V súčasnosti sa veľa hovorí o obnoviteľných zdrojoch energie, ktoré by nám mali v budúcnosti pomôcť vyriešiť energetickú krízu. Politici sa nimi oháňajú rovnako ako svojho času biopalivami, ktoré v skutočnosti spôsobili viac škody ako osohu, alebo dnes čistými elektromobilmi, ktoré vôbec nie sú také čisté, ako by sa na prvý pohľad mohlo zdať. Obnoviteľné zdroje sa javia rovnako ako problematická záležitosť.
Zdroje treba diverzifikovať
Aká je teda budúcnosť jadrových elektrární a odkiaľ by sme mali získavať energiu? Ak chceme byť ekologickí, v prvom rade musíme zrušiť uhoľné elektrárne produkujúce extrémne množstvo emisií oxidu uhličitého. Už sa tak deje, od uhlia sú však zatiaľ závislé mnohé silné (aj európske) ekonomiky, takže ide o beh na dlhú trať. Zároveň by sa malo úplne zastaviť spaľovanie biomasy, ktorú navyše v mnohých štátoch dotujú, a preto sa vo veľkom ťaží drevo v lesoch.
V súčasnosti sa ako optimálne javí rozdelenie zdrojov, kde ostáva zachovaný plyn, obnoviteľné zdroje i jadro a na uskladnenie energie z hľadiska dostupných ekonomických a technologických možností sa ukazujú ako vhodné prečerpávacie vodné elektrárne. Veľa sa hovorí o batériách nového typu s obrovskou kapacitou, ktoré by boli schopné zásobovať celé mestá. Tie sú však hudbou vzdialenej budúcnosti, zrejme bude potrebný nejaký technologický zlom.
Čítajte viac Slovenskí vedci: Slnko je v polovici svojho života
Elon Musk ako vizionár a človek stojaci za značkou Tesla verí aj súčasným batériám. V roku 2017 napríklad chcel pomôcť pri veľkom blackoute v Južnej Austrálii, kde nainštaloval mohutnú 100-megawattovú batériu. Pre potreby daného teritória však vystačila na 30 minút. Efektívne technológie na skladovanie energie v potrebnom množstve na dostatočne dlhý čas tak, aby to bolo aj ekonomické, zatiaľ nemáme. Či chceme, alebo nie, v tomto smere sú zatiaľ jedinou rozumnou alternatívou spomenuté prečerpávacie elektrárne.
Rýchle reaktory a tórium
Z hľadiska dlhšej časovej perspektívy majú sľubnú budúcnosť rýchle reaktory a tóriové elektrárne. Súčasné štiepne reaktory využívajú len jedno percento uránovej rudy, zvyšok sa skladuje. Existujú však aj takzvané rýchle reaktory, v ktorých prebieha štiepenie jadrového paliva efektívnejšie rýchlymi neutrónmi, pričom štiepnym izotopom je plutónium. V rámci rýchlych reaktorov sa ako perspektívne zdajú soľné MSR (Molten Salt Reactor) reaktory s roztavenou soľou na báze tória.
Foto: ITER
Tie pracujú efektívnejšie a sú aj ekologickejšie, keďže využijú až 96 percent jadrového paliva namiesto jedného až troch percent pri súčasných reaktoroch. Pri rýchlych reaktoroch ide o realizovateľné a nie príliš nákladné technológie, rýchle sú už dokonca nasadené v komerčnej prevádzke. Pri tóriových by sa dokonca mohlo použiť všetko uskladnené vyhorené palivo, čo je ďalší obrovský benefit. Tieto technológie by nám mali poskytnúť dostatok energie na stovky rokov. Prečo sa už nepoužívajú?
Odpoveď je jednoduchá – rýchle reaktory sa zatiaľ nerozšírili preto, lebo technológia získavania „čerstvého“ uránového paliva je taká lacná, že sa ešte neoplatia. Podľa odhadov máme dosť uránu ešte minimálne na 100 až 150 rokov. S rýchlymi reaktormi však dokážeme bez problémov fungovať aj tisíc rokov.
O rýchlych a najmä tóriových reaktoroch, ktoré k nim patria, sa hovorí ako o medzistupni k fúznym, ktoré by dokázali uspokojiť energetické potreby ľudstva prakticky neobmedzene dlho. Jadrová fúzia, niekedy sa hovorí jadrová syntéza, je presne opačný proces ako rozpad, respektíve štiepenie atómov.
Fúzia ako „svätý grál“
Hoci teoreticky možno spájať ľubovoľné jadrá atómov, vo fúznom reaktore sa ukazujú ako efektívne jadrá deutéria a trícia. Pri ich zlúčení sa uvoľní obrovská energia, je to proces, ktorý štandardne prebieha vo hviezdach. Jadrá atómov sú kladne nabité a prirodzene sa navzájom odpudzujú, takže dostať ich k sebe je problém.
