Jaderné katastrofy a JE Temelín
JADERNÉ KATASTROFY & JE TEMELÍN
Tomáš Borys
2001
4.A
Obsah:
I. Jaderné katastrofy
1) Na prahu atomového věku str. 3
2) Projekt Manhattan a Uranový projekt str. 3
3) Hirošima, Nagasaki str. 4
4) Zkoušky jaderných zbraní str. 5
5) Havárie v TMI str. 6
6) Černobyl str. 6
7) Havárie v Tokai Muře str. 7
8) Kursk str. 7
9) Otisk civilizace v Antarktidě str. 8
10) Ekologické důsledky jaderného konfliktu str. 8
II. Temelín
1) Rozkvět jaderné energetiky str. 9
2) První jaderná elektrárna str. 9
3) Stavba Temelína str. 9
4) Jak funguje jaderná elektrárna str. 10
5) Bezpečnost v Temelíně str. 11
6) Černobyl vs. Temelín str. 12
7) Co s vyhořelým palivem? str. 15
III. Závěr str. 18
IV. Použitá literatura str. 20
I.
1) Na prahu atomového věku
Když André Henry Becquerel v roce 1896 objevil radioaktivitu prvků, nikdo v té době vůbec netušil, kam až to dospěje. Prokázal, že všechny sloučeniny uranu jsou radioaktivní a že jejich radioaktivita je přibližně přímo úměrná množství uranu, které obsahují.
V roce 1898 objevili Piere a Marie Curieovi radioaktivní prvek rádium (Ra). Jeho radioaktivita je zhruba milionkrát větší než radioaktivita uranu. Bez objevu rádia by většina pozdějších prací nebyla možná a po vysvětlení radioaktivity bychom snad pátrali ještě několik let.
Albert Einstein formuloval v roce 1905 princip ekvivalence hmoty a energie. Dva pojmy – hmotu
a energii - spojil v jediný. Zjistil, že určitému množství hmoty odpovídá určité kvantum energie, přičemž mezi nimi existuje závislost vyjádřená vzorcem E = mc2. Energie (E)obsažena v tělese se rovná jeho hmotnosti (m) násobená druhou mocninou rychlosti světla (c2; c = 2,997 924 58 . 108 ms-1). Z toho vyplývá, že i nepatrné množství hmoty obsahuje obrovskou energii (1 atom uranu může uvolnit až 200 . 106 eV – elektrovoltů).
Když 1. 9. 1939 vypukla II. světová válka, ve výzkumných laboratořích na obou frontách
se rozběhly tajné projekty se snahou skonstruovat zbraň, která by dokázala využít energii jádra.
2) Projekt Manhattan a Uranový projekt
Manhattan
Projekt pro výzkum jaderné pumy, který řídil Leslie Richard Groves a byl tak tajný, že až do února 1945 (Jaltská konference) o něm nevěděl nikdo kromě prezidenta (F. D. Roosvelt), jeho nejbližších spolupracovníků a samotných fyziků.
V rámci tohoto projektu došlo 2. 12. 1942 pod vedením fyziků Enrica Fermiho (obr. 1), Lea Szilarda
a Jacoba Roberta Oppenheimera k první řetězové reakci v útrobách chigagského stadionu (obr. 2, hlavními výzkumnými místy, ale byla města Los Alamos, Oak Ridge, Hanford). Tímto pokusem byla potvrzena možnost vyrobit atomovou pumu.
Vyvrcholením tohoto projektu byl závěrečný pokus (jak se později ukázalo i generální pokus) v Alamogordu (Nové Mexiko). Akce nesla název Trinity. 16. 7. 1945 (5:30 h) dochází k první jaderné explozi v dějinách lidstva. Jediný novinář W. L. Laurenc (New York Times), kterému byl povolen vstup na střelnici, líčí svůj zážitek: „Byl to východ slunce, jaký svět ještě neviděl.
Obrovské zelené superslunce, které se ve zlomku sekundy vyhouplo do výšky přes 3000 m a stále stoupalo, až se dotklo oblak, ozářilo ohromujícím jasem okolní zemi i oblohu“.
Pozorovatelé se v době výbuchu nacházeli v 9 km vzdálených pozorovacích věžích nebo ve 25 km vzdáleném velitelském stanovišti.
Práce na projektu byla urychlena i strachem z německého jaderného výzkumu (Uranový projekt obr. 3, který měl z počátku náskok nad americkým, ale když nastal obrat ve válce, Německo se začínalo ekonomicky pokládat, a tak plynulo do výzkumu čím dál méně prostředků. Přesto poslední
i když naštěstí neúspěšný pokus uvést do provozu jaderný reaktor se odehrál v únoru 1945 v Heigelrochu (obr. 4).
3) Hirošima, Nagasaki
Nadešla noc z 5. na 6. srpna 1945. Vrcholí přípravy na odlet tří letounů pod vedením plukovníka Tibetse, který svůj bombardér pokřtí po své matce Enola Gay.
2 hodiny 45 minut Enola Gay vzlétá, následován ve dvou minutových intervalech dvěma doprovo-dnými letouny, z Tinianu.
8 hodin 12 minut letka dorazila před cíl.
Přesně v 8 hodin 15 minut 30 sekund dochází k explozi. Na zlomek vteřiny vzplálo nad zemí oslepujícím světlem druhé slunce, stokrát jasnější než ono na obloze. Město zavalila ohnivá koule, která v okamžiku zaživa sežehla a zmrzačila několik desítek tisíc lidí. Tisíce domů se proměnily v popel, který proud vzduchu vymrštil do výšky 9 kilometrů. Město vzplálo jako pochodeň. V kruhu
o poloměru půldruhého kilometru začaly zhoubně působit smrtonosné částice. Barva oblaku se měnila – byla oranžová, šedivá i modrá. Dva doprovodné letouny (Great Artist, N° 91) prováděly měřící pokusy a fotografování.
A co se dělo v té době na zemi?
Očití svědkové exploze v Hirošimě, laureáti Mezinárodní ceny míru, malíři Iri a Tosiko Marubi, líčí své první tehdejší dojmy takto: „Oslepující zelenavý záblesk, exploze, útlum vědomí, vlna žhavého větru a v příštím okamžiku je všechno kolem v plameni.
Ticho, které nastalo ihned po burácení s ničím nesrovnatelné, nikdy neslýchané síly, ruší praskot šířícího se požáru. pod troskami zříceného domu hynou lidé, hynou ti, kdo se ocitli v ohnivém kruhu,
a pokoušejí se o záchranu....
Je to tragický obraz, který nelze k ničemu přirovnat. Lidé ztratili poslední zbytky svého rozumu...
Pak se začaly z oblohy řinout na zmrzačené lidi proudy černého deště a za chvíli vítr přinesl dusivý zápach...
Známá japonská spisovatelka Jukio Ota, která rovněž zažila jadernou katastrofu v Hirošimě a po 18 letech zemřela na následky ozáření, napsala: „Hirošima nevypadala jako město zničené válkou, nýbrž jako fragment obrazu konce světa. Lidstvo se začalo samo ničit a ti, kdo jaderný výbuch přežili, cítili se jako po nezdařeném pokusu o sebevraždu.
Oběti jaderné pumy si nepřály žít dále.“
Masataka Okumia, člen skupiny japonských fyziků, kteří měli podat zprávu o osudu Hirošimy, vzpomíná: „Když jsme přilétali nad Hirošimu, slunce už zapadalo, avšak i teď, na druhý den, vyzařovalo město děsivé světlo. Ze stále ještě hořící Hirošimy vycházela krvavě rudá záře.“
Že Hirošima byla zničena, je známo. Ale ani tisíce líčení nedokáží reprodukovat úděsný nářek obětí, kterým už nikdo nemohl pomoci, nedokáží ukázat prach a popel vířící nad sežehnutými těly lidí mučených nelidskou bolestí v předsmrtné agónii, ani nemohou ukázat, jak bytosti, které ještě před krátkou dobou byly lidmi, zoufale hledají vodu. Není slov, která by popsala dusivý, na zvracení nutící zápach, který však nevycházel z mrtvol, ale z lidí zaživa hořících.
