jaderný odpad | Svět2000

Dokonalý zdroj energie: Jaderná fúze hvězd

11. 1. 2023 Iveta Mauci, šéfredaktorka a licencovaná autorka vědeckých zpráv NASA, ESO, ESA, AAAS a EurekAlert 0 min read 560 Zobrazení bez emisí, energie, jaderná fúze, jaderný odpad

Podcast

Na papíře je jaderná fúze energetickým snem: hojná, bez tavení, uhlíkových emisí na planetě nebo radioaktivního odpadu s dlouhou životností.

Iveta Mauci, šéfredaktorka a licencovaná autorka vědeckých zpráv NASA, ESO, ESA, AAAS a EurekAlert

Vysoce aktivní jaderný odpad leží v hlubokých, modře osvětlených rybnících, pod švédským venkovem

4. 9. 2022 Adam Walko 5 min read 435 Zobrazení Anglie, Aspo Hard Rock Laboratory, jaderný odpad, Spojené království, Švédsko, uskladnění, vysoce aktivní

Nové Technologie TOP 10

V hlubokých, úžasně čistých, modře osvětlených rybnících asi 40 m pod švédským venkovem leží desítky let vysoce aktivní jaderný odpad

Je to zvláštně krásný a poněkud znepokojující pohled. Řady dlouhých kovových kontejnerů, naplněných použitým jaderným palivem z tamních reaktorů, leží pod hladinou poblíž Oskarshamnu na švédském pobřeží Baltského moře, napsal server BBC.

Je vysoce smrtelný a zcela bezpečný. Smrtící, protože tento materiál je silně radioaktivní. Bezpečný, protože leží pod 8 m vody, což je velmi účinná bariéra proti záření. Odpad lze takto uchovávat desítky let.

Intenzivní radioaktivita generuje velké množství tepla a tento druh materiálu musí být chlazen po dlouhou dobu, než může být vyjmut ke skladování.

Jaderný odpad musí být před přemístěním do jiných skladovacích zařízení zchlazen.

Co s tím dělat potom, je však otázkou, se kterou se mnoho vlád, včetně té Spojeného království, potýká už léta. Dokonce i po přibližně 60 letech komerčních a vojenských programů činí zásoby nejnebezpečnějšího, vysoce aktivního odpadu ve Spojeném království několik tisíc tun, i když existuje také několik set tisíc tun středně aktivního odpadu, se kterým se bude muset také nakládat.

Skutečným problémem není kvantita, ale čas.

„Použité palivové články jsou silně radioaktivní a rozpad radioaktivity trvá dlouho,“ vysvětluje profesor Neil Hyatt, hlavní vědecký poradce britského Nuclear Waste Services.

„Po asi 1 000 letech zbylo asi 10 % původní radioaktivity, a ta se bude rozkládat pomalu asi za 100 000 let.“ To vytváří jedinečné potíže.

„Nemůžeme se spoléhat na institucionální kontrolu po dobu mnohem delší než několik století,“ říká profesor Hyatt. „Římská říše trvala asi 500 let. Poslední doba ledová skončila asi před 10 000 lety.

„Povrch Země a lidské civilizace se tedy mění mnohem rychleji, než je rychlost, jakou se může rozpadat radioaktivita v tomto vyhořelém jaderném palivu.“

Švédsko již dospělo k vlastním závěrům. Svůj odpad plánuje zakopat do skály hluboko pod zem a nechat ho tam navždy. Jde o proces známý jako geologická likvidace a vědci v zemi strávili desetiletí studiem různých způsobů, jak by to mohlo být provedeno.

Švédsko experimentuje s ukládáním jaderného odpadu pod zem v Aspo Hard Rock Laboratory.

Velká část výzkumu byla provedena v Aspo Hard Rock Laboratory, zařízení postaveném poblíž Oskarshamnu na jihu země. Stovky metrů pod povrchem byla do skály vyvrtána síť obrovských umělých jeskyní.

Využívá se k experimentům, které zkoumají, jak by mohly být odpady zabaleny a uloženy do hrobu a jak by se mohly použité materiály časem degradovat.

