JADERN┴ ENERGETIKA V 21. STOLET═

Z Φeho se sklßdß sv∞t? Jak vznikl? JakΘ sily v n∞m p∙sobφ?

Od nepam∞ti hledajφ lidΘ odpov∞di na tyto a podobnΘ hlubokΘ otßzky, kterΘ nßm klade sama p°φroda. Lidskß zvφdavost odkryla ji₧ °adu tajemstvφ, ale s ka₧d²m objevem se vyno°ujφ otßzky novΘ a novΘ. Typick²m p°φkladem je objev atomovΘho jßdra. Byl uΦin∞n teprve na poΦßtku naÜeho stoletφ. Od tΘ doby takΘ vφme, ₧e atomovΘ jßdro je stotisφckrßt menÜφ ne₧ atom a p°itom nese vφce ne₧ 99,95 % jeho hmotnosti. Ji₧ Φty°icet let po objevu jßdra se poda°ilo obrovskΘ jadernΘ sφly uvolnit. A co nßs Φekß na prahu novΘho stoletφ ?

┌sp∞ÜnΘ spuÜt∞nφ prvnφch jadern²ch reaktor∙ v polovin∞ naÜeho stoletφ otev°elo lidem netuÜenΘ perspektivy. Tisk na celΘm sv∞t∞ neÜet°il nadÜenφm: "P°i jadern²ch reakcφch se uvol≥uje nesrovnateln∞ vφce energie ne₧ p°i reakcφch chemick²ch! Jedin² gram jadernΘho paliva u₧ brzy nahradφ mnoho tun uhlφ!" OΦekßvan² p°evrat v energetice ovÜem nenastal, proto₧e se vyno°ilo mnoho technick²ch problΘm∙. Ani dnes, po vφce ne₧ padesßti letech od spuÜt∞nφ prvnφho jadernΘho reaktoru, nenφ v lidsk²ch silßch energetickΘ mo₧nosti jadern²ch proces∙ zcela vyu₧φt. Nejsou k tomu vyvinuty technologie a nemßme ani dostatek pot°ebn²ch znalostφ. V dneÜnφch jadern²ch elektrßrnßch proto nahrazuje jeden gram uranovΘho paliva "jen" asi sto kilogram∙ uhlφ. Pokud se vÜak poda°φ tento pom∞r v²razn∞ zm∞nit ve prosp∞ch teoretick²ch v²poΦt∙, stanou se jadernΘ procesy prakticky nevyΦerpateln²m zdrojem energie.

Do tΘ doby je t°eba do°eÜit takΘ °adu otßzek bezpeΦnostnφch, aby se sluha, milionkrßt schopn∞jÜφ ne₧ ohe≥, nemohl stßt milionkrßt horÜφm pßnem. Z tohoto hlediska je dob°e, ₧e v²voj jadernΘ energetiky nebyl p°φliÜ p°ekotn². 
Cht∞jφ-li lidΘ zodpov∞dn∞ ovlßdat jadernΘ procesy, musφ se nejprve dozv∞d∞t co nejvφce o vlastnostech samotn²ch atomov²ch jader. Tisφce jadern²ch fyzik∙ se dnes v∞nujφ celΘ °ad∞ detailnφch v²zkum∙: struktu°e jader a rozlo₧enφ jadern²ch sil, rotacφm a vibracφm atomov²ch jader, zm∞nßm energetickΘho stavu Φi slo₧enφ jader a v neposlednφ °ad∞ nespoΦtu mo₧n²ch jadern²ch reakcφ. Odbornφci vÜak ne°eÜφ jen tyto zßkladnφ, principißlnφ otßzky. I ka₧dodennφ ₧ivot civilizace pot°ebuje jadern² v²zkum, kter² pomßhß °eÜit komplikovanΘ problΘmy spojenΘ s technikou, medicφnou, zem∞d∞lstvφm a takΘ s vlivem civilizace na naÜe ₧ivotnφ prost°edφ. Zpravidla proto rozliÜujeme v²zkum zßkladnφ, kter² zkoumß nepoznanΘ vlastnosti p°φrody a odkr²vß lidem novΘ cesty, a v²zkum aplikovan², kter² °eÜφ konkrΘtn∞ zadanΘ ·koly podle pot°eb dneÜnφ spoleΦnosti a jejφho pr∙myslu.
Mezi zßkladnφ a aplikovan² v²zkum nelze klßst ostrou hranici, jejich ·koly i metody se mnohdy p°ekr²vajφ a drahß experimentßlnφ za°φzenφ se Φasto pou₧φvajφ jak pro zßkladnφ, tak pro aplikovan² v²zkum. P°φkladem takov²ch za°φzenφ jsou v²zkumnΘ jadernΘ reaktory.