Letecké snímky prokázaly, že na ploše zhruba 12 km2 se 60 % budov proměnilo v prach a popel
a zbývající byly rozbořeny.
Síla výbuchu pumy svržené na Hirošimu odpovídala explozi 20 000 t TNT. Teplota ohnivé koule dosahovala 300 000 °C.
Ze zhruba 400 000 tehdejších obyvatel Hirošimy zahynulo na následky výbuchu atomové pumy přes 240 000 osob. Těžkou formou nemoci z ozáření byli postiženi všichni v okruhu 500 m od epicentra výbuchu, a navíc mnozí, kteří byli v okamžiku exploze i poněkud dále, až do jednoho kilometru. Nemocní se zmítali v horečce, pokoušeli se utéci, a pak apaticky leželi zesláblí a naprosto neteční. Mnozí zvraceli, všem stoupla teplota (za jeden až dva dny na 39°- 40°C), zrychlil se jim tep na 120 – 150 tepů za minutu, poklesl krevní tlak a projevila se dušnost. Pak nastalo krvácení. Na bledé a opuchlé pokožce se objevily podlitiny a potom hnisající rány. Nemocným vypadaly vlasy a pronikavě se jim změnil krevní obraz. Většina takto těžce zasažených zemřela do dvou dnů po výbuchu. Dalších 150 000 lidí bylo zraněno nebo zasaženo zářením. Nejméně trpěli ti, kteří zemřeli hned 6. srpna 1945. Plynuly však dny, měsíce a roky a obětí atomového výbuchu přibývalo. V Hirošimě byly zjištěny všechny druhy nemocí vyvolaných zbytkovým působením záření – leukémie, katarakty a plastické anémie. Dodnes je zde procento výskytu rakoviny desetkrát vyšší než celojaponský průměr.
Celá tragédie se opakovala z nepochopitelných důvodů o tři dny později 9. srpna 1945 v Nagasaki. Téměř 25 000 lidí zemřelo a přes 100 000 lidí bylo zasaženo radioaktivitou.
4) Zkoušky jaderných zbraní
Od chvíle výbuchu atomové pumy v Nagasaki (9. 8. 1945) až dodnes bylo provedeno 2 050
jaderných pokusů. Prvenství v počtu pokusných výbuchů drží USA s 1030 výbuchy. Na druhém místě je Rusko se 715 výbuchy, Francie jich uskutečnila 210, Británie a Čína po 45, Pakistán 5 (5/1998). K těmto zemím se dále řadí další jaderná mocnost, Indie.
V roce 1963 je podepsána Moskevská smlouva o zákazu zkoušek jaderných zbraní v ovzduší, v kosmickém prostoru a pod vodou.
Při výbuchu jaderných náplní vznikají vysoce radioaktivní látky, které se dostanou do atmosféry, odkud jsou unášeny vzdušnými proudy daleko od místa výbuchu. Tyto částice se pak dostávají do potravinového řetězce i několik tisíc kilometrů daleko.
Počínaje rokem 1945 začalo radioaktivní zamoření naší planety. Do roku 1963 došlo k šesti podvodním a třiceti pěti nadvodním výbuchům, při kterých se uvolnilo 1 700 kg rozpadových materiálů.
Od roku 1974 zaznamenáváme dokonce snahy jaderných velmocí omezit počet i podzemních zkoušek. Tento proces, i přes veškeré politické nesnáze v období tzv. Studené války, zaznamenal určité pokroky.
Byl podepsán balík smluv START (o omezení jaderného zbrojení). Poslední úspěch v této
oblasti byl zaznamenán, když prezidenti USA Bill Clinton a Ruska Vladimir Putin prohlásili,
že do dvaceti let zneškodní po 34 t plutonia, z něhož by bylo možno vyrobit tisíce malých jaderných náloží.
Ř Nejznámější jaderné střelnice
Bikiny – USA (obr. 5 – 9)
Amčitka – USA
Mururoa – Francie
Semipalatinsk – SSSR (dnešní Kazachstán – Semey)
5) Havárie v TMI (obr. 10)
Dne 28. 3. 1975 se v této elektrárně u Harrisburgu na východním pobřeží USA zasekl pře-
tlakový ventil a do okolí unikla radioaktivita. Podle zprávy komise USA pro jadernou regulaci dostal každý ze dvou miliónu lidí žijících v blízkosti elektrárny pouze 0,000 14 mSv záření, maximálně 0,0075 mSv. Tato havárie byla do své doby největší nehodou jaderné elektrárny. Byla překonána pouze nehodou v Černobylu.
6) Černobyl
Dva mohutné výbuchy krátce po sobě v noci 26. 4. 1986 zničily čtvrtý blok jaderné elektrárny Černobyl poblíž Kyjeva v bývalém SSSR (dnes Ukrajina).
V průběhu této havárie se uvolnilo do životního prostředí celkem 30 – 50 milionu Curie radioaktivních látek, což je 30 – 40 násobek radioaktivity uvolněné při výbuchu atomové pumy v Hirošimě. Přímo při havárii a těsně po ní zemřelo 31 lidí. Avšak počet obětí, které zemřely na následky ozáření dosahuje k desetitisícům. Stále ale roste počet lidí se závažnými potížemi, přesný počet bude znám až za dvě desetiletí (obr. 11, 12).
Černobylský výbuch nezpůsobil škody jen v bývalém SSSR, ale velké následky měl i ve světě (obr. 13).
Radioaktivní mrak, který se z Černobylu uvolnil, postupoval nejprve směrem na severozápad, do Polska a Skandinávie a pak se obrátil do střední Evropy.
Nad územím bývalého Československa přeletěl černobylský mrak celkem třikrát: 30. dubna, 3. až 4. května a 7. května 1986. První a třetí průchod zasáhl celé území Československa, druhý průchod jen západní část. Největší zatížení obyvatel radioaktivními látkami nastalo ve dvou vlnách: jednak během prvních týdnů po havárii, jednak během zimy 1986/87, kdy byly konzumovány obiloviny ze sklizně roku 1986, stejně jako mléko a maso ze zvířat krmených senem sečeným během jara a léta 1986 (monitorování začalo 29. 4. 1986). Největší škody způsobil radioaktivní mrak tam, kde z něj pršelo.
Mezi radioaktivní látky, které zasáhly Evropu nejvýrazněji, patří izotopy césia a jódu (poločas rozpadu Cs 137 je 30 let a bude trvat několik set let, než se jeho hodnota sníží na zanedbatelné hodnoty, naopak poločas rozpadu I 131 je jen 8 dní (obr. 14) a dlouhodobě nepředstavuje velké nebezpečí).
Co se vlastně stalo?
V osudnou noc měli operátoři provést neodborně připravený pokus, jenž se týkal elektrického výkonu dobíhajícího turbosoustrojí určeného ke krátkodobému nouzovému chlazení reaktoru.
Se souhlasem nadřízených vedoucí směny vyřadil bezpečnostní automatiku, která brání připustit riskantně nízké hodnoty výkonu reaktoru.
Regulační tyče byly zdviženy v takovém počtu a tak vysoko, že když se v 1 hodinu 23 minut 40 sekund ukázalo, že následkem kladného koeficientu reaktivity začíná výkon snížený jen na 200 MW s růstem páry v kanálech bouřlivě stoupat, nestačily dostatečně rychle klesnout zpět do aktivní zóny.
O pouhé čtyři sekundy později tepelný výkon vzrostl nejméně na stonásobek a nastala parní exploze, která odhodila tisícitunové víko reaktoru stranou.
Do rozžhavené masy rozervaného bloku vnikl vzduch a reakcí vodíku vzniklého stykem vodní páry a žhavého grafitu došlo vzápětí k druhé explozi, která rozmetala část aktivní zóny. Vyletující žhavé trosky zapálily asfaltový povrch střechy. Když se střecha propadla, bylo s mračnem kouře do vzduchu vyvrženo 5 tun radioaktivních látek (100 – 1000 krát méně než při všech atomových zkouškách prováděných v 50. a 60. letech, ale 400 krát více než výbuch v Hirošimě).
