3D jádro. První reaktor z tiskárny je na cestě

Vědci slibují, že nová technologie zlevní jadernou energetiku na úroveň obnovitelných zdrojů.

3D jádro. První reaktor z tiskárny je na cestě
ilustrační foto | Profimedia.cz

Jaderná energetika nemá v posledních letech na růžích ustláno. Ekologové a významná část veřejnosti a i politiků, zejména v zemích jako Rakousko nebo Německo, kritizují jadernou energetiku zejména kvůli nevyřešenému ukládání vyhořelého paliva či riziku jaderné havárie. Události v Černobylu a Fukušimě jsou dostatečně odstrašující. Popularitě jádra nenahrává ani zjevná ekonomická náročnost. Reaktory, ketré se nyní staví ve Francii, Finsku nebo Velké Británii, násobně překračují původní rozpočty.

Naděje se tak vkládají do menších modulárních reaktorů, do komerční fáze ale tyto projekty zatím nedospěly. Nový rozruch tak nyní způsobola zpráva americké Oak Ridge National Laboratory (ORNL) spadající pod americké ministerstvo energetiky o další technologií, která by rizika tradiční jaderné energetiky snížila. A řeč je o 3D tisku. „To by mohlo navždy změnit jadernou energetiku,“ napsal web oilprice.com

Vědci slibují, že první takový mikroreaktor o výkonu tři megawatty by mohl začít fungovat už v roce 2023. „Jaderný průmysl je stále konzervativní v přemýšlení o tom, jakým způsobem navrhujeme a zavádíme technologie jaderné energie,“ řekl ředitel ORNL Thomas Zacharia k projektu Transformational Challenge Reactor (TCR). Ten má podle zadání ministerstva energetiky zkoumat nové přístupy, jak výstavbu reaktorů zlevnit a zrychlit. Americká administrativa považuje jádro za nezbytnou součást budoucnosti americké energetiky, ale v příštích letech bude muset odstavit řadu bloků kvůli stáří. 

Reaktor 14.0

Vytištěné jádro – konkrétně jeho aktivní zóna – reaktoru má být umístěno v konvenční tlakové nádobě z nerezové oceli. Zóna má být složena z částic paliva potažených nitridem uranu, jež budou zabudované v jádru z karbidu křemíku. V rámci laboratoře v Tennessee se jedná už o 14. typ reaktoru, který tu od roku 1943 vyvíjejí. 

Jak se tiskne aktivní zóna reaktoru

Tisk jádra reaktoru

„Naše úsilí posledních měsíců prokázalo, že technologie je připravena pro tisk 3D aktivní zóny reaktoru,“ zdůraznil technický ředitel projektu TCR Kurt Terrani. To může výrazně otevřít možnosti inovací v jaderné energetice. Digitalizace projektu má umožnit rychlé přenesení výroby do jaderného průmyslu. 

Využití 3D tisku může podle Terraniho v praxi využívat materiály, které nebylo možné v posledních dekádách dostat z experimentálních podmínek do praxe. „Jakmile něco vyrobíme, nemusíme se vracet a trávit několik měsíců ověřováním. Představte si okamžik, že nějakou část vyrobíte a umělá inteligence vám může říci, zda to je dobré, nebo špatné. To je sen,“ vysvětlil pro časopis Wired možný průlom v technologiích výroby jaderných bloků.

Za „zelenou“ cenu?

3D tisk by dokonce mohl podle amerických vědců dostat jádro na cenovou úroveň produkce elektřiny z obnovitelných zdrojů, protože se jedná o vysoce optimalizovaný a efektivní systém, který výrazně sníží náklady na výrobu a licencování nových reaktorů. 

Chlazení reaktoru TCR vychází z první verze reaktoru X-10, který byl vyvinut v roce 1943. Ten byl chlazen heliem. Jednalo se o první jaderný reaktor na světě, který byl nepřetržitě v provozu. Byl součástí projektu Manhattan a produkoval plutonium pro výrobnu jaderné bomby. Sloužil až do roku 1963.

Hotov byl už po devíti měsících od začátku výstavby. V dnešní době přitom výstavba reaktorů pro komerční účely trvá přes deset let. Terrani je přesvědčen, že jaderná energetika nemůže zůstávat „jediným odvětvím“, které nebude ve velké míře zavádět nové technologie. 

Mezinárodní energetická agentura loni varovala před tím, že hromadné odpojování starých reaktorů ve světě může ohrozit mezinárodní úsilí o snižování produkce skleníkových plynů, i když bude narůstat globálně instalovaná kapacita obnovitelných zdrojů ze slunce a větru.

„Pokud nedojde ke změně současné politiky, mohou vyspělé ekonomiky přijít do roku 2025 o 25 procent jaderných energetických kapacit. Do roku 2040 by to mohly být až dvě třetiny,“ varovala IEA před rokem. V době omezení ekonomiky kvůli koronaviru navíc dochází ke zpomalování nebo zastavení výstavby nových obnovitelných zdrojů. 

To je aktuálně problém v sousedním Německu. Ve čtvrté nejsilnější ekonomice světa panuje vůči jádru na politické i společenské úrovni silný odpor. Rada pro ochranu životního prostředí, což je poradní orgán německé vlády, varovala před tím, že jaderná energetika není vůči obnovitelným zdrojům konkurenceschopná. I proto by měl kabinet Angely Merkelové prosazovat ještě rychlejší výstavbu obnovitelných zdrojů energie.

Německo má poslední reaktory odpojit ze sítě na konci roku 2022. Část německých manažerů tuto politiku kritizuje. Tvrdí, že rychlý konec jádra je pro ekonomiku naopak chybou, protože hrozí, že se ceny elektřiny zvýší, zejména kvůli vyšším nárokům na přenosovou soustavu. To může znamenat pro řadu výrobních firem problémy. 

Týdeník hrot

  • SuperMario vs. čistič z Hané
  • Kdy dohoří poslední uhlí
Objednat nyní