Zdá sa, že máte zablokovanú reklamu

Fungujeme však vďaka príjmom z reklamy a predplatného. Podporte nás povolením reklamy alebo kúpou predplatného.

Ďakujeme, že pozeráte .pod lampou. Chceli by ste na ňu prispieť?

Budúcnosť jadra

.štefan Šáro .časopis .klub

Keď sa pozrieme na mapu overených svetových zásob ropy, zemného plynu a uhlia, každému je jasné, že Európa je na tom veľmi zle. A aby to bolo ešte horšie, viac ako polovica zásob ropy a plynu sa nachádza na území arabských štátov a Ruska.

Navyše, overené svetové zásoby ropy vystačia – pri dnešnom tempe spotreby – na menej ako 50 rokov. Ani so zemným plynom nie je situácia oveľa lepšia, zásoby vystačia iba na menej ako 70 rokov. Je síce pravda, že sa objavujú nové náleziská plynu a ropy, ale spotreba rastie prinajmenšom rovnakým tempom. Niet sa čo čudovať, že turbulencie na svetovom energetickom trhu sú vnímané v Európe veľmi citlivo. Významná časť energie, tepelnej aj elektrickej, je dnes v Európe produkovaná na báze uhlia. Na území Európy sa však nachádza iba niekoľko percent svetových zásob energetického uhlia a asi 5 až 6 percent hnedého uhlia. Niektoré európske štáty majú relatívne veľké zásoby uhlia a zrejme budú pokrývať väčšiu časť svojej spotreby energie uhlím ešte veľa rokov. V roku 2009 malo uhlie najvýznamnejší podiel na spotrebe energie v Poľsku (54 percent), Česku (41 percent), Bulharsku (36 percent) a v Estónsku (85 percent).
Elektrárne, ktoré spaľujú uhlie, sú najvýznamnejším zdrojom CO2, preto je snaha utlmiť použitie uhlia na energetické ciele. Bude však problematické výrazne obmedziť jeho spaľovanie pri nedostatku iných zdrojov energie a pri predpokladanom pribrzdení jadrovej energetiky.  .európsky problém
Energetická koncepcia každého štátu, ale aj celej EÚ sa musí robiť s perspektívou na 20 rokov dopredu. Od prijatia závažných rozhodnutí po koncepčné riešenie, konštrukciu a uvádzanie veľkých zdrojov energie do činnosti uplynie 10 až 15 rokov, a kým sa rozsah nových zdrojov výrazne prejaví na celkovej energetickej bilancii, ujdú ďalšie roky. Európske štáty si uvedomujú svoju energetickú zraniteľnosť, zlú skladbu svojich zdrojov energie, a preto sa snažia o rozšírenie zdrojov. Veľká pozornosť sa venuje najmä obnoviteľným zdrojom energie, predovšetkým slnečným elektrárňam, veterným turbínam a biomase. Podľa smernice Európskej komisie by mali členské štáty EÚ do roku 2020 pokryť 20 percent svojej energetickej spotreby z obnoviteľných zdrojov (Slovensko iba 14 percent). Obnoviteľné zdroje energie predstavovali v roku 2009 iba 9 percent celkovej energetickej spotreby EÚ, ale už 19,9 percenta elektrickej energie. Aby sa stali významnou zložkou energetického mixu, ich podiel na celkovej energetickej bilancii by sa mal zvýšiť z 9 na 40 percent. Je celkom možné, že sa to dá dosiahnuť, možno aj prekročiť, otázkou zostáva, v akom časovom horizonte. Bude to ešte pred globálnou ropnou a plynovou krízou, ktorej náznaky sú už na obzore?  
Najproblematickejšia je orientácia na produkciu bionafty a etanolu. Európa, na rozdiel napríklad od Brazílie, nemá také obrovské priestranstvá voľné na pestovanie zelenej masy pre energetické účely. Už teraz sme u nás svedkami negatívneho vplyvu tejto aktivity na produkciu poľnohospodárskych plodín.
Ďalší zdroj – veterná energia – má v sebe veľký potenciál rozvoja, má však tiež svoje negatívne stránky, predovšetkým v kolísavosti výkonu, v závislosti od sily a trvania vetra. A aká je efektívne využiteľná kapacita európskych veterných fariem? Podľa rôznych prognóz by v priebehu 20 rokov mohli veterné farmy pokryť asi 15 až 20 percent spotreby elektrickej energie v Európe.