Silné úniky radioaktivity se podařilo omezit až po deseti dnech. Teprve tři týdny po havárii byl dokončen železobetonový obal nad havarovaným reaktorem a pomocí vrstvy 4000 t písku, bóru je utěsněn tak, že veškeré úniky radioaktivity do okolí konečně ustály. Jeho výstavba pohltila 7000 t
ocele a 410 000 m3 betonu.
Následky této havárie jsou patrné dodnes. Je prokázáno, že v oblasti kolem Černobylu došlo
k mutacím některých rostlin i živočichů včetně člověka.
Dne 15. 12. 2000 byl odstaven třetí reaktor černobylské jaderné elektrárny, který byl v provozu od r. 1981. Tím byla elektrárna definitivně uzavřena. První černobylský reaktor byl v provozu od r. 1977.
Kvůli nutným opravám, které by si vyžádaly asi 400 mil. dolarů, byl tento reaktor uzavřen v r. 1996. Druhý reaktor je v provozu od r. 1978. Po devastujícím požáru způsobeném hořlavými kabely (stejný důvod měl požár v moskevské televizní věži Ostankino), byl reaktor natolik poškozen, že se rozhodlo jej neopravovat, a byl uzavřen v r. 1991. Čtvrtý reaktor, v provoze od r. 1983, byl totálně zničen osudného dne 26. 4. 1986 (obr. 13, 15, 16, 17, 18, 19).
7) Havárie v Tokai Muře
23. 9. 1999 došlo k nehodě v japonské Tokai Muře v závodě na obohacování paliva. Pracovníci
se dopustili kritické chyby, kdy měli najednou pohromadě více štěpného materiálu, než si mysleli.
Došlo k neřízené reakci, při které zemřeli dva lidé a čtyřista obyvatel Tokai Mury bylo ozářeno.
Tisk tuto nehodu označil za největší jadernou katastrofu od havárie v Černobylu.
8) Kursk
Do dnešních dnů se podle oficiálních údajů potopilo devět atomových ponorek. O jedné z nich prohlásil její velitel: „Kdybychom jen na naší ponorce odpálili pod vodou všechny rakety, vynořili bychom se do světa, který by už prakticky nexistoval“.
První z nich byla pravděpodobně americká Tresher, jež pro špatný svár skončila na dně u Mysu Cod v dubnu 1963 se 129 námořníky na palubě.
V roce 1968 Atlantik pohřbil ponorku amerického námořnictva Scorpion plující ke Kanárským ostrovům. Zřejmě ji zasáhlo vlastní zbloudilé torpédo. Pak následovali Sověti.
V roce 1970 se potopila ponorka třídy November asi 480 km severozápadně od Španělska. Další
plavidlo Rusové ztratili 960 km severovýchodně od Bermud. V roce 1996 následovala ponorka Komsomolec.
Ta poslední ruská jaderná ponorka Kursk se potopila 12. 8. 2000 v Barentsově moři poblíž polo-
ostrova Kola. Na palubě zahynulo všech 118 členů posádky. Na palubě dále zůstávají dva jaderné
reaktory, které dodávaly ponorce energii. Zatím, zdá se, nehrozí, že by způsobily katastrofu nejen
v Barentsově moři. Oficiální zprávy ruského námořnictva tvrdí, že při katastrofě byla činnost tlakovodních reaktorů Kursku automaticky během pěti, šesti vteřin zastavena.Pokud by se tak ovšem nestalo, mohly by reaktory pracovat dál a rozjela by se v nich nekontrolovatelná řetězová reakce, a to až do vyčerpání štěpného paliva. Okolní mořská voda o teplotě +4°C by reaktor chladila a umožnila průběh reakce. Teprve kdyby se reaktor přehrál, jeho obal by se roztavil. Voda vniklá dovnitř by pak reakci zastavila, avšak rozšířila by radioaktivitu do okolí.
Jiné, zřejmě reálnější nebezpečí představuje palivo a vyhořelé palivo ukryté zatím v reaktoru. Ruské ponorkové reaktory by měli odolat tlaku odpovídající hloubce 2000 m. Kursk leží v hloubce 108 m. Ovšem kvůli slané vodě je nakonec rozežere rez.
9) Otisk civilizace v Antarktidě
Vědci odhalili zřetelné radioaktivní znečištění ekosystémů Bílého světadílu (obr. 20). Mořští
biologové konstatovali, že lastury hřebenatek a ryby v okolí Antarktidy nesou zjevné známky
radioaktivity. Znečištění způsobily jednak zkoušky jaderných zbraní, jednak havárie americké meteorologické družice, kterou se v roce 1964 nepodařilo dopravit na polární oběžnou dráhu.
10) Ekologické důsledky jaderného konfliktu
Na celém světě se nyní nachází jaderný arzenál o síle 12 000 Mt TNT (asi 600 000 jaderných pum svržených na Hirošimu).
Nejpozději týden po vypuknutí jaderného konfliktu by se nad severní polokouli (nejžhavějšími kandidáty byly USA a SSSR) vytvořil prašný soumrak, který by trval několik měsíců. Každá bomba
o síle 1 Mt vyhodí do ovzduší více než 100 000 tun prachu, k tomu by se přidaly kouře z požárů měst, továren apod. Brzy by pak bylo zachyceno a odraženo veškeré dopadající sluneční záření, severní polokouli by ovládla „nukleární zima“ s teplotami –15°C až –25°C. Povrchová voda by zamrzla a přeživší organismy by umírali žízní. Mrazem by byla zničena úroda na celé severní polokouli, zvláště pokud by došlo ke konfliktu na jaře nebo v létě. Nedostatkem slunečního záření by byla také narušena fotosyntéza všech rostlin, což by mělo katastrofální následky pro celou biosféru.
Brzy by se radioaktivní mrak rozšířil i na jižní polokouli a celá vzdušná globální cirkulace by byla zcela narušena.
Dále je třeba přičíst k následkům i radioaktivní spad, který by trval celé týdny. Podle odhadů by
na třetině území mírného pásu bylo obyvatelstvo vystaveno dávkám nejméně 250 remů, kdežto
na polovině území by dostalo dlouhodobou dávku vyšší než 100 remů. Táto dávka by podstatně snížila imunitu organismů.
Zplodiny z hoření požárů by oslabily ozónovou vrstvu asi o 30 %. Po oslabení mrakové clony, by ultrafialové záření ohrozilo životy většiny organismů. Bylo by 2 – 4 krát větší , než je dnes. U ži-
vočichů (včetně člověka) by došlo kromě oslabení imunity i k poškození zraku a následné slepotě.
Předpokládá se, že by v jaderném konfliktu zahynulo bezprostředně 1,1 miliardy lidí, další miliarda by zahynula na nepřímé následky. Zbylé obyvatelstvo by umíralo hlady v temném, mrznoucím světě. Na severní polokouli by sotva někdo přežil, a na jižní jen nemnoho skupinek.
II.
1) Rozkvět jaderné energetiky
Svět na ropné šoky 70. let zareagoval sice s jistým zpožděním, nicméně zjevně velice perspektivně. Při hrozícím nedostatku energie totiž nejvyspělejší země planety vsadily na urychlení výstavby jaderných energetických zdrojů. Původní jedinečné duo (USA, SSSR) se v této době rychle rozrůstalo do klubu čítajícího 31 zemí provozujících atomové elektrárny nebo budujících (obr. 14). Vše přitom nasvědčuje tomu, že na potřebu stavět nové elektrárny o celkové kapacitě stovek tisíc megawattů byl evropský, americký a japonský průmysl připraven. Výmluvně to dokládá stáří provozovaných reaktorů. Před rokem 1974 se jich spustilo 54, když nejstaršímu je už třiačtyřicet let, a od stejného roku jich běží plných čtyřiadvacet.
Většina dnešních elektráren s celkem 288 reaktory se uváděla do provozu v následujících patnácti
letech (vrchol jaderného boomu připadl na druhou polovinu 80. let).
Následující desetiletí se neslo ve znamení stagnace, nikoli však úplného zastavení výstavby atomových elektráren. Černobylská havárie však změnila od základu dosavadní, poněkud bezstarostný pohled veřejnosti na levný zdroj elektřiny. Snahy výrobců uspokojit obyvatelstvo zvyšováním bezpečnostních standardů se projevovaly nepříznivě na cenách energetického zařízení a zejména prodlužovaly už zahájené akce.