TΘm∞° v ka₧dΘ zemi, kterß se v∞nuje vyu₧φvßnφ jadernΘ energie (naÜi republiku nevyjφmaje), pracujφ krom∞ reaktor∙ na v²robu energie i reaktory urΦenΘ p°evß₧n∞ nebo zcela k °eÜenφ v²zkumn²ch a v²vojov²ch ·kol∙. V²zkumnΘ reaktory slou₧φ jako velmi siln² zdroj neutron∙, pomßhajφ ov∞°ovat naÜe znalosti o fyzice reaktor∙ a v neposlednφ °ad∞ p°ispφvajφ k praktickΘ v²uce budoucφch odbornφk∙. V²zkumnΘ reaktory zatφm vyu₧φvajφ vysoce obohacen² uran s podφlem Üt∞pitelnΘho uranu 235 v desφtkßch procent. Mnoho jich navφc pracuje s velmi nφzk²m energetick²m v²konem, tak₧e tΘm∞° nepot°ebujφ v²m∞nu paliva a produkujφ nesrovnateln∞ mΘn∞ radioaktivnφho odpadu ne₧ jadernΘ elektrßrny.
V∞tÜina v²zkumn²ch reaktor∙ nabφzφ dnes Φßst svΘ kapacity vÜem odbornφk∙m z nejr∙zn∞jÜφch oblastφ v∞dy i pr∙myslu, kte°φ ji ke svΘ prßci pot°ebujφ. Jmenujme n∞kolik typick²ch ·loh, ke kter²m se v²zkumnΘ reaktory nejΦast∞ji vyu₧φvajφ:

• zßkladnφ v²zkum: vlastnosti neutron∙ a jadernΘ reakce s neutrony,
• v²zkum mo₧nostφ lΘka°skΘ diagnostiky a terapie pomocφ svazku neutron∙,
• v²roba specißlnφch radioizotop∙ pro pr∙mysl a medicφnu,
• v²roba objemov∞ dopovanΘho k°emφku pro silnoproudou elektroniku,
• aktivaΦnφ anal²za, tj. stanovenφ slo₧enφ materißlu podle jeho vlastnφho zß°enφ po ozß°enφ neutrony,
• zjiÜ¥ovßnφ materißlov²ch zm∞n po dlouhodobΘm oza°ovßnφ neutrony (nap°φklad zm∞ny pevnosti reaktorov²ch nßdob),
• testovßnφ vlastnostφ jadern²ch palivov²ch Φlßnk∙ za podmφnek p°esn∞ simulujφcφch Φinnost energetickΘho reaktoru.

VÜimn∞te si, ₧e pouze dv∞ poslednφ ·lohy bezprost°edn∞ souvisejφ s jadernou energetikou. Na druhΘ stran∞, k v²zkumu v oblasti jadernΘ energetiky nemohou samotnΘ v²zkumnΘ reaktory staΦit. To je vid∞t i na p°φkladu belgickΘho st°ediska jadern²ch v²zkum∙ v Mol, kterΘ se jadernΘ energetice zodpov∞dn∞ v∞nuje.
St°edisko provozuje v²zkumn² reaktor BR-2, kter² je zam∞°en p°edevÜφm na experimenty s jadern²mi palivy vΦetn∞ simulovßnφ havarijnφch situacφ. Dßle ke st°edisku pat°φ podzemnφ laborato° HADES (Hades byl v °eckΘ mytologii b∙h podsv∞tφ. Ta je urΦena k vÜestrannΘmu pr∙zkumu vlastnostφ hornin, zejmΘna jejich stability a odolnosti proti radiaΦnφmu, chemickΘmu a tepelnΘmu namßhßnφ (podobnΘ laborato°e jsou provozovßny i v n∞kolika jin²ch stßtech v souvislosti s vyhledßvßnφm lokalit pro koneΦnΘ ·lo₧iÜt∞ vyho°elΘho jadernΘho paliva jmenujme alespo≥ n∞meck² Gorleben, ÜvΘdsk² Aspo a severoamerickou laborato° v Yucca Mountains).

