reklama
 
 

Jaderná energetika

Aktualizováno 12. 6. 2011 1:00
Jaderná energie pokrývala k únoru 2011 asi 14 % světové spotřeby elektřiny. První komerční jaderné elektrárny začaly fungovat v 50.letech 20.století.

Jaderná energie pokrývala k únoru 2011 asi 14 % světové spotřeby elektřiny. "Spálením" jedné tuny uranu se získá asi 45,000 MWd (milionů watt-dnů); jedna tuna přírodního uranu tak vyprodukuje tolik elektřiny jako 17 - 20 tisíc tun černého uhlí. (zdroj WNA)

První komerční jaderné elektrárny začaly fungovat v 50. letech 20.století.

Jak funguje jaderná elektrárna?

Jednoduše řečeno, štěpením jader uranu nebo plutonia v palivových článcích se tato rozpadají, zatímco uvolňují energii a neutrony. Energie ve formě tepla je využívána v přeměně vody v páru, která následně pohání turbíny.

Uvolněné neutrony se označují jako "rychlé", jelikož mají velkou energii. K jejich (částečné) regulaci jsou používány tyče vyrobené například z kadmia, které jsou v případě potřeby ponořeny do reaktoru a které mají schopnost neutrony pohlcovat.

Jako chlazení se, v závislosti na typu reaktoru, používá buď voda (lehká H20 nebo těžká D2O), oxid uhličitý či kovy v tekuté formě. V nejběžněji používaných reaktorech, takzvaných LWR (lehkovodních), se chladiva - vody - využívá zároveň jako moderátoru reakce - pomocí jednoho nebo dvou okruhů se odvádí přímo pára nebo se odvádí teplo do druhého okruhu, kde se teprve pára tvoří. Další typy reaktorů se liší právě použitým moderátorem (zprostředkovatelem reakce) nebo chlazením.

Jádro v České republice

V České republice jsou v provozu dvě jaderné elektrárny - JE Temelín a JE Dukovany. Temelínská elektrárna vyrábí elektřinu ve dvou výrobních blocích s tlakovodními reaktory VVER 1000 typu V 320. Výkonem 2000 MW se jedná o největším energetický zdroj České republiky.

V červenci 2000 bylo zavezeno palivo do reaktoru. Zkušební provoz prvního bloku byl zahájen 10. června 2002, na druhém bloku začal 18. dubna 2003. Do provozu byla elektrárna uvedena v letech 2002 až 2003.

Dukovanská elektrárna se skládá ze dvou dvojbloků s celkem čtyřmi tlakovodními reaktory typu VVER 440 model V 213. Tři z bloků mají elektrický výkon 460 MW, jeden disponuje výkonem o hodnotě 500 MW. Ročně vyrobí 13,5 TWh elektřiny, což představuje asi 20 % z celkové spotřeby elektřiny ČR.

Elektrárna byla uvedena do provozu postupně během let 1985 až 1988. V roce 2008 byl její celkový roční průměrný výkon 1824 MW. Tato elektrárna vyrábí nejlevnější proud v ČR - náklady na výrobu jedné kWh jsou 0,60 Kč.

Počítá se s jejím minimálně čtyřicetiletým provozem a eventuálním prodloužením na šedesát let životnosti.

Jádro ve světě

K prvnímu dubnu 2011 fungovalo, podle údajů Světová jaderná asociace (World Nuclear Association), ve světě dohromady 439 jaderných reaktorů o celkové instalované kapacitě 375 085 MWe. Ve výstavbě v té době bylo 62 reaktorů a počítá se s dalšími 158. Předběžně se počítá s výstavbou 326 nových reaktorů.

Světovými velmocemi v jaderné energetice jsou pak samozřejmě Spojené státy (104 reaktorů), Francie (58 reaktorů) a Japonsko (51 reaktorů).

Po událostech v japonské elektrárně Fukušima došlo především v Evropě k velkému nárůstu kritiky jádra. Kromě zátěžových testů jaderných zařízení se dokonce některé země, v čele s Německem, rozhodly od jádra postupně upustit.

Jaderné palivo

Uran se vyskytuje prakticky po celém světě, ale pouze malá část se nachází koncentrovaná v ložiscích. Jaderné štěpení je řetězovou reakcí, kdy během rozpadu jader, například uranu, dochází k uvolnění energie. Pomalejší a "kontrolované" reakce se využívá v jaderných reaktorech; naopak k nekontrolované a velmi rychlé reakci dochází během výbuchu jaderné bomby.

Obvykle se využívá štěpení izotopů (atomů jednoho prvku, lišících se počtem neutronů) uranu 235 (popřípadě plutonia 239), během kterého dochází k uvolnění dvou nebo tří neutronů. Ty jsou pak zodpovědné za rozpad dalších jader - jeden rozpad je příčinou dalšího, proto se reakce označuje jako řetězová.

To ovšem vyžaduje dostatečné množství vhodných izotopů, takzvané kritické množství. Atomy uranu 235 se v přírodě vyskytují v koncentraci asi 7 promile.

Uranová ruda je převedena na žlutý prášek, který obsahuje asi 60 - 70 % uranu. Ten je dále chemicky obohacován - ve speciálních centrifugách až na 2 - 3% obsah uranu 235 v případě použití v reaktorech a až na 90 % v případě jaderné pumy.

Za rok se spotřebuje asi 69 tisíc tun uranu, což odpovídá 81 tisům tun uranové rudy (U3O8). K jeho největším producentům patří Kazachstán, Kanada a Austrálie. V ČR se za rok 2009 vytěžilo asi 258 tun uranu, přičemž jeho těžba dlouhodobě klesá. Ministr průmyslu Martin Kocourek přišel s návrhem rozšíření těžby uranu - přitom už dnes je ČR jediným státem EU těžícím uran. Děje se tak v obci Rožná na Vysočině a mělo by tomu tak být ještě minimálně do roku 2013.

Další ložiska uranu jsou pak u nás především v Libereckém kraji, kde i dříve k těžbě docházelo - ještě doposud jsou tamější zásoby podzemní vody kontaminovány kyselinou sírovou, která se používá během chemické těžby uranové rudy.

Výhřevnost přírodního uranu v běžně používaném lehkovodním reaktoru 500 GJ/kg, v případě uranu obohaceného na 3.5% je to už 3900 GJ/kg. V nejmodernějším typu takzvaných "fast-neutron" reaktorů, které využívají "rychlých" neutronů, které jsou energeticky bohatší než neutrony tepelné, je výhřevnost paliva až 28,000 GJ/kg.

Zatím není jejich výstavba ekonomicky výhodná, to se však možná v budoucnu změní, jelikož tento typ reaktorů umožňuje drastické snížení potřebného paliva i množství odpadu z něj.

Jen pro porovnání - výhřevnost hnědého uhlí je kolem 17,5 MJ/kg, v případě černého je to kolem 24 MJ/kg.

14. 3. 2011 13:21

reklama
Pokračujte dál
reklama
reklama
reklama
reklama

Sponzorované odkazy

reklama