URYCHLOVAČEM ŘÍZENÝ REAKTOR
Další možný způsob uvolňování jaderné energie spočívá ve využití
tříštivých reakcí vyvolaných urychlenými protony.
Tento princip byl navržen již v padesátých letech a nyní prožívá svoji velkou
renesanci. Nejčastěji je dnes označován zkratkou ADTT z anglického
"urychlovačem řízená transmutační technologie". Podle ADTT obsahuje
reaktor jen podkritické množství štěpitelného paliva. Znamená to, že se v něm
nedostává neutronů k udržení
řetězového charakteru jaderného štěpení. Řetězová reakce bude probíhat jen
tehdy, umístíme-li do reaktoru silný zdroj neutronů.
Takovým zdrojem neutronů má být terčík
z těžkého prvku (např. z thoria či z olova) bombardovaný svazkem vysoce urychlených
protonů. Jádro těžkého prvku, které vždy obsahuje mnoho neutronů, se totiž po
zásahu rychlým protonem zpravidla roztříští. Takto uvolněné neutrony vyvolají
štěpení jader v reaktoru, který terčík
obklopuje. To znamená, že výkon reaktoru bude možné přímo regulovat pomocí výkonu
urychlovače, který je zdrojem
bombardujících protonů. To je velmi praktické a hlavně bezpečné při jakékoli
nesnázi stačí vypnout urychlovač a reakce okamžitě vyhasne.
 |
Staveniště první demostrační
jednotky
ADTT v Los Alamos. |
Proč se tento princip zatím nevyužívá?
Hlavní překážkou je příliš nízká účinnost dodávky neutronů prostřednictvím
urychlovače protonů. Do urychlovače je potřeba zavést mnohem více energie, než
kolik pak nese svazek protonů, a zdaleka ne všechny protony způsobí tříštivé
reakce. Kromě toho je samotná výstavba urychlovače velmi drahá. Naději na výrazný
pokrok přinesl až rozvoj nových urychlovačů tzv. protonových děl v rámci projektu
"hvězdných válek", který probíhal v USA v osmdesátých letech. Jedno
takové velké protonové dělo se nachází v Národní laboratoři Los Alamos a má se
nyní stát základem pro první experimentální provoz ADTT.
Optimistické odhady uvádějí, že i přes pokrok v konstrukci urychlovačů bude u
ADTT celá jedna pětina vyrobené elektřiny určena na provoz urychlovače. Jinými
slovy, bezpečnější řízení elektrárny půjde na úkor účinnosti provozu.
Naštěstí má ADTT i jiné, v dnešní době velmi podstatné výhody:
 |
Základní schéma elektrárny řízené
urychlovačem (ADTT). |
- obdobně jako v rychlých reaktorech
lze pomocí ADTT transmutovat thorium na uran
233. V případě ADTT se ale uran 233 využije jako palivo okamžitě, bez nepříjemné
okliky přes úpravnu;
- bez náročných úprav lze v ADTT
spalovat i přebytky plutonia, které jsou
dnes nebezpečným pozůstatkem z období rozsáhlého jaderného zbrojení. Úpravy
plutonia pro klasické elektrárny jsou komplikované jak z hlediska ochrany životního
prostředí, tak z hlediska zajištění plutonia před vojenským či teroristickým
zneužitím;
- pomocí ADTT lze přeměnit
(transmutovat) dlouhožijící radioaktivní prvky na prvky s podstatně kratší dobou
rozpadu.
Podle ADTT mohou neutrony v reaktoru po stupně "rozbít" všechny těžké
dlouhožijící radioizotopy.
 |
Největší demonstrační
elektrárna
s rychlým množivým reaktorem - francouzský Superphénix. |
Právě poslední bod znamená velkou naději pro ty, kteří se nedokáží smířit s
dlouhodobou radiací vyhořelého jaderného paliva. Projekty založené na ADTT
předpokládají, že se vyhořelé jaderné
palivo z tradičních elektráren dále energeticky využije a přitom se zároveň
zlikvidují radioaktivní látky s dlouhým poločasem rozpadu. Projekt je velmi
lákavý i ekonomicky z části peněz, které již dnes jaderné elektrárny spoří na
likvidaci vyhořelého jaderného paliva (tedy zatím na hlubinná úložiště), by se u elektráren
vybudovaly urychlovače, a ty by vedle likvidace nebezpečných zářičů pomáhaly
vyrábět další elektřinu. To, co dnes považujeme za odpad, by bylo díky ADTT opět
palivem.
A hlavní obtíže? První jsme již uvedli nedostatečná účinnost urychlovačů.
Zbývá vyjasnit i přechod protonů z vysokého vakua urychlovače do prostředí
horkého olověného či thoriového terčíku a chlazení terčíku. Celou řadu
komplikací bude přinášet také třídění velmi aktivních látek. Odpady (stabilní
a krátkožijící produkty jaderných reakcí) bude nutné oddělovat od
dlouhožijících radioizotopů, které musí v reaktoru zůstat spolu s palivem, aby byly
transmutovány. Nezbývá než věřit, že uvedené komplikace nebudou pro odborníky
nepřekonatelné.
|