Tzv. ekologické iniciativy pak s odkazem na údajnou nedokonalost nebo nespolehlivost jader-
ných elektráren prosazovaly ( v řadě případů úspěšně) program odchodu od atomové energie.
Rozhodující úspěch zaznamenaly v Rakousku. Už dokončená elektrárna Zwentendorf se neuvedla do provozu, neboť si to v celostátním referendu 5. 11. 1978 nepřálo 50,47 % voličů. Loni v červenci rakouský parlament formálně zakotvil do ústavy bezjaderný status uplatňovaný v praxi již 20 let. Podle rakouského vzoru uspořádalo referendum o budoucnosti jaderné energetiky v roce 1980 také Švédsko. Na jeho základě tamní parlament uzákonil, že provoz všech reaktorů skončí do roku 2010.
2) První jaderná elektrárna
První jaderná elektrárna byla spuštěna v sovětském Obninsku 27. 6. 1954. Američané sice zprovo-
znili svůj reaktor již v prosinci 1951, ale jeho výkon byl tak malý, že stačil jen na spotřebu zařízení samého. Sověti reaktor napojili na elektrickou síť a tím získali prvenství v „mírovém využití“ jaderné energie. Zařízení využívali až do konce roku 1968. Poté reaktor pracoval jen pro výzkumné účely.
3) Vznik Temelína
Již v roce 1977 je zahájen geologický průzkum vybraných lokalit v jižních Čechách. Vyhrává obec Temelín.
V roce 1986, tedy v době výbuchu Černobylské elektrárny, se začíná se samotnou stavbou, které musí ustoupit tři vesnice Temelínec, Březí a Křtinov. Rozpočet stavby plánovaných čtyř reaktorů stanovili plánovači na 52 mld. korun. Spuštění prvního bloku očekávali v listopadu 1992.
Listopad 1984 přinesl stavbařům Temelína první komplikace. V té době práce na dvou reaktorech ještě vůbec nezačala, další dva byly rozestavěné zhruba napůl. Dodávka složitých technologií ze SSSR dosud nedorazila, zato dvě 160 m vysoké věže se již tyčily k nebi.
Bylo ale jasné, že monstrózní stavba prosazená bez ohledu na názor občanů nemůže v nezměněné podobě pokračovat. V létě 1990 se u bran staveniště sešla první masová protestní demonstrace.
Čalfova federální vláda omezila stavbu ze čtyř na dva reaktory.
Až do roku 1992 byl pak kolem Temelínu klid. Odpůrci jaderné energetiky čekali na další slovo politiků.
V září 1992 Temelín podepsal s americkou firmou Westinghouse kontrakt na moderní řídící sys-
tém včetně dodávek jaderného paliva. V této době je konečná cena Českými energetickými zá-
vody odhadována na 68,8 mld. korun a datum dostavby prvního bloku na konec roku 1995. Kriti-
ci dostavby v čele s hnutím Duha, ale odhadují cenu na 80 – 120 mld. korun a stavba nebude dokončena dříve než v roce 2000.
Vedení ČEZ neustále tvrdilo, že bez Temelína hrozí Česku kritický nedostatek elektrické energie.
Realita však ale byla jiná. S ekonomickou reformou výrazně klesla spotřeba energie, navíc zde byl obrovský potenciál úspor. K výrobě určitého výrobku totiž ekonomika potřebovala dvakrát více energie než západní země.
V roce 1994 vláda sáhla z dodnes nepochopitelnému kroku - zavedla štědré dotace na zavádění elektrického topení. Spotřeba během několika měsíců vzrostla o desetinu, přesto se ekonomika bez „životně důležité“ temelínské elektřiny obešla.
Od roku 1994 se roztáčí kolotoč neustálého zvyšování ceny (obr. 16) a posouvání termínu dostavby, lhaní politiků a energetiků.
V listopadu 1995 společnost ČEZ oznámila konečnou cenu 76 mld. korun a datum dostavby prvního bloku v září 1997. V průběhu dalších pěti let se však cena musela zvednout šestkrát a šestkrát se musel posunout i datum dostavby.
Rázná změna nastává až s nástupem vlády Josefa Tošovského. Její ministři Bursík a Mlynář navrhují smysl temelínské anabáze detailně prozkoumat. Tošovského vláda ale k ráznějšímu přehodnocení stavby neměla čas. Navrhuje pouze ustanovení nezávislého kontrolního týmu. Jeho svolání dostala do rukou ČSSD. Na podzim 1998, po svém příchodu do vlády, ale sociální demokracie svůj kritický postoj k dostavbě Temelínu opouští (do této doby byli sociální demokraté nakloněni ekologickým aktivistům).
V březnu 1999 byly zveřejněny výsledky studie kontrolního týmu. „Pokud se podaří elektřinu z Temelína prodat, pohybuje se dnešní cena Temelína na samé hranici výhodnosti,“ tvrdili experti.
Nicméně Zemanova vláda v dubnu 1999 poměrem 9 : 4 dostavbu schvaluje.
Po všech náležitých zkouškách došlo k první řízené štěpné reakci 11. 10. 2000 v 6 h 19 min.
4) Jak funguje jaderná elektrárna? (obr. 17)
Štěpení jádra: Každá látka je tvořena atomy skládající se z jádra (neutrony a protony) a elektro-
nového obalu. U některých látek se za určitých podmínek jádra rozpadají. Části- ce od sebe z jádra odlétají s obrovskou rychlostí, přičemž vzniká teplo. Pokud
neutron narazí na další jádro, způsobí jeho rozštěpení. Vzniknou tak dva nebo tři
neutrony, které pak narazí do dalších jader a opět je rozštěpí. Počet štěpných jader
postupně roste – vzniká řetězová jaderná reakce. Pro výrobu elektrické energie se
nejčastěji používá uran 235.
Řízení jaderné reakce: Srdcem jaderné elektrárny je reaktor (obr. 18, 19), ve kterém probíhá ří-
zená jaderná reakce. Její průběh je ovlivňován zasouváním tyčí z keramických ma-
teriálů do reaktoru. Ty pohlcují neutrony, a tím řetězovou reakci zpomalují.
Ohřev vody v reaktoru: Teplo vyvolané jadernou reakcí ohřívá vodu v reaktoru a v uzavřeném
potrubí (tzv. primární okruh). Voda zde jednak odebírá teplo a jednak slouží jako
moderátor – zpomaluje rychlost neutronů a tím zvyšuje šanci, že náraz neutronu
úspěšně rozštěpí další jádro. Voda v primárním okruhu je ale radioaktivní, a proto
z bezpečnostních důvodů nejde přímo na turbíny.
Výroba páry: Do turbíny jde až čistá neradioaktivní pára ze sekundárního okruhu. Voda z pri-
márního okruhu totiž nejprve dále předá teplo, jež předtím sama získala v reaktoru,
dalšímu uzavřenému systému potrubí tzv. parogenerátoru. Turbína přemění teplo
na elektrickou energii.
5) Bezpečnost v Temelíně
Inherentní bezpečnost v nově postavené JE Temelín se opírá především o takové uspořádání
aktivní zóny, které za všech okolností po fyzikální stránce vykazují záporný koeficient reaktivity. Dojde-li ke zvýšení teploty v reaktoru nebo jen v článku z některých palivových kanálů, zhorší se zpomalování neutronů, které udržují reakci v chodu, a tím začne klesat počet štěpících se jader, což
se projeví poklesem množství uvolněné energie.
Princip je následující: V reaktoru se pomocí neutronů štěpí jádra uranu a přitom se uvolňuje energie. Při zásahu jádra U 235 se jádro rozpadne na dvě nebo více části- odštěpků. Ty se vzájemně odpuzují, a proto se od sebe vzdalují velkou rychlostí. Při jejich zabrždění v prostředí se pohybová energie mění na energii tepelnou. Při jednom štěpení se rovněž uvolní dva až tři neutrony. Aby do-
šlo k rozštěpení dalšího jádra uranu některým z neutronů s co největší pravděpodobností, musí být rychlost těchto neutronů snížena, což se děje pomocí moderátoru, kterým je u reaktoru VVER (po-
užit v Temelínu) chemicky upravená, demineralizovaná voda – chladivo.
