Schéma ADS reaktoru. Kredit: Zhiguang et al. (2019).

Čína v posledních letech mohutně investuje do pokročilých systémů jaderné energetiky. Jejich úsilí přináší výsledky, které se určitě vyplatí bedlivě sledovat. Institut moderní fyziky Čínské akademie věd letos v lednu oznámil dokončení stavby prototypu pozoruhodného ADS reaktoru (Accelerator-driven subcritical reactor) neboli reaktoru s „protonovým dělem“, jak laškují Thomas Corbett a Peter W. Singer ve svém komentáři v Defence One.

Tchajšanská jaderná elektrárna. Kredit: EDF Energy.

Ve standardním štěpném reaktoru se štěpí atomy paliva, jako je uran-235. Vyhořelé palivo se nějakou dobu chladí a pak se někam uloží, asi tak na několik století. Po celou tu dobu s ním jsou problémy. Technické, bezpečnostní a především politické. ADS reaktory nabízejí úplně jiný model fungování štěpného reaktoru.

Systém ADS reaktoru má tři klíčové součásti. Lineární urychlovač protonů (1) odpaluje protony do spalačního (tříštivého) terče (2), který obsahuje atomy vybraného těžkého izotopu (nejspíš bismut), obklopené vyhořelým palivem a čerstvým štěpným materiálem (nejspíš thorium-232 nebo uran-238). Subkritický reaktor (3) obsahuje palivo, v němž probíhá štěpná reakce. Když urychlené protony zasáhnou těžký izotop ve spalačním terči, dojde k uvolnění velkého množství neutronů, které vniknou do vyhořelého paliva a udělají z nich „nové“ palivo. Velkou výhodou je, že jde o proces hlídaný zpětnou vazbou, takže se nemůže rozběhnout štěpná reakce ani tavení reaktoru.

Vogtle Electric Generating Plant, Waynesboro. Kredit: NRC.

Jak upozorňují Corbett se Singerem, Čína, na rozdíl od řady dalších zemí, dál sází na jaderné štěpení jako na významnou energetickou technologii. Hodlají do roku 2035 utratit 440 miliard dolarů a postavit za ně nejméně 150 nových jaderných reaktorů. Pokud bude Čína dál úspěšně pokračovat ve vývoji ADS reaktorů, mohly by účinně recyklovat vyhořelé palivo z těchto plánovaných reaktorů.

Oproti tomu ve Spojených státech jaderná energetika zjevně stagnuje nebo spíše prochází úpadkem. Investice jsou mnohem nižší než v Číně. Dva nejmladší reaktory zprovoznili v letech 2016 a 1996. V současnosti probíhají stavební práce na pouhých dvou nových reaktorech (Vogtle Units 3 a 4 u Waynesboro), zatímco u 21 reaktorů probíhá ukončení jejich provozu. Pokud chtějí Spojené státy a další země držet krok, budou muset dramaticky přehodnotit přístup k jádru. Právě ADS reaktory představují jeden z možných směrů vývoje, v neposlední řadě kvůli tomu, že jsou mnohem bezpečnější. Velmi slibné jsou i malé a modulární jaderné reaktory.

Video: NUCLEAR01x_2016_6.3_Accelerator_Driven_Systems

Literatura

Defence One 13. 6. 2022.