V neposlednφ °ad∞ se belgickΘ st°edisko v Mol v∞nuje zφskßvßnφ co nej·pln∞jÜφch informacφ o vlivu radioaktivnφch lßtek na ₧ivotnφ prost°edφ. Odbornφci zde pr∙b∞₧n∞ sledujφ ·rove≥ p°φrodnφ radiace, zkoumajφ Üφ°enφ radionuklid∙ v p°φrod∞ a jejich vliv na ₧ivΘ organismy.
Vlivu radionuklid∙ na ₧ivotnφ prost°edφ se v∞nuje takΘ St°edisko analytick²ch v²zkum∙ zalo₧enΘ p°i vysokoÜkolskΘm v²zkumnΘm reaktoru Consort v Ascotu ve VelkΘ Britßnii. V∞dci a studenti zde p°φmo z reaktoru zφskßvajφ p°esn∞ ty radioaktivnφ izotopy, kterΘ by v p°φpad∞ vß₧nΘ havßrie mohly uniknout z jadernΘho reaktoru nebo vyho°elΘho paliva. Ve sklenφcφch pak simulujφ jejich Üφ°enφ v ₧ivotnφm prost°edφ, vΦetn∞ vytvß°enφ um∞l²ch deÜ¥∙, mlhy Φi v∞tru. Nezbytnou souΦßstφ podobn²ch experiment∙ jsou citlivΘ detekΦnφ a vyhodnocovacφ p°φstroje.

Samostatnou kapitolu v²vojov²ch pracφ na mφrovΘm vyu₧itφ jadernΘ energie p°edstavuje vytvß°eni systΘm∙ poΦφtaΦovΘho °φzenφ jadern²ch elektrßren. ElektronickΘ ovlßdßnφ slo₧it²ch proces∙ bezpochyby v²znamn∞ omezuje d∙sledky selhßnφ lidskΘho faktoru, zßrove≥ ale p°edstavuje dalÜφ slo₧it², t∞₧ko kontrolovateln² systΘm zßvisl² na dodßvce proudu. Odbornφci francouzskΘho ┌stavu pro jadernou bezpeΦnost a ochranu (IPSN) proto stanovili Φty°i zßkladnφ pravidla, kter²m se musφ poΦφtaΦov² systΘm jadernΘ elektrßrny pod°φdit:

• ka₧d² projekt poΦφtaΦov²ch systΘm∙ musφ vychßzet z pot°eb operßtor∙ a z uspo°ßdßnφ °φdicφho sßlu (velφnu),
• ₧ßdnΘ selhßnφ poΦφtaΦ∙ nesmφ vΘst k v∞tÜφ mu ohro₧enφ bezpeΦnosti provozu,
• ka₧dΘ selhßnφ poΦφtaΦ∙ musφ b²t jasn∞ a srozumiteln∞ signalizovßno operßtor∙m elektrßrny,
• p°epφnßnφ mezi bezpeΦnostnφmi systΘmy nesmφ provoz elektrßrny nijak ovlivnit.

Velmi zajφmavΘ jsou i studie odolnosti reaktor∙ a jejich bezpeΦnostnφch systΘm∙ proti zem∞t°esenφ. VÜechny projekty jadern²ch elektrßren musφ prokßzat, ₧e klφΦovß mφsta konstrukce bezpeΦn∞ odolajφ n∞kolikanßsobku ·rovn∞ zem∞t°esenφ obvyklΘ v danΘ lokalit∞. Krom∞ standardnφch poΦφtaΦov²ch model∙ pevnosti a pru₧nosti slo₧it²ch konstrukcφ jsou dnes v n∞kolika zemφch k dispozici i r∙zn∞ velkΘ desky, na kter²ch lze mechanicky simulovat zem∞t°esenφ. Pevnost klφΦov²ch konstrukΦnφch prvk∙ elektrßrny, zejmΘna uchycenφ reaktoru a potrubnφho systΘmu jeho chlazenφ, lze pak ov∞°ovat p°φmo na takovΘ chv∞jφcφ se desce. Nejv∞tÜφ a nejznßm∞jÜφ laborato° tohoto typu je provozovßna japonskou spoleΦnostφ NUPEC.