Jadrové elektrárne na Slovensku, ale aj vo svete polarizujú spoločnosť aj odborníkov. Kým pre jedných ide o efektívny a nízkoemisný zdroj energie, pre druhých je to ekologická hrozba s veľkými zdravotnými rizikami.
Fakt je, že jadro je palivo s mimoriadne vysokou energetickou účinnosťou. Z 500 g obohateného uránu sa dá vyrobiť rovnaké množstvo elektrickej energie ako zo spálenia 1 000 ton uhlia.
Fakt je aj to, že z ekologického hľadiska má jadrová energetika jeden z najlepších emisných profilov spomedzi všetkých druhov energií. Moderná jadrová elektráreň vypustí do ovzdušia také nízke emisie CO2, že v porovnaní s inými zdrojmi na výrobu elektrickej energie (napríklad uhlie) prakticky neexistujú.
Po vypuknutí vojnového konfliktu na Ukrajine zaradila Európska únia zemný plyn aj jadrovú energiu medzi zelenú energiu.
Urán – základ jadrovej energie
Základom jadrovej energie je (obohatený) urán. Je to chemický prvok, ktorý vznikol pravdepodobne pred 6,6 miliardami rokov v supernove. Nachádza sa všade – v horninách, vo vode aj v ľudskom tele (ukladá sa v štítnej žľaze, nadobličkách a kostiach).
Najčastejšie sa nachádza v životnom prostredí a v našom tele ako izotop 238U (izotopy sú atómy s rovnakým počtom protónov a rozdielnym počtom neutrónov), ktorý takmer nie je rádioaktívny, pretože doba jeho rozpadu je až 4,5 miliardy rokov.
Urán objavil v roku 1789 nemecký chemik Martin Heinrich Klaproth zo vzorky rudy smolinca (dnes sa nazýva uraninit), ktorý pochádzal z jáchymovských strieborných baní (Česká republika).
Až o 52 rokov neskôr dokázal čistý urán izolovať francúzsky chemik Eugéne-Melchior Péligot.
Ani on, ani nikto iný vtedy ešte netušil, že ide o rádioaktívny prvok. Na to prišiel až Henri Becquerel v roku 1896. Zistil, že nestabilné atómy sa premieňajú na atómy iného typu, pričom vyžarujú energiu – rádioaktívne žiarenie.
Čo je obohatený urán?
V priemysle sa urán začal využívať až na konci druhej svetovej vojny. Aby sa dala energia ukrytá v atómoch uránu usmerňovať a cielene využívať, urán sa obohacuje – zvyšuje sa koncentrácia jeho izotopov.
Na využitie v jadrovej energetike treba koncentráciu zvýšiť na 6 až 8 %. Na využitie v jadrovej zbrani až na 90 %.
Jadrová energetika
Prvá jadrová elektráreň na svete bola postavená v ruskom meste Obninsk neďaleko Moskvy a do prevádzky bola uvedená v roku 1954. Počet inštalovaných jadrových reaktorov stále narastá, zároveň sa však vyraďujú staré reaktory.
V lete 2022 bolo na svete v prevádzke približne 440 jadrových reaktorov, ktoré zabezpečovali desatinu (10 %) celkovej produkcie elektriny na svete.
Okrem výroby elektriny sa jadrové reaktory využívajú na pohon (ponorky, lode), na výskum (220 reaktorov v 50 krajinách), na výrobu priemyselných a medicínskych izotopov a na vzdelávanie.
Ako funguje jadrová elektráreň
Jadrová elektráreň (zaužívané slovné spojenie „atómová elektráreň“ sa v odborných kruhoch považuje za nesprávne, pretože v elektrárni nedochádza k štiepeniu atómov, ale k štiepeniu jadra) je zariadenie, v ktorom sa jadrová energia premieňa na elektrickú energiu.
Princíp fungovania jadrového reaktora je veľmi podobný princípu fungovania parnej elektrárne. Využíva sa pri tom voda a palivo.
Zjednodušene povedané, obohatený urán (palivo) je umiestnený v palivových kazetách, ktoré sú uložené v tlakovej nádobe jadrového reaktora. V kazetách dochádza k štiepnej reakcii atómov obohateného uránu, pričom vzniká teplo. V tlakovej nádobe sa nachádza upravená voda, ktorá kanálikmi prechádza cez kazety a odvádza vzniknuté teplo zo štiepnej reakcie (ohreje sa na cca 297 °C). Potom prechádza potrubím do parogenerátora (tepelného výmenníka), kde teplo odovzdáva vode privádzanej iným potrubím.
Ochladená voda sa vracia späť do tlakovodnej nádoby reaktora, kým zohriata voda v druhom okruhu v podobe pary poháňa lopatky turbíny. Hriadeľ turbíny je spojený s generátorom, v ktorom vzniká striedavé napätie 15,6 kV.