Najperspektívnejším a nevyčerpateľným zdrojom tepelnej a elektrickej energie je slnečná energia, získavaná prostredníctvom slnečných kolektorov. V európskych zemepisných šírkach dopadá na každý štvorcový meter povrchu okolo 130 W slnečnej energie. Dnes je masové využitie tohto zdroja brzdené dvomi faktormi: nízkou účinnosťou premeny slnečnej energie na elektrickú a vysokými výrobnými nákladmi slnečných panelov. Produkcia 1 kWh pri 20-ročnej amortizácii veľkoplošných panelov stojí napríklad v slnečných oblastiach na juhu USA 16,27 centa, ale v severných oblastiach až 35,79 centa, čo je niekoľkonásobok ceny elektriny z tepelných a jadrových elektrární. Podobné cenové relácie sú aj v Európe. Existuje však výrazný pokrok v dosahovanej účinnosti aj v poklese výrobných nákladov na veľkoplošné slnečné panely. Do desiatich rokov môže podiel slnečnej energie na európskej energetickej bilancii dosiahnuť 10 percent, možno aj viac. Problémom zostáva kolísavosť výkonov, najmä v závislosti od dennej doby.
Hydroelektrárne sú čistým a nevyčerpateľným zdrojom elektrickej energie. Ich výhodou je aj možnosť rýchlej reakcie na potrebu zvýšeného výkonu v energetických špičkách. V Európe je dnes 179 GWe inštalovaného výkonu vodných zdrojov. Väčšia časť hydroenergetického potenciálu Európy je však už využitá, preto nie je možné počítať s výraznejším nárastom tohto zdroja energie. .jadro ako riešenie
Zostáva nám ešte jadrová energia. Na území Európy (bez Ruska a Ukrajiny) je v činnosti 148 jadrových reaktorov s celkovým výkonom 134 GWe. Z týchto reaktorov je prevažná väčšina tlakových ľahkovodných, podobných, aké majú aj Mochovce a Jaslovské Bohunice. Varných ľahkovodných jadrových reaktorov, aké sú inštalované aj v japonskej Fukušime, je v Európe 26, z toho v prevádzke asi 21, väčšinou vo Švédsku a v Nemecku. V pätnástich štátoch EÚ bolo v roku 2008 okolo 37 percent elektrickej energie vyprodukovaných v jadrových elektrárňach. Najväčší podiel má jadrová energia na produkcii vo Francúzsku (76 percent), Slovensko pokrýva z jadrových elektrární 53 percent svojej spotreby elektrickej energie. Z 27 členských štátov EÚ zatiaľ nemá jadrovú energetiku 12, z tých väčších sú to napríklad štáty ako Taliansko a Poľsko.
Jadrové elektrárne sú spoľahlivým dodávateľom elektrickej energie. Majú však niekoľko kritických prvkov, od ktorých závisí aj ich radiačná bezpečnosť, preto musia byť neustále kontrolované a preverované. Sú to kontrolné tyče, čerpadlá chladiacej vody a havarijné záložné generátory elektrickej energie. Možné je však aj také riešenie činnosti reaktorov, kde sú mechanické elementy vylúčené z kontrolného a regulačného systému a sú nahradené samočinnými prvkami ako gravitačný pád, prirodzené tepelné prúdenie chladiva bez použitia čerpadiel, prevádzkovanie reaktora s chladiacim médiom pri atmosférickom tlaku, tepelná rozťažnosť a ďalšie. Miesto vody možno použiť na odvádzanie vytváraného tepla napríklad tekuté olovo.  K výmenníku tepla môže tekuté olovo prúdiť prirodzeným tepelným prúdením pri atmosférickom tlaku bez použitia čerpadiel, čím sa eliminuje problém prehriatia uránových článkov pri poruche čerpadiel. Pripravujú sa aj koncepcie reaktorov, v ktorých je urán rozpustený v chladiacom roztoku, napríklad v soli fluoridu, čím sa eliminujú problémy s prehrievaním a integritou palivových článkov. Vysoký tlak sa objaví iba v sekundárnom okruhu, kde vzniká horúca para, ktorá poháňa turbíny.
