranu pred žiarením. Hoci členským štátom EÚ zostali kompetencie v energetickej politike, Euratom sa snaží o harmonizáciu na európskej úrovni.

Súčasný výskum v oblasti jadrovej energetiky na Slovensku možno rozdeliť do troch skupín:

• Výskum na podporu prevádzkovaných jadrových elektrární (prípadne pre novobudované alebo pripravované na výstavbu),
• Výskum reaktorov IV. Generácie, hlavne reaktorov pracujúcich so štiepnou reakciou založenou na nespomalených neutrónoch tzv. rýchlych plodivých reaktoroch,
• Výskum problematiky fúznych reaktorov, hlavne účasť v projekte ITER.

Pri prevádzke jadrových elektrární je v oblasti výskumu nevyhnutné venovať pozornosť špecifickým oblastiam, a to hlavne predlžovaniu životnosti existujúcich materiálov, mechanizmom starnutia materiálov, elektrických káblov a predikciu životnosti. Ďalšími dôležitými oblasťami sú bezpečnostné aspekty pri prevádzkovaní jadrových elektrární, udržiavanie spoľahlivosti komponentov, inteligentné diagnostické systémy, nové metódy prevádzkových kontrol a ochrana životného prostredia, skladovanie či prepracovanie použitého paliva na ďalšie použitie a iné.

Aktivity v oblasti výskumu na podporu prevádzkovaných reaktorov sú zamerané na zvýšenie bezpečnosti prevádzky, tento smer je podporovaný hlavne Úradom jadrového dozoru, ale aj projektmi v rámci európskych rámcových programov, programov podporovaných Medzinárodnou agentúrou pre atómovú energiu (MAAE) a výnimočne aj na bilaterálnej spolupráci hlavne s organizáciami z Francúzska, uvádza podpredseda Slovenskej akadémie vied (SAV) Juraj Lapin.

Výskum v oblasti jadrovej energetiky sa venuje aj na predlžovanie životnosti zariadení jadrových elektrární o 10 a viac rokov. Aktivity sú podporované Agentúrou Ministerstva školstva, vedy, výskumu a športu pre štrukturálne fondy EÚ formou súťažných výziev. Celková podpora je podľa SAV veľmi nízka, napriek tomu niekoľko organizácií ako napr. VUJE, a. s. (najrozsiahlejšie aktivity), VÚEZ, a. s. Levice (spolupráca s francúzskou organizáciou IRSN), Slovenská technická univerzita (STU) udržujú v tejto oblasti určité aktivity, ktoré zatiaľ umožňujú držať krok s vývojom v Európe.

Reaktory IV. Generácie

Vo Francúzsku a Fínsku sa v súčasnosti budujú jadrové elektrárne tretej generácia (Gen III) so zvýšenou bezpečnosťou a vyššou konkurencieschopnosťou. V blízkej budúcnosti by mali byť k dispozícii aj vylepšené elektrárne generácie Gen III+. Štvrtá generácia (Gen IV) reaktorov je predmetom intenzívneho výskumu a vývoja. Systémy by mali byť spustené do komerčnej prevádzky od roku 2025.

Energetickú bezpečnosť EU by mohli zabezpečiť spomínané reaktory IV. Generácie – rýchle reaktory. Výhodami novej generácie JR v porovnaní so súčasnými jadrovými zdrojmi je podstatne nižšia doba rozpadu jadrového odpadu, zefektívnenie výroby (100 až 300-násobne), možnosť využitia tóriového paliva a MOX paliva v uzavretom palivovom cykle.

Reaktory sú schopné využiť súčasné vyhorené palivo a urán až 60-krát efektívnejšie ako súčasné reaktory. To by znamenalo, že ľudstvo by malo dostatočné zásoby uránu na viac ako tisíc rokov. Niektoré sú navrhnuté tak, aby v uzavretom palivovom cykle využili odpad priamo v reaktore. Tým sa zníži množstvo konečného odpadu a zabráni sa šíreniu nukleárnych látok.