Aby sa to dalo, treba ich extrémne ohriať, čím sa urýchli ich pohyb a, povedané jednoduchými slovami, „zrazia“ sa. Vo hviezdach je taký vysoký tlak, aký na Zemi nedokážeme vyrobiť, preto stačí na ich dostatočné urýchlenie teplota okolo 16 miliónov stupňov Celzia.
Vo fúznom reaktore bude tlak nižší, zato teplota bude dosahovať 100 a viac miliónov stupňov Celzia. Takú teplotu dlhšie nevydrží žiaden pozemský materiál, preto musí prebiehať v magnetickej pasci. A zatiaľ sa ju darí udržať len veľmi krátko, rádovo sekundy, pričom energia, ktorá je na to potrebná, je prakticky ekvivalentná vyprodukovanej, čo sa však bude výrazne meniť.
Reálne sa komerčného nasadenia fúznych reaktorov dočkáme zrejme až v druhej polovici tohto storočia. Ide o jeden z najperspektívnejších zdrojov energie, ktorý je navyše bezpečný, pretože ak teplota klesne pod kritickú hranicu, reakcia v ňom jednoducho ustane. Navyše sa negeneruje žiadny jadrový odpad a ani sa nezvyšujú uhlíkové emisie. S fúznymi reaktormi sa „v malom“ experimentuje prakticky už od polovice minulého storočia, skonštruovalo sa ich približne sto.
Superdrahý projekt sa ďalej predražuje
<A>Práve na fúziu je zameraný aj po Medzinárodnej vesmírnej stanici (ISS) druhý najdrahší vedecký projekt v histórii ľudstva. Od roku 2013 sa vo francúzskom Cadarache stavia experimentálny fúzny reaktor. Pôvodne sa náklady naň odhadovali na sedem miliárd dolárov, neskôr sa odhad revidoval na 18 až 22 miliárd dolárov, pričom ide iba o sumu potrebnú na dostavbu celého zariadenia, ktoré je aktuálne hotové už približne z troch štvrtín. Pesimistické odhady však hovoria, že náklady na uvedenie zariadenia do prevádzky budú 45 až 65 miliárd dolárov. To však vedenie projektu spochybňuje.
Foto: ITER
Dostavba sa však aj pre oneskorovanie dodávok komponentov, súvisiace s koronakrízou, oneskoruje a predražuje. Podľa pôvodného plánu mala v ITER-i vzniknúť prvá plazma najneskôr do konca roku 2025. To sa však nestane.
„Harmonogram sme dodržiavali do konca roka 2019, ale, bohužiaľ, ako iste viete, svet bol zasiahnutý pandémiou COVID-19. Zatiaľ čo sme počas posledných päť rokov postupovali priemernou mesačnou rýchlosťou 0,7 %, v roku 2020 sme boli schopní dosiahnuť iba 0,35 %. Je teda jasné, že prvá plazma v roku 2025 nie je technicky dosiahnuteľná,“ uviedol Bernard Bigot, generálny riaditeľ ITER-u, na tlačovej konferencii v septembri tohto roku.
Čítajte viac Lítiová nočná mora: Plány EÚ na rozšírenie elektromobilov môžu skončiť ekologickou katastrofou
Dôvodom sú napríklad oneskorené dodávky súčiastok z Kórey, ktorých dodacia lehota sa zdvojnásobila približne na 90 dní. Oneskorenie zároveň znamená, že sa zvýšia aj náklady projektu. Detailné informácie o nich však budú zverejnené až v správe, ktorá by mala byť publikovaná v novembri budúceho roku. S určitosťou sa teda posunie aj čas, keď by mal byť spustený reaktor na plný výkon. Energiu však ani potom dodávať nebude, ide totiž o experimentálny projekt, ktorý ma za cieľ vydláždiť cestu komerčnému nasadeniu fúznych reaktorov.
Pracujú však na nich aj iní. Koncom minulého roku napríklad čínski výskumníci sprevádzkovali tokamak HL-2M, najväčší čínsky experimentálny fúzny reaktor. Vytvorili v ňom magnetické pole a plazmu, ktorá mala až na 10 sekúnd dosiahnuť teplotu 150 miliónov stupňov Celzia, čo je desaťkrát vyššia teplota ako v strede Slnka. Reaktor sa nachádza v meste Čcheng-tu v juhozápadnej provincii S'-čchuan. V rovnakom roku sa podarilo spustiť fúzny reaktor pracujúci s plazmou s teplotou 100 miliónov stupňov až 20 sekúnd.
Kto prvý úspešne vyvinie fúzny reaktor a uvedie ho do prevádzky, je otázne. Stále má najväčšiu šancu ITER, v ktorom spolupracuje až 35 krajín. V každom prípade však platí – ak sa táto technológia skutočne presadí a dotiahne do úspešného konca, mali by sme o dostatočné zdroje bezpečnej energie postarané rádovo nie na stovky, ale skôr na tisíce rokov.