V Německu nemohou, tak staví němečtí fyzici jaderný reaktor ve Rwandě

Fyzici vyvinuli koncept jaderných reaktorů, který by měl umožnit bezpečný provoz a „spalování“ jaderného odpadu. První demonstrační reaktor má být postaven ve Rwandě v Africe. Smlouva byla nyní podepsána v Kigali.

„Problematika jaderné energie je v Německu mrtvý kůň,“ řekl začátkem září kancléř Olaf Scholz (SPD) ve snaze utlumit v zárodku debatu o budoucí roli jaderné energie. To ale německým fyzikům nebrání ve vývoji nových typů jaderných reaktorů, které by se mohly stát „živými koňmi“ v jiných zemích.

Podle DIE WELT vyvinuli vědci ze společnosti „Dual Fluid“ koncept reaktoru, který má nejen umožnit bezpečný provoz, ale je dokonce vhodný pro „spalování“ jaderného odpadu, jaký vzniká při provozu klasických jaderných elektráren. To by mohlo výrazně zmírnit problém konečného skladování.

Protože realizace jejich nápadů je v současné době v Německu iluzorní, Dual Fluid v roce 2021 přesunul své sídlo do Kanady a tam probíhá schvalovací proces pro stavbu reaktoru na principu „Dual Fluid“. Jaderné palivo není v palivových tyčích v pevné formě, ale je kapalné. Tato jedna kapalina v aktivní zóně reaktoru je obklopena dalším kapalným olovem, které odvádí teplo ven. Tak vznikl název „dvoukapalinový reaktor“ nebo „dualfluidní reaktor“.

Zahájení provozu za dva až tři roky

Teoretické koncepty pro dvoutekutinový reaktor byly vyvinuty v Berlíně. Vědci tam provozují také laboratoř pro doprovodné experimenty. Kromě Berlína a Vancouveru v Kanadě bude mít Dual Fluid v budoucnu ještě třetí místo – na jiném kontinentu. V úterý byla v Kigali, hlavním městě Rwandy, podepsána smlouva mezi společností a tamním úřadem pro atomovou energii, která zajišťuje výstavbu a provoz demonstračního reaktoru se dvěma kapalinami. Data získaná tam mají urychlit schvalovací proces v Kanadě, vysvětluje Götz Ruprecht, generální ředitel Dual Fluid.

„Demonstrační reaktor by měl být uveden do provozu za dva až tři roky,“ říká Ruprecht, „je velký jen jako pračka a bude umístěn v hale o velikosti tří tenisových kurtů. V duálním fluidním minireaktoru, který má úroveň obohacení nižší než 20 procent, bude použit takzvaný HALEU (High-Assay Low-Enriched Uranium). „Předpokládáme, že dodávka požadovaného paliva nebude omezujícím faktorem ani problémem, protože jsme v úzkém kontaktu s mezinárodně uznávaným certifikovaným dodavatelem.“

Uran bude v 19 vertikálních trubkách a během provozu bude kapalný. „Aby se teplota tání uranu snížila hluboko pod 1000 stupňů Celsia, přidává se malé množství chrómu,“ vysvětluje fyzik Götz Ruprecht. Jádro reaktoru z trubek je obklopeno nádobou o průměru přibližně dva metry, ve které kapalné olovo absorbuje teplo. „Aby mohl být experiment zahájen, musí být olovo nejprve indukčně zahřáto a zkapalněno,“ říká Ruprecht. „To vyžaduje hodně elektrické energie. Během provozu zůstává olovo kapalné kvůli odpadnímu teplu z reaktoru.“

Tento reaktor se reguluje sám

Pomocí demonstrátoru, který má být postaven zhruba hodinu jízdy od Kigali, chtějí vědci z Dual Fluid dokázat, že se reaktor skutečně chová tak, jak předpovídají teoretické výpočty. Protože palivo v duálním fluidním reaktoru není v tuhých palivových tyčích, ale v kapalině, říká se, že má vlastnost samoregulace.

To znamená: Pokud se teplota v reaktorové kapalině zvýší, roztáhne se a vzdálenosti mezi atomy se zvětší. To zase snižuje neutronový proud, snižuje se rychlost reakce a vzniká méně tepla. Tento mechanismus dodává reaktoru speciální bezpečnostní vlastnosti. Nehody jako v Černobylu nebo Fukušimě by proto byly v zásadě nemožné. Vědci jsou pevně přesvědčeni, že tomu tak je.

Na druhou stranu se Rwanda zabývá výzkumem materiálových vlastností. Po očekávaných dvou letech provozu bude reaktor rozebrán, aby se zjistilo, zda někde nedošlo ke korozi nebo zda není potřeba optimalizovat keramické jádro reaktoru. Takové údaje jsou důležité pro schválení velkého energetického reaktoru.

HALEU, obohacený na téměř dvacet procent uranu-235, je potřeba pouze pro demonstrační reaktor. Během provozu nedojde k žádné výměně paliva. Pozdější energetický reaktor na druhou stranu potřebuje ke spuštění pouze uran obohacený na zhruba deset procent. „A jakmile je v provozu, může být provozován s běžným reaktorovým uranem, dokonce i s ochuzeným uranem a jaderným odpadem,“ říká Ruprecht, „to je vrchol tohoto konceptu. Duální fluidní reaktor je odpadní hořák.“