To sa ďalej v transformátore premieňa (transformuje) na vysoké (110 kV) alebo veľmi vysoké (440 kV) napätie. Medzitým sa para v tepelnom výmenníku premení znova na vodu a vracia sa do parogenerátora po ďalšiu dávku tepla.
Takýmto spôsobom sa elektrická energia z jadra vyrába desiatky rokov.
„Proces výroby elektriny z jadra sa meniť nedá, dá sa len zlepšiť kontrola a bezpečnosť prevádzky. Zavedením viacstupňovej ochrany, meraním fyzikálnych veličín, ktoré charakterizujú štiepnu reakciu, včasným odovzdávaním informácií riadiacemu centru, následne zlepšovaním algoritmu vyhodnocovania týchto údajov a skrátením reakčného času na vzniknuté situácie, zavádzaním moderných a vysokovýkonných riadiacich systémov, ktoré dokážu v reálnom čase odovzdávať a spracúvať informácie,“ hovorí Ing. Erik Vicena, zástupca generálneho riaditeľa pre obchod PPA CONTROLL, a. s.
Výhody a nevýhody jadrovej energie
Výhody jadrových elektrární sú nesporné – z malého množstva paliva a s takmer nulovou uhlíkovou stopou je možné vyrobiť enormné množstvo elektrickej energie.
Za nevýhody sa považuje vysoká investičná náročnosť výstavby elektrární, spôsob získavania paliva a taktiež následné zhodnocovanie, respektíve uskladňovanie vyhoreného paliva.
Ľudia považujú jadrové elektrárne aj za environmentálnu a zdravotnú hrozbu.
„Jadrová energetika vyvoláva kontroverzie a rozdielne názory. Vodou na mlyn sú aj posledné dve veľké havárie v Černobyle a Fukušime. No ako sa hovorí, všetko zlé je na niečo dobré a v prípade jadrovej energetiky to platí dvojnásobne. V Európe došlo k výraznému sprísneniu predpisov týkajúcich sa bezpečnosti prevádzky jadrových zdrojov, ktoré viedli k množstvu nových technických opatrení na fungujúcich jadrových elektrárňach a ešte vo väčšom rozsahu pri budovaní, spúšťaní a prevádzke nových zdrojov,“ vysvetľuje E. Vicena.
Bezpečnosť jadrových elektrární sa teda zvýšila, čo posilnilo výhody tohto zdroja na výrobu elektrickej energie.
Jadrové elektrárne na Slovensku
Na Slovensku vyrobia jadrové elektrárne (Mochovce, Jaslovské Bohunice) viac ako polovicu spotrebovanej elektrickej energie, čo robí z jadrovej energetiky hlavný pilier energetického mixu Slovenska.
Kým v jadrovej elektrárni v Mochovciach sú v prevádzke dva bloky, v Jaslovských Bohuniciach je už prvý z dvoch reaktorov odstavený.
Od roku 1987 je vo výstavbe tretí a štvrtý blok jadrovej elektrárne Mochovce, pričom tretí blok by mal byť spustený do prevádzky v najbližšom období. V roku 2035 by sa mohlo začať s výstavbou nového bloku v jadrovej elektrárni Jaslovské Bohunice. Ten bude dôležitý po plánovanom odstavení reaktora V2 po skončení jeho životnosti.
Pri spustení tretieho a štvrtého bloku jadrovej elektrárne v Mochovciach vyrobí Slovensko až 70 % elektrickej energie z jadra.
PPA CONTROLL aktuálne pracuje na všetkých existujúcich blokoch jadrových elektrární na Slovensku vrátane likvidácie bloku V1 v Jaslovských Bohuniciach a výstavby 3. a 4. bloku v Mochovciach. „Zároveň sa nám darí aj s jadrovými elektrárňami vo viacerých európskych krajinách, kde momentálne plníme dodávky a vykonávame inžinierske činnosti,“ doplnil E. Vicena.
Ďalšie využitie jadra
Hoci využívanie jadrovej energie úzko súvisí s pokrokom vedy a techniky aj s informačnými technológiami, urán používali už starí Rimania (v roku 79 p. n. l.) ako farbivo na keramické glazúry a sklo.
Ochudobnený urán – vzniká ako odpad pri výrobe obohateného uránu – je veľmi ťažký, odolný a zároveň funguje ako štít pred röntgenovým žiarením, čo predurčuje jeho ďalšie využitie.
Využíva sa v leteckom, zbrojárskom aj chemickom priemysle, ale aj v medicíne ako závažie, výstuž, výplň, strelivo, ochranné štíty či chemické činidlo.
Budúcnosť jadra
Odborníci na jadrovú energiu sú presvedčení, že urán a jadro ešte zďaleka nepovedali posledné slovo.
Veľa sa očakáva od poznatkov, ktoré odhalí projekt ITER. Podieľa sa na ňom 35 krajín z celého sveta vrátane Slovenska a participujú na ňom aj odborníci z PPA CONTROLL.
Výsledkom projektu ITER bude spustenie najväčšieho fúzneho reaktora na svete.