Skalní podloží je zde rozpraskané s protékající slanou vodou – prastarou solankou, která migrovala vysoko z Baltského moře po tisíce let. Takto vlhké prostředí by nebylo vhodné pro skutečné úložiště. Ale podle Ylvy Stenqvist, projektové ředitelky tamního jaderného operátora SKB, je pro testování perfektní.

„Tato lokalita byla vybrána, protože je dostatečně mokrá,“ vysvětluje. „Protože pokud naše experimenty zkoušíme v oblasti, která je opravdu suchá, musíme na jakékoli výsledky čekat věky.

„Takže jsme toto místo vybrali vědomě, abychom urychlili některé experimenty. Abychom skutečně zdůraznili naše materiály a naše metody a viděli, jak obstojí v tomto docela agresivním prostředí.“

Vlhké podmínky v Oskarshamnu jsou ideální pro testování kontejnerů na jaderný odpad, říká Ylva Stenqvist.

Začátkem tohoto roku švédská vláda schválila plány na skutečné geologické úložiště (GDF), které má být postaveno ve Forsmarku, asi 150 km severně od Stockholmu.

Očekává se, že projekt bude stát asi 19 miliard švédských korun (1,5 miliardy liber; 1,8 miliardy dolarů) a vytvoří 1 500 pracovních míst, i když výstavba potrvá desetiletí. Práce na podobném plánu ve Finsku začaly v roce 2015.

Tento vývoj je pečlivě sledován z Velké Británie, která také hodlá vybudovat GDF, ačkoli opakované pokusy najít vhodné místo byly zmařeny politickou neústupností a také intenzivním odporem místních demonstrantů a ekologů.

Současné snahy najít místo a populaci ochotnou jej hostit se nyní řídí přístupem „založeným na souhlasu“, v jehož rámci vládní orgán Nuclear Waste Services vytváří partnerství s místními komunitami, aby je zapojil do procesu.

Jako pobídka je těmto komunitám nabídnuta investice ve výši 1 milionu GBP pro místní iniciativy, když se zaregistrují, přičemž tato částka se zvýší na 2,5 milionu GBP, pokud budou prováděny hlubinné vrty.

Od začátku tohoto procesu v roce 2018 byla vytvořena čtyři taková partnerství.

Probíhá konzultace s lokalitami poblíž Sellafieldu v Cumbrii ohledně geologického úložiště.

Tři jsou v Cumbrii. Patří mezi ně část pobřeží, která je již domovem jaderné elektrárny Sellafield a mnoha jejích pracovníků. Čtvrtý a nejnovější byl založen v Theddlethorpe, Lincolnshire.

Skotsko není součástí tohoto procesu a skotská vláda v současné době nepodporuje hlubinné geologické ukládání.

I v oblastech, kde byla vytvořena partnerství, přetrvává silný odpor.

„Jsme vehementně proti geologické likvidaci horkého jaderného odpadu generujícího teplo,“ říká Marianne Birkby z Cumbria protestní skupiny Radiation Free Lakeland.

„Odpad by měl zůstat tam, kde ho lze monitorovat, kde jej lze přebalit a kde jej lze získat, pokud se něco stane,“ trvá na svém. „Pod zemí by nebyla absolutně žádná šance na zadržení, kdyby došlo k úniku.“

Mezi nimi je Dr. Paul Dorfman, spolupracovník výzkumné jednotky vědecké politiky na University of Sussex a předseda Nuclear Consulting Group. „Geologické ukládání je koncept, nikoli realita,“ vysvětluje. „Existuje značná vědecká nejistota ohledně toho, zda materiály, které by byly použity, mohou přežít pustošení času.“

„Pokud se nemůžete zbavit odpadu, nemůžete zvýšit produkci, což znamená, že jaderná USP – je šetrná ke klimatu a tak dále – je zcela závislá na představě, že se můžete tohoto odpadu zbavit,“ říká.

„Geologická likvidace je ve skutečnosti bohužel jaderný fíkový list.“

Zdroj: BBC

Adam Walko