Jaderné reaktory slouží jako spolehlivý zdroj elektrické energie, jež neprodukuje skleníkové plyny. Odpůrci atomu, zejména z řad zelených politických stran a hnutí, ale varují před možnou nukleární katastrofou. Havárie elektráren z Černobylu a Fukušimy, kdy došlo k roztavení reaktoru a následného úniku radioaktivity do okolí, stále lidi děsí.

Takový scénář má být v následujících letech vyloučen díky využití nového typu paliva. Ve Spojených státech se zaměřují na výzkum a vývoj paliva triso (tristructural isotropic fuel). Štěpný materiál – uran – je použit ve formě malých kuliček, jež jsou obaleny několika vrstvami grafitu a karbidu křemíku. Takto upravené palivo má průměr necelý milimetr a je přirovnáváno k zrnkům máku.

Na jeho testování nyní pracují odborníci v Národních laboratořích v Idahu. Tvrdí, že aktuální výsledky jsou mnohem lepší, než původně očekávali. Američtí vědci prokázali, že palivo triso vydrží teploty v reaktoru vyšší než 1760 stupňů Celsia. 

Současné reaktory pracují při teplotách pod tisíc stupňů. Tlakovodní reaktory, v současné době nejrozšířenější typ jaderných zdrojů, pracují s teplotami pod 500 stupňů Celsia, zatímco ty vysokoteplotní, jež fungují zatím jako výzkumné reaktory, nepřekračují teplotu 1000 stupňů. 

Havárie je nemožná

„V nových konstrukcích reaktorů je v podstatě nemožné takové teploty překročit, protože se reaktor po dosažení vysoké teploty vypne,“ zdůraznil v časopise Wired Paul Demkowitz, jenž je šéfem programu výzkumu nového jaderného paliva v laboratořích v Idahu. 

Odborníci testovali 300 tisíc částic triso při extrémních teplotách. Ani v jednom případě nedošlo k porušení ochranných obalů jaderného paliva. Kombinace menších a účinnějších reaktorů společně s použitím bezpečnějšího paliva vylučuje podle Demkowitze opakování jaderné havárie. Nový typ paliva nepotřebuje regulační tyče, jež zpomalují štěpení a tedy i teplotu, ani masivní strukturu tlakové nádoby. To umožňuje, aby nová generace reaktorů mohla být menší a jejich stavba také levnější.

„Nyní už nemusíte postavit velké tlakové nádoby, jež stojí stovky milionů dolarů, protože palivo obsahuje vlastní ochranu,“ vysvětlil Joel Duling, šéf skupiny Nuclear Operations Group ve firmě BWX Technologies, která vyvíjí palivo triso. Může být postaven malý reaktor, jenž se vejde do nákladního kontejneru a bude mít všechny bezpečnostní prvky běžného jaderného bloku.

Tento typ paliva se vyvíjí už od 60. let minulého století, dosavadní výroba ale byla příliš drahá. Navíc nevyhovuje potřebám velkých reaktorů chlazených vodou. Výzkum a produkci podporuje americké ministerstvo energetiky společně s vývojem vysokoteplotních reaktorů.

Poptávka bude stále vyšší

Společnost BWX Technologies loni v říjnu oznámila, že obnovuje linku pro výrobu tohoto druhu jaderného paliva, protože vnímá velkou poptávku po výstavbě nové generace reaktorů. Duling je přesvědčen, že se triso stane do deseti let dominantním druhem jaderného paliva. Dodává jej i pro experimentální reaktor, který je vytištěn ve speciální 3D tiskárně. V Americe vyvíjí „jaderné kuličky“ také společnost X-energy, která je financována i ministerstvem obrany, aby vyvíjela malé reaktory pro využití na vojenských základnách. 

Kuličky triso se lisují do palivových pelet a mohou mít různý tvar. Jako válečky je vyrábí BWX Technologies, X-energy zase je produkuje v kulovité formě velikosti kulečníkových koulí. Ředitel firmy Clay Sell, bývalý náměstek amerického ministra energetiky, o nich hovoří jako o „energetických míčcích“. Společnost s nimi počítá v reaktoru Xe-100, který má mít výkon 75 megawattů. Takové palivo by mělo v jaderném zařízení vydržet tři roky, než musí být vyměněno. Pro srovnání, palivo v Dukovanech se musí měnit každých deset až jedenáct měsíců. 

Sell zdůraznil, že využití nového druhu paliva bude znamenat také to, že budoucí jaderné elektrárny mohou být v blízkosti hustě osídlených míst. „Když budete mít reaktor, který se nemůže roztavit, vaše bezpečnostní opatření se úplně změní,“ dodal. Proto by triso mohlo kromě vojenských základen pohánět i vesmírné lodi, například pro cestu na Mars. S tímto druhem paliva se počítá i v případě modulárního reaktoru Energy Well, který vyvíjejí Češi v Řeži.