Pokud voda zvětšuje v důsledku růstu teploty objem, dochází ke zvětšování vzdálenosti mezi
jednotlivými molekulami vody. Snižuje se tím vlastně moderační účinek vody, který je předpo-
kladem pro vznik a průběh štěpné reakce. To má za následek pokles počtů neutronů, které jsou schopny štěpit jádra uranu, a tak dochází k útlumu štěpné reakce, což může postupně vést až k úplnému samoodstavení reaktoru. Proto se vždy, když dochází k nárůstu teploty vody v důsledku nežádoucího výkonu, výkon reaktoru samovolně utlumí.
Dokonce i kdyby v případě havárie, která je spojená se ztrátou chladiva z primárního okruhu, neodstavila reaktor několikanásobná ochrana, došlo by k zastavení štěpné reakce díky tomu, že se v aktivní zóně tvoří pára, ve které jsou vzdálenosti mezi molekulami řádově větší než u vody.
Na bezpečnost provozu reaktorů se však podílí i samotné jaderné palivo. Uran 238, který tvoří 97 %
paliva, zasahuje regulačně tak, že sám absorbuje neutrony, aniž by se dále štěpil – a absorbuje tím více neutronů, čím je jeho teplota vyšší.
Další bezpečnostní prvek v JE Temelín tvoří jednak hermetický prostor sestávající z ochranné obálky (kontejnmentu) a vnitřních konstrukcí, jednak nehermetický prostor skládající se ze základové části jaderné elektrárny – celý primární okruh a další pomocná a bezpečnostní zařízení.
Mohutná železobetonová stavba vysoká 38 m. Stěny válce jsou silné 1,2 m, konstrukce kupole je pouze o deset centimetrů slabší, vnitřní průměr kontejnmentu činí 45 m. Dále je vnitřní povrch kontejnmentu pokryt 8 mm silnou vrstvou nerezové oceli, která hermeticky uzavírá prostor a brání úniku nuklidů. Kontejnment je projektován na maximální přetlak 0,49 MPa při teplotě 150°C.
6) Černobyl vs. Temelín – porovnání reaktorů RBMK a VVER (obr. 27)
Důležité pojmy
Aktivní zóna (AZ) – nazývá se tak část reaktoru, kde je uloženo palivo. Je to místo kde probíhá
štěpná reakce a kde vzniká i využívané teplo.
Palivo – jako palivo se používá v obou typech reaktorů uran ve formě oxidu uraničitého. Jde o směs
uranu 238 a uranu 235. U 235 je v přírodním uranu cca 0,7 % zbytek je U 238. My však potřebujeme pro štěpení právě U 235 (U 238 lze štěpit v rychlých reaktorech). Pro potřeby černobylského a teme-
línského reaktoru se přírodní uran musí obohacovat uranem 235.
Moderátor – takto se nazývá látka, která způsobuje zpomalování neutronů. Neutron vzniklý ze ště-
pení je označován jako rychlý a není schopen rozštěpit jádro U 235. Neutrony tedy musíme zpoma-lovat a to tak, že necháme narážet do atomů (molekul) vhodné látky. Moderátorem může být obyčejná voda nebo grafit. Moderátor musí být taková látka, jejíž atomy (molekuly) se váhově blíží váze neutronů. Představme si to jako náraz dvou koulí v kulečníku. Pokud bude jedna koule výrazně těžší než ta druhá, povalí se dál, aniž by se jakkoli zpomalila. Ta menší naopak jenom změní směr /odrazí se jako od zdi).
Reaktor – zařízení, které slouží k uložení AZ a tím i paliva a zároveň zajišťuje přívod a odvod chladi-
va a tím tepelné energie vznikající v AZ při štěpení. Také zajišťuje vhodné podmínky pro jadernou reakci (teplota, tlak, regulace výkonu, moderace neutronů, funkce reaktoru). V našem případě budeme mluvit o dvou typech reaktorů. A to RBMK 1000 – což je zkratka z ruštiny a znamená „ reaktor velkého výkonu kanálový“ (Černobyl) a o reaktoru s označením VVER 1000 – z ruštiny „ vodovodní energetický reaktor“ (Temelín).
Palivový soubor – je to vlastně soubor palivových proutků s palivem. Jeden palivový proutek je
v podstatě tenká trubička s vnitřním průměrem cca 7 mm, vyrobená ze speciálního materiálu. Trubička slouží jako bariéra proti úniku štěpných produktů do chladiva, slouží též pro zadržení plynů, vznikajících při štěpné reakci (na konci životnosti palivového souboru jsou tlaky v jednotlivých proutcích řádově okolo 10 MPa).
Řídící a havarijní tyče – jsou speciální trubičky, které jsou z materiálu, který pohlcuje neutrony a tím
jim zabrání dalšímu štěpení. Jsou rozděleny do několika skupin. Některé skupiny slouží jako havarijní pro rychlé odstavení reaktoru, tzn. že tyče spadnou do AZ vlastní váhou po zapůsobení havarijního signálu, jiné skupiny slouží jako regulační, pohybující se rychlostí cca 2 cm/s nahoru nebo dolů dle potřeby. Tím regulují výkon reaktoru. I regulační skupiny, ale v případě potřeby padají do AZ vlastní
váhou. Pohony regulačních tyčí mohou být buď elektromotorové s regulací kmitočtu nebo lineární krokové.
RBMK 1000 (černobylský) – reaktor je kanálový – nemá tedy tlakovou nádobu jako typ VVER, ale jde o soustavu kanálů o počtu 1 643 kusů. Každý kanál je v podstatě ocelová trubka, která má na vstupu uzavírací armaturu, na výstupu montážní přírubu a za ní výstupní armaturu. V trubce je umístěn jeden palivový soubor. Okolo kanálu je grafitový blok – moderátor. Celé toto zařízení je přikryto betonovou deskou o váze 1000 t. Toto uspořádání má jednu výhodu. Pokud uzavřu armaturu na přívod chladiva a armaturu výstupní, mohu roztěsnit přírubu a vyměnit články hromadně.
Reaktor je varný – voda v kanálech se vaří a z reaktoru po separaci vlhkosti jde pára přímo do turbíny. Výhodou tohoto uspořádání je to, že odpadá další výměník (parogenerátor u tlakovodních reaktorů) a tedy ztráty energie. Nevýhodou je tzv. kyslíková aktivita, díky níž u vysokotlakého dílu turbíny dochází k úniku neutronů. Vysokotlaký díl turbíny tak musí být obklopen stínícím materiálem (beton).
Rozměry AZ – průměr 11,8 m, výška 7 m.
Obohacení paliva izotopem U 235 – 1,8 %.
Tlak páry vystupující z reaktoru je 6,9 MPa, čemuž odpovídá teplota páry asi 285°C.
Chladivem je čistá demineralizovaná voda.
VVER 1000 (temelínský) – reaktor je tvořen tlakovou nádobou, ve které je umístěna AZ. Ta obsahuje 163 palivových souborů. Reaktor je tlakovodní, tzn. že chladivo se v něm nevaří. Dokonce se vařit nesmí. Během provozu se sleduje tzv. zásoba podchlazení, což je rozdíl mezi teplotou skutečnou a teplotou, při které by se voda v reaktoru začala vařit. Při snížení této zásoby pod určitou mez dochází automaticky k odstavení reaktoru.
Rozměry AZ – výška 3,5 m, průměr 3,5 m. Ideálním tvarem AZ je v podstatě koule.
Obohacení paliva izotopem U 235 cca 3 – 4 %.
Tlak chladiva je 15,7 MPa, střední teplota chladiva je 305°C.
Při uvedeném tlaku dochází k varu až při teplotě 346°C.
Chladivem je demineralizovaná voda s přídavkem kyseliny borité, která u tlakovodních reaktorů slouží
k regulaci změn reaktivity.
Provoz:
RBMK 1000
Chladící médium hnané čerpadly je přiváděno do jednotlivých kanálů. Zde přijímá z paliva teplo.
