Jadrový odpad: namiesto katastrofy požehnanie?

Problém s odpadom zo štiepnych reaktorov je najmä v extrémne dlhom čase jeho rádioaktívneho vyžarovania. Nemusí pritom ísť len o izotopy uránu, ale aj plutónia, thória, cézia a iných rádioaktívnych prvkov. Aj keď niektoré z nich majú relatívne krátky polčas rozpadu, neznamená to, že po jeho uplynutí už škodlivé žiarenie nevyžarujú. Polčas hovorí len o tom, že za daný čas sa polovica jadier atómov z daného množstva rozpadla na nižšie frakcie, čím vznikli iné prvky.

reaktor WAMSR

Konfigurácia elektrárne s reaktorom WAMSR. Obr.: GIZMODO

Keďže rádioaktivita takýchto produktov klesá len pomaly, treba počítať s bezpečnými a drahými úložiskami, ktoré vydržia tisícročia. A ani potom nebude hrozba zažehnaná, takže výroba elektriny z jadra nesie so sebou nepríjemné posolstvo pre vzdialené generácie. Pritom účinnosť premeny jadrového paliva je pozoruhodne nízka, keďže vo vyhorených tyčiach sa spotrebovali len 3 percentá jadrového materiálu a zvyšných 97% zostáva ako odpad. Samotné USA produkujú asi 2000 ton jadrového odpadu ročne.

Nie je preto prekvapením, ak sa technológovia a jadroví fyzici snažia nájsť riešenia, ktoré by spojili potrebné s užitočným. Patrí k nim aj vedecký tím z MIT, ktorý vyvíja technológiu reaktorov WAMSR (Waste Annihilating Molten Salt Reactor). „Odpad likvidujúci reaktor s roztavenou soľou“ používa na chladenie primárneho okruhu zmes s fluoridových solí, ktoré sú omnoho účinnejším chladiacim médiom ako hélium používané v ľahkovodných reaktoroch. Palivo na báze urán tetrafluoridu sa môže stať súčasťou chladiva a po uzavretí do grafitového jadra, môže poháňať turbínu a generátor na výrobu elektriny. Reaktor MSR pracuje pri vysokej teplote, čím dosahuje vysokú termodynamickú účinnosť pri atmosférickom tlaku. Znižuje sa tak tiež mechanické namáhanie v systéme. S reaktormi MSR experimentovala už v 50-tych rokoch americká armáda, no kvôli väčším priestorovým nárokom sa priklonila pre aplikácie v jadrových ponorkách k ľahkovodným reaktorom.

Bývalí vedci MIT Leslie Dewan a Mark Massie sú spoluzakladateľmi spoločnosti Transatomic, ktorá vyvíja reaktor WAMSR a aktualizovali technológiu využívanú v pôvodnom vojenskom  experimente z Oak Ridge. Nový systém je však palivo neutrálny, keď dokáže pracovať s uránom alebo tóriom,  ktoré je odpadom z ľahkovodných reaktorov. Podľa Transatomic dosahuje ich reaktor efektivitu pri využití paliva až 98%, takže produkuje minimum jadrového odpadu. Naopak, existujúci jadrový odpad sa pre tento reaktor stáva palivom. Možno práve toto by mohla byť budúcnosť jadrovej energetiky, a zo strednodobého hľadiska aj energetiky ako takej. Nad obnoviteľnými zdrojmi visí stále množstvo otáznikov a riadená fúzia je stále desaťročia vzdialená od komerčnej fázy.

Navyyše nová technológia by mohla znížiť aj enormné náklady potrebné na výstavbu jadrových elektrární. Server Gizmodo uvádza, že WAMSR spoločnosti Transatomic s výkonom 500 MW bude stáť 1,5 miliardy USD. Je to zdanlivo kopa peňazí, ale ak si uvedomíme, že napríklad 1000 MW ľahkovodný reaktor AP1000 od Westinghouse stojí 7 miliárd dolárov,  nová technológia stojí v prepočte na jednotku výkonu len 43% štandardných nákladov. Samozrejme, zatiaľ nie sú známe komplexné náklady na výstavbu elektrárne s reaktormi WAMSR, ale ak berieme do úvahy aj zníženie nákladov za likvidáciu, resp. uskladnenie jadrového odpadu, zdá sa, že cesta k lacnejšej elektrine by mohla mať aj takúto podobu.