Vývoj rýchlych reaktorov je rozdelený do troch smerov:

Reaktory chladené tekutým sodíkom. Boli vyvíjané a boli alebo sú v prevádzke vo Francúzsku, Rusku a Japonsku. Nový typ reaktora ASTRID plánujú vybudovať vo Francúzsku. Rusko stavia ďalší energetický reaktor tohto typu, Čína tiež rozhodla o budovaní prototypu. Problémom je však silná exotermická reakcia sodíka s vodou.

Reaktor chladený inertným plynom – héliom – ALLEGRO. Reaktor začali vyvíjať vo Francúzsku ako alternatívu k sodíkovému reaktoru. Po vzájomnej dohode medzi organizáciami CEA (Francúzsko), VUJE (Slovensko ), ÚJV Řež (Česká republika), KFKI Budapešť (Maďarsko) pokračujú vo vývoji uvedené stredoeurópske štáty s možnosťou pristúpenia Poľska, čo by z tohto projektu urobilo projekt štátov Višegrádskej štvorky (V4). Uskutočnil sa transfer dokumentácie, ktorú spracovala CEA do VUJE, ÚJV a KFKI a vykonali sa prvé práce hodnotenia bezpečnosti, legislatívneho postupu pri výstavbe, výbere lokality, prípravy projektovania atď. Za účelom odovzdávania skúseností a hodnotenia bezpečnosti projektu sa uskutočnili študijné pobyty v CEA a mnohé pracovné stretnutia, informuje vedenie SAV. Do projektu sa zapojili ďalšie slovenské organizácie, a to Slovenská technická univerzita v Bratislave, Slovenská akadémia vied a Slovenské elektrárne, a. s. – člen skupiny ENEL.

Snahou slovenských organizácií je, aby sa tento projekt realizoval na Slovensku.  Najvhodnejším miestom na stavbu je lokalita Jaslovské Bohunice. V takomto prípade by na Slovensku vznikli stovky vysokokvalifikovaných pracovných miest a v súvislosti s projektom by vzniklo množstvo výskumných projektov, napr. týkajúcich sa vývoja materiálov pre konštrukciu samotného reaktora, ktoré budú pracovať pri vysokých teplotách (600°C až 1000°C) a vysokých tokoch neutrónov, atď. Know-how získané pri vývoji by mohli slovenské firmy využívať pri budúcich energetických reaktoroch tohto typu.

Reaktor chladený tekutým olovom, prototyp reaktora ALFRED začali rozpracovávať firmy Ansaldo z Talianska v spolupráci s belgickou spoločnosťou SCK-CEN. Spoločnosť je aj lídrom projektu MYRHA, čo je podkritický súbor chladený olovom a bizmutom. Štiepna reakcia sa v ňom udržuje neutrónmi z externého zdroja (protónový urýchľovač a terč produkujúci neutróny). O stavbu reaktora prejavilo záujem Rumunsko.

Projekt ITER

Fúzia je jednou z možností ako zabezpečovať energetické potreby ľudstva v budúcnosti. Doteraz sa však nepodarilo uskutočniť fúziu ľahkých prvkov (izotopov sodíka – deutérium, trícium) s energeticky pozitívnou bilanciou, všetky takéto pokusy spotrebovali viac energie ako vyprodukovali, rovnako trvanie procesu fúzie bolo maximálne niekoľko desiatok sekúnd. Celosvetový projekt ITER realizovaný vo francúzskom Cadarache má za cieľ ukázať energeticky pozitívnu bilanciu fúzie. Do projektu sú zapojené SAV a STU Bratislava. V minulosti na ňom pracovalo aj VUJE, ale hlavne z ekonomických dôvodov od účasti upustilo.

Realizácia výskumných a tréningových programov či už na národnej alebo medzinárodnej úrovni je nevyhnutná pre správne zvládnutie vedy i používaných technológií v oblasti jadrovej energie. Výskumné a výcvikové aktivity v jadrovej technike a energetike prispievajú nielen ku vzniku vedomostí, ale aj k budovaniu zodpovednosti.

(c) energia

K téme