Médium je přiváděno k varu a po odseparování vlhkosti v separátoru je pára přiváděna přímo do turbíny. Po kondenzaci v kondenzátoru turbíny je vodou přiváděna zpět do reaktoru. Regulace výkonu se děje pomocí regulačních tyčí.
VVER 1000
Chladící médium hnané čerpadlem je přiváděno do reaktoru o teplotě 290°C. Zde se při průchodu AZ ohřívá na 320°C (tyto parametry odpovídají nominálnímu výkonu). Ohřátá voda proudí k reaktoru do parogenerátoru, kde předává pomocí 11 000 trubiček teplotu vodě v sekundárním okruhu (paroge-
nerátory jsou čtyři). Ta se vaří a po odseparování vlhkosti proudí na sekundární okruh do turbíny.
Ochlazená primární voda z parogenerátoru se vrací na sání čerpadel.
Regulace výkonu se děje dvěma způsoby. Rychlé změny jsou korigovány pomocí regulačních tyčí,
pomalé změny výkonu, které souvisí s postupným vyhoříváním paliva, se dělají změnou koncentrace kyseliny borité (H3Bo3) v chladivu. Na začátku (po výměně paliva) je koncentrace kyseliny borité v chladivu cca 0,6 %. Potom postupně klesá tím, že se přivádí do primárního okruhu čistý kondenzát
a na konci (před výměnou paliva) je v celém primárním okruhu již jen čistá voda.
Chování aktivní zóny
Velmi důležité pro chování každé AZ je její citlivost na změnu různých parametrů. Jsou to teplota chladícího média, teplota paliva, tlak chladicího média, koncentrace kyseliny borité, stav vyhořelého paliva, poloha regulačních tyčí atd. Nejdůležitější je v tomto směru vliv změny teploty chladiva na změnu výkonu. Říkáme tomu teplotní efekt. Úzce to souvisí s moderací neutronů.
Neutron vzniká ze štěpení. Aby byl schopen rozštěpit další atom U 235, musíme snížit jeho rychlost, tedy odebrat mu energii. To se děje (jak už bylo řečeno) pomocí moderace. Neutron se musí dostat z palivového článku ven do moderátoru. Tam postupnými srážkami ztrácí energii.
Po zpomalování může být neutron pohlcen buď atomem U 238 nebo jiným atomem prvku, který vznikl jako štěpný produkt. Pokud neutron rozštěpí jádro U 235, vzniknou dva odštěpky, 2 až 3 nové neutrony a množství kinetické energie, která se mění na tepelnou. Ta je předávaná do chladiva. Toto je pro oba reaktory shodné. Nyní ale dochází k rozdílům.
RBMK 1000
Neutron se dostává z paliva do chladiva a dál přes stěnu kanálu do grafitu. Tam se zpomalí a pokud se vrátí do paliva může způsobit štěpení. Ale pozor! Pokud dojde ke zvýšení teploty chladiva nebo docela k jeho úplné ztrátě (odpaření) neutron se tím snadněji dostane do moderátoru (grafit). Jinými slovy – pokud operátor v Černobylu povytáhne regulační tyče nahoru a zvýší výkon reaktoru, musí je za několik vteřin opět o něco zasunout, protože reaktor RBMK 1000 má kladný teplotní efekt. Kdyby-chom nechali reaktor po vytažení tyčí bez další regulace, výkon by stoupal po tzv. asymptotické periodě. Je to v podstatě exponenciál (obr. 28) a je to i případ černobylské katastrofy. Nemuselo k ní dojít, kdyby si nevyblokovali ochrany reaktoru od výkonu. I černobylský reaktor má schopnost bezpečného provozu. Zde je nutno dodat, že tlakovodní reaktor by i černobylské experimenty přestál ve zdraví.
VVER 1000
Neutron se dostává z paliva do vody a tam se zpomalí. (Uvádí se číslo 18, jako průměrný počet srážek s atomem vodíku. Zajímavé číslo je i to, že neutron za celý svůj život, tedy od vzniku ze štěpení až do způsobení dalšího štěpení urazí asi 8 cm). Pokud má štěstí a není během zpomalování pohlcen, může způsobit rozštěpení atomu U 235. Dojde-li ke zvýšení teploty chladiva, dojde vlivem roztažnosti vody i ke zvýšení objemu chladiva (moderátoru) a tím musí neutron urazit větší vzdálenost mezi atomy vodíku, aby se zpomalil. Je tak větší pravděpodobnost, že bude zachycen dříve, než by způsobil štěpe-
ní. Tomu se říká „záporný tepelný efekt moderátoru“ a způsobuje samoregulaci výkonu tlakovodního
reaktoru. Chceme-li zvýšit výkon reaktoru, vytáhneme regulační tyče výše. Tím dojde k vyšší produkci tepla, ke zvýšení teploty moderátoru, k vyšší pravděpodobnosti záchytu neutronů a tím ke stabilizaci
výkonu. Není možné, aby se reaktor nekontrolovaně rozběhl při povytažení tyčí.
Z výše uvedeného vyplývá další cenný závěr. Pokud by hypoteticky došlo k nějaké netěsnosti na primárním okruhu, k úniku chladiva a odhalení AZ a tím i palivových proutků, tak se ztrátou chladiva dojde i ke ztrátě schopnosti moderace. A jaderná reakce se tak u tlakovodního reaktoru sama zastaví.
A to bez ohledu na to, zda dojde k pádu havarijních a regulačních tyčí do AZ.
7) Co s vyhořelým jaderným palivem?
Vyhořelé palivo z jádra: hrot nebezpečí se láme.
Ani to, že úložiště jaderného odpadu nebudeme (v Temelíně) potřebovat dříve než v r. 2030, by nemělo být brzdou ve výzkumu možností, jak se zbavit vyhořelého jaderného paliva.
Vyhořelé palivo je vysoce radioaktivní, takže jeho zneškodnění je časově i finančně náročné. Je to jedna z daní, kterou musíme platit za ekologicky bezpečný (tedy pokud nedojde k úniku radioaktivity, což je velmi nepravděpodobné) zdroj energie. Množství vyhořelého paliva vznikající ve všech jader-
ných reaktorech je ale jen zlomkem celkového objemu odpadů produkovaných v energetice. Jaderná elektrárna o výkonu Temelína (2000 MW) spotřebuje za dobu své životnosti (asi 30 let, někteří odborníci však tvrdí, že rozvojem technologií bude možno životnost elektrárny prodloužit až na 60 let, tím samozřejmě stoupne spotřeba paliva a vyprodukovaného odpadu) zhruba 1300 t paliva a vyprodu-
kuje asi stejné množství odpadu. Vzhledem k vysoké hustotě paliva je však jeho objem malý. daleko větším problémem budou demontované části odstavených jaderných elektráren, které zůstanou vysoce radioaktivní a budou objemnější než vyhořelé palivo.
Nejdříve mezisklad
Vyhořelé palivo obsahuje 1 % U 235, 1 % Pu a asi 3 % štěpných produktů a dalších látek. Právě v těchto 3 % jsou obsaženy vysoce radioaktivní prvky emitující všechny druhy záření. Zbytek, asi
95 %, tvoří neškodný U 238.
Ve vyhořelém palivu i nadále probíhá přirozený radioaktivní rozpad, a to především u odštěpků. Tento proces je zpočátku velmi intenzivní, proto je nutné kazety po vyjmutí z reaktoru chladit a chránit okolí reaktoru před zářením. Po několik let, než aktivita paliva podstatně klesne, se skladuje ve vodním bazénu u reaktoru. Voda je vhodným chladícím médiem, neboť poskytuje dostatečné stínění před radioaktivním zářením a ulehčuje díky své průzračnosti manipulaci s vyhořelým palivem.
Asi po 5 letech pak poklesne intenzita rozpadu natolik, že je možné kazety přemístit do meziskladů,
tam se s nimi neděje celkem nic. (V průběhu let se vynořilo mnoho návrhů, jak se zbavit odpadu hned. Mezi nejkurióznější patřil nápad posílat vyhořelé palivo v raketách do vesmíru, nebo uložit je na Antarktidu, kde se vlastním teplem protaví do ledu). Jsou zajištěny proti samovolnému pohybu a odpo-
čívají. Ve vyhořelém palivu nadále pokračuje samovolný rozpad, jeho intenzita se však snižuje, takže
klesá i radioaktivita a množství uvolněného tepla. Ve světě jsou budovány mezisklady v areálech jaderných elektráren, nebo jako samostatné centrální mezisklady, kam jsou vyhořelé palivo a odpadní produkty dopravovány ze všech jaderných zařízení v dané zemi.