Na konštrukcii takýchto reaktorov sa intenzívne pracuje, do komerčného využitia by mali byť zaradené po roku 2025 – 2030. Ale už aj reaktory III. generácie, uvádzané do prevádzky v najbližších rokoch, budú mať mnohé prvky, ktoré majú zaručiť bezpečné zvládnutie prípadných havárií bez radiačnej záťaže svojho okolia. Pripravované reaktory IV. generácie majú pracovať bez spomaľovania neutrónov, čo umožní využiť 50- až 100-násobne viac energie z uránového paliva, ako využívame v dnešných komerčných jadrových reaktoroch. Budú pracovať s uzavretým palivovým cyklom, to znamená, že vyhoreté palivo sa použije viacnásobne, až kým sa celkom nevyčerpá jeho energetický obsah. Do paliva sa bude pridávať aj plutónium, ktoré sa dnes hromadí vo vyhoretých jadrových palivových článkoch a robí nám problémy s jeho prípadným zneužitím. Plutónium sa pridáva do palivových článkov vo forme takzvaného MOX paliva už dnes. Počíta sa s tým, že reaktory IV. generácie by mohli vyrábať aj vodík termálnou katalýzou a následne ho využiť buď priamo na pohon vozidiel, alebo na výrobu syntetického etanolu a nafty. 
Vývoj progresívnych nových typov jadrových reaktorov je medzinárodne koordinovaný. Za posledných 10 rokov vzniklo niekoľko organizácií a iniciatív, v európskom aj celosvetovom meradle, ktoré si do roku 2020 až 2025 kladú za cieľ postaviť a vyskúšať prototypy niekoľkých jadrových reaktorov novej generácie. Budú to jadrové reaktory, ktoré výrazne prevýšia tie dnešné svoju radiačnou bezpečnosťou, prevádzkovou spoľahlivosťou aj ekonomickými parametrami.
Nosným pilierom európskej energetickej sústavy musia byť aj v budúcnosti zdroje, ktoré sú schopné dodávať energiu nezávisle od výkyvov počasia, nepretržite dňom aj nocou, nezávisle od politickej alebo hospodárskej nestability v ostatnom svete. V perspektíve najbližších dvoch až troch desaťročí sa ako takýto zdroj javí jadrová energetika na báze nových typov reaktorov III. a IV. generácie, doplnená o čo najmenší nutný príspevok od uholných elektrární a o progresívne narastajúce obnoviteľné zdroje energie, menovite solárne, veterné a vodné elektrárne (s kolísavým pohotovostným výkonom). Je životným záujmom európskej energetickej základne začať sa postupne odpútavať od otrockej závislosti od ropy a zemného plynu (v roku 2009 ropa tvorila 37 percent celkovej energetickej spotreby EÚ a plyn 24 percent). Bude to drahé, ale nevyhnutné. Politikom, ktorých obzor väčšinou nesiaha ďalej ako do najbližších volieb, chýba zatiaľ dostatok vôle a odhodlania včas reagovať na realitu globálneho nedostatku ropy a plynu, čo sa začne výraznejšie prejavovať zrejme už o 20 rokov. Ale reagovať treba už dnes. .svet po Fukušime
Po problémoch elektrárne vo Fukušime sme svedkami snáh o prehodnotenie jadrovoenergetickej koncepcie v niektorých európskych štátoch. Evidentne aj pod tlakom protijadrového naladenia veľkej časti laickej verejnosti, ktorá má až iracionálny strach z neznámeho, neviditeľného žiarenia. Paradoxne, tí istí ľudia chodia pokojne na röntgenové a CT vyšetrenia, na röntgenové snímky zubov, lietajú lietadlami vo veľkých výškach, navštevujú vysoké hory bez strachu a pritom dýchajú prírodný rádioaktívny radón. Takto dostávajú mnohonásobne väčšiu dávku ionizujúceho žiarenia ako od jadrovej energetiky za celý svoj život. Iste, vážna havária jadrového reaktora s výrazným únikom rádioaktívnych látok do prostredia je niečo iné, preto radiačná bezpečnosť jadrových reaktorov musí byť neustále zlepšovaná, aby za žiadnych okolností nemohlo dôjsť k ďalšej vážnej radiačnej udalosti. Treba preto privítať pripravovanú previerku bezpečnosti všetkých európskych jadrových reaktorov. Ak niektorý zo 148 reaktorov, ktoré sú v súčasnosti v Európe v prevádzke, neprejde najprísnejším bezpečnostným testom, bude musieť úroveň svojej bezpečnosti zvýšiť na požadovaný stupeň, alebo bude odstavený.
Všetky reaktory však odstaviť nemôžeme, aj keď mnohí by si to želali. Nemáme totiž adekvátnu náhradu za ich výkon a pravdepodobne v najbližších desaťročiach ani mať nebudeme.   Autor je jadrový fyzik, pôsobí na Katedre jadrovej fyziky a biofyziky na Fakulte matematiky, fyziky a informatiky Univerzity Komenského v Bratislave.
Ak ste našli chybu, napíšte na web@tyzden.sk.
.diskusia
.neprehliadnite