Důvodem pro meziskladování není pouze neexistence hlubinného úložiště. Po čtyřiceti až padesáti letech skladování je totiž radioaktivita a produkce tepla na úrovni, při níž je možno vyhořelé palivo do hlubinného úložiště uložit snáze a výhodněji než pár let po vyjmutí z reaktoru. Právě proto se u většiny meziskladů počítá s životností v délce čtyř až pěti desítek let. Meziskladování navíc nabízí předem ne-
uzavírat žádnou z cest definitivního zneškodnění vyhořelého paliva. Po meziskladování může následo-
vat jak hlubinné uložení, tak přepravování, pokud bude výhodnější než dnes. Také lze očekávat, že lidé objeví, rozvinou a uvedou do praxe nové způsoby využití či odstranění vyhořelého paliva.
V současné době se ve světě využívají dva technologické postupy, které se v podstatě liší pouze zvoleným chladícím médiem. U mokrého způsobu se většinou používá demineralizovaná voda.
Vyhořelé palivo je ve zvláštních pouzdrech ponořeno do hlubokých skladovacích bazénů (obr. 29),
jejichž silné stěny jsou pokryty vrstvou z nerezavějící oceli. Voda odstiňuje záření natolik, že se personál může bez obav pohybovat podél bazénů. Odvod tepla je zajištěn cirkulací vody, která je v
tepelných výměnících opět ochlazována. Z technologického hlediska je vybudování mnohých mezi-
skladů značně náročné, jelikož musí být zabezpečena těsnost bazénů a voda musí být důkladně pročištěna.
Suchá metoda, kterou využívá JE Dukovany (obr. 30) a bude využívat JE Temelín, využívá jako chladící médium vzduch, jehož přirozené proudění odvádí teplo. Vyhořelé palivo bývá umístěno ve speciálních kontejnerech, obvykle vyrobených z materiálů s dobrými těsnícími, stínicími a mechani-
ckými vlastnostmi, např. ze speciálních ocelí nebo litin. Palivo v každém z nich je obklopeno ne-
tečnými plyny, nejčastěji héliem. Od tohoto plynu, který dobře vede teplo, se zevnitř ohřívá kovový plášť kontejneru, který nakonec zvenku ochlazuje vzduch.
Únik radioaktivity je nepravděpodobný
Ani únik do prostředí není pravděpodobný. Nejdříve by musely být porušeny palivové kazety, třeba přehřátím. Proto je významný odvod tepla zajišťovaný vodou nebo vzduchem. Systémy oběhu vody jsou zajišťovány rezervními čerpadly, suché sklady jsou založeny na přirozené cirkulaci vzduchu (teplý vzduch stoupá, studený klesá). Velká péče je věnována těsnosti kontejnerů. Systém dvojitých vík, která se připevňují desítkami šroubů, dovoluje měřit tlak mezi nimi, a tak včas odhalit případnou ztrátu těsnosti.
K poškození kazet však může teoreticky dojít působením přírodních sil či zásahem člověka, proto je možné postavit mezisklad pouze tam, kde je možné postavit i jadernou elektrárnu.
Mokré mezisklady založené na jednoduchém technickém principu mají pevné budovy, schopné přečkat i pád letadla nebo zásah z těžké zbraně, zatím co suché kontejnerové sklady přenášejí největší díl péče o bezpečnost na mohutné kontejnery doplněné jen lehkou stavbou.
Skladovací zařízení jsou navíc testována na nejrůznější možnosti ohrožení. Například každý typ kontejneru musí beze ztráty těsnosti přežít pád z jednoho metru na ocelový trn, půlhodinové žíhání plamenem o teplotě 800°C a těsnost v hloubkách až 200 m. Mezi dodatečné testy patří i pády z větších výšek na betonový podklad (obr. 31), srážka s jedoucí lokomotivou nebo ostřelování nábojem o hmotnosti jedné tuny, kterým je simulován pád letadla. Na druhou stranu je logické, že mezisklady a kontejnery nejsou dimenzovány tak, aby odolaly intenzivnímu bombardování jadernou zbraní nebo meteoritu, neboť tyto katastrofy by i sami o sobě spáchaly nesrovnatelně větší škody.
Hlubinná úložiště
Zatím nejjistější metodou odstranění vyhořelého paliva zůstává hlubinná úložiště, kam se palivo dostane po čtyřiceti až padesáti letech. Konečná úložiště by měla zabezpečit, že radionuklidy obsažené
ve vyhořelém palivu neproniknou k člověku a do biosféry po dobu sta tisíce let, kdy se sníží radioaktivita na úroveň přírodního pozadí.
Nejdůležitější a nejtrvalejší bariérou by měla být samotná geologická formace. Čím je pevnější, tepelně stabilnější a nepropustnější, tím jednodušší mohou být bariéry technické. Formace také musí
být seizmicky stabilní, proto se vybírá hornina, která se za posledních několik milionů let nezměnila. Nejvhodnější jsou typy žuly, solná ložiska, jíly a ruly.
Technickou bariérou bude sama keramická struktura vyhořelého paliva, tedy matrice, v nichž budou radionuklidy chemicky zataveny. Druhou bariérou jsou speciální kovové obaly z oceli, mědi nebo titanu. Třetí by měli tvořit jílovité materiály jako betonit, jimiž budou kontejnery obklopeny.
Doslova žhavým kandidátem pro uložení zhruba 80 tisíc tun jaderného odpadu z amerických jaderných elektráren a vojenských zařízení je pohoří Iucca Mountain ve státě Utah (obr. 32). Avšak
i tato možnost je zpochybňována americkými ekology, kteří vytvořily počítačovou simulaci tohoto úložiště, na jejím základě došli k zajímavým závěrům: z tlakem zpracovaného popela vulkanického původu se vlivem tepla uvolňovaného přes stěny kontejneru začala odpařovat voda. V chladnějších částech se srážela pára a při zpětné cestě rozkládala minerály. Nasycený roztok se opět dostal do styku s rozpálenými horninami, a tak se znovu vypařoval. Po pár stech letech vývoje horniny teplo a oxid uhličitý vyvolaly změny pH v úložišti. Ze simulace vyplývá, že kontejnery pro skladování vyhořelého paliva musejí odolávat silným chemickým náporům jak kyselého, tak zásaditého prostředí.
V současné době dochází ke geologickému průzkumu lokalit vhodných pro trvalé úložiště jaderného odpadu i v ČR. Předběžně se uvažuje o těchto lokalitách Chýšky, Blatno, Tis u Blatna, Vlksice, Lodhéřov, Kunějov, Růžená, Klenová (obr. 33). Správa úložišť radioaktivních odpadů předpokládá, že geologický průzkum potrvá dalších 16 let. První vyhořelé palivo by se mělo umístit
do podzemního úložiště kolem roku 2065. Předpokládaná cena je 50 mld. korun.
Transmutace: příslib využití odpadů
Když palivo jaderného reaktoru vyhoří, když se řetězová štěpná reakce v rektoru zastaví v důsledku narůstajícího množství produktů štěpení: celé řady transuranů apod. Transurany představují velmi cennou surovinu pro energetiku, je však nutno mít k dispozici technologie, které by zajistily jejich štěpení.
K prvnímu oživení zájmu o transmutace došlo v 90. letech v USA, Japonsku, Evropské unii a Rusku.
Komerční využití lze však očekávat přibližně za 10 až 15 let. Velkými překážkami jsou energetická náročnost a složitost technologií.
III. Závěr
Využitím energie jádra udělalo lidstvo obrovský krok směrem vpřed. Z hlediska energetického to znamená nepředstavitelný potenciál. Právě teď, když dochází k drastickému snižování zásob fosilních paliv a ropy v důsledku neustálého zvyšování výroby téměř ve všech odvětvích hospodářství, je tento druh energie aktuální. Státy a zejména jejich obyvatelé by si měli uvědomit,že materiální blahobyt není vše. Na žebříčku hodnot by jejich blahobyt měl být až za blahobytem „naší“ Země. Pokud v brzké době nebude uveden do provozu zdroj, plně nahrazující dosavadní zdroje,budeme se muset spolehnout na jadernou energii, která sebou nese nejen riziko vysoce radioaktivního odpadu, ale také, jak je známo, riziko lidského faktoru , neboť většina nehod se stala kvůli neodborným,předpisům neodpoví- dajícím, zásahům do chodu zařízení. Může se zdát zbytečné využívat jadernou energii, když zásoby paliv vydrží ještě pár generací. Do té doby jistě už budeme umět získávat energii jinak, ale naše životní prostředí bude nadále trpět exhalacemi, i když jejich množství se snižuje.
Nastává otázka, proč nevyužívat energii alternativních zdrojů? Některé alternativní zdroje člověk využívá již po staletí, jako například vodní a větrné mlýny,jiné zaznamenaly rychlý vývoj v posledních desetiletích našeho století (například slapové,geotermální, solární elektrárny, energie biomasy). Nadějí do budoucna je také termonukleární energie a v kosmu energie slunečního větru.
Když si uvědomíme, že podle Alberta Einsteina je v každé hmotě energie E=mc2 (J), musíme dojít k závěru, že dosavadními způsoby získávání energie jsme velkou část ztratili. Do budoucna by vědci měli přemýšlet, jak využívat zdroje efektivněji, a o dalších alternativních zdrojích.
Ale zneužitím jaderné energie lidstvo naprosto propadlo ve zkoušce zodpovědnosti, neboť množství radioaktivního materiálu, které se dostalo za toto půlstoletí do životního prostředí nemohlo nezanechat následky. Nechápu důvody, proč dosud jaderné mocnosti, zvláště pak USA a Rusko, vlastní nadále tolik jaderných zbraní, že jen malá část tohoto arzenálu by stačila na zničení veškerého života na Zemi.
Jaderná energie by neměla být zneužívaná k získání politické převahy tak, jako se tomu stalo v případě svrhnutí jaderné pumy na Hirošimu a Nagasaki. Podle mého nemůže obstát tvrzení, že to bylo učiněno pro ušetření životů vojáků a pro urychlení konce války. Asi si nikdo tehdy neuvědomil kolik obětí bude na straně japonských civilistů. Válka by i tak skončila v nejbližší době, protože spojenci Japonska (Německo, Itálie) již kapitulovali (Itálie-2.9.1943, 13.9.1943 Itálie vyhlašuje válku Německu, Německo-9.5.1945) a navíc SSSR se na konferenci v Jaltě (2/1945)zavázal, že tři měsíce po kapitulaci Německa vyhlásí Japonsku válku. Tak se také stalo. 9. srpna vyhlašuje SSSR válku Japonsku a zároveň USA svrhávají atomovou pumu na Nagasaki. Pro mě osobně to nemělo co dělat s kapitulací Japonska, ale obě dvě mocnosti se snažili maximálně rozšířit sféru svého vlivu a využily k tomu všech svých prostředků . Toto chování vyústilo v tzv. Studenou válku. I dnes však existují lokální nebezpečí jaderného konfliktu. Například spor Indie a Pákistánu o území státu Kašmír, který se táhne od roku 1947. Obě země vlastní atomovou pumu.
Co se týče Temelína , myslím si, že je dobré, že byl dostavěn i přesto , že někteří lidé tvrdí, že energie je dostatek a nový zdroj nebudeme potřebovat. Jeho energie bude nepoměrně čistší než energie tepelných elektráren, které dokonale zpustošily Krušné hory. Fakt, že Temelín vezme práci severočeským horníkům je sice pravda, ale k tomuto by došlo i bez Temelína, zřejmě o něco později. Pokud by vyřazení horníci měli zájem o práci, mohli by se podílet na rekultivaci vytěžených hnědouhelných pánví.
Protesty rakouských občanů a politiků nepovažuji za objektivní, i když nepopírám, že každý má právo vyjádřit svůj nesouhlas třeba demonstrací . Jejich protesty mají spíše politické jádro, protože v rakouské ústavě je zakotven bezjaderný status a rakouští politikové se jim budou řídit. Na druhou stranu chování a výroky českého premiéra, kterými se snažil populisticky zapůsobit před volbami, také nebyly hodny tak vysokého státního činitele. Jedině rozhovor jaderných odborníků z obou znesváře–
ných stran může vést k dohodě.
IV.
Seznam použité literatury
Iojryš A. I.
Morochov I. D.: Hirošima
Panorama, Praha 1983
Vavilov A. M. : Ekologické důsledky horečného zbrojení
Nakladatelství Svoboda, Praha 1984
Klůna J.,
Hrubý V.: Technika a vojenství včera, dnes a zítra
Naše Vojsko, Praha 1981
Hadač E.: Ekologické katastrofy
Horizont, Praha 1987
Tisovský V.: Japonsko
Nakladatelství Svoboda, Praha 1986
Jackson R.: Neobjasněné záhady druhé světové války
Svojtka a Vašut, 1995
Balák R.,
Prokeš K.: Nové zdroje energie
SNTL, Praha 1963
Berger F.,
Koryčánek J.: Výpočet a stavba jaderných reaktorů I. díl
SNTL, Praha 1963
Tisk
MF-Dnes 5. 6. 2000 Reuters, šv- Kam s jaderným odpadem v Japonsku
21. 7. 2000 Tuček J. – Co s vyhořelým jaderným palivem?
8. 9. 2000 Tuček J., Matějka K. – Reaktory Kursku mohou být hrozbou
6. 10. 2000 Kruml M. – Kolem Černobylu příroda mutovala
9. 10. 2000 ker – Kalendář atomové éry
ker – Záření ohrozilo i zabíjelo
12. 10. 2000 bar, vdo – Reaktor 11. října, 6 hodin a 19 minut
LN 3. 6. 2000 Tůma J. – Atomový věk začal ve sklepení stadionu v Chigagu
7. 6. 2000 Vaněk M. – Černobyl je nejtemnějším symbolem jaderné energetiky
8. 6. 2000 Máša P. – Clintonův obranný plán je sázkou do loterie
17. 7. 2000 čtk – Před 55 lety se nad zemí poprvé vytvořil atomový hřib
2. 9. 2000 Tůma J. – Jaký osud čekají atomová monstra
tů – Ruská atomová ponorka málem zamořila Atlantik
6. 9. 2000 Švehla M. – Smutný příběh o budování jedné elektrárny
čtk – První jadernou elektrárnu spustili v Rusku
8. 9. 2000 čtk, mir – USA předaly Rusku záznamy o Kursku
14. 11. 2000 Máša P. – Putin navrhnul USA radikální snížení počtu jaderných zbraní
HN 29. 8. 2000 bo – Pohoří jež zcela svobodně cestuje časem
5. 9. 2000 Otava B. – Potopeným Kurskem možná vše jen začíná
12. 9. 2000 Richterová M. – Bude Temelín bezpečný?
22. 9. 2000 Pick V. – Rozkvět jaderné energetiky vyvolaly ropné šoky
23. 10. 2000 vit, Kjóto, bbc – Japonsko trvá na jaderné energii
24. 10. 2000 spe – Fyzika praví: Temelín nemůže být Černobyl
31. 10. 2000 bo – Otisk civilizace v Antarktidě
14. 11. 2000 Speváková Š. – Transmutace: příslib využití odpadů
Právo 20. 4. 2000 Huleová M. – Hra o úložiště jaderného odpadu v severočeských dolech
5. 6. 2000 čtk, roš – Spojené státy a Rusko zničí 68 tun plutonia
Internet 4. 11. 2000 http: // www.volny.cz/priroda/kjec1102.html
Jaderná elektrárna Černobyl
http://www.infojet.cz/Ekologie/Temelino/.html
Porovnávání reaktorů RBMK a VVER
LN – Lidové noviny
HN – Hospodářské noviny
PŘIDEJTE SVŮJ REFERÁT
Tisknout -
Poslat(@) -
Uložit->Moje referáty -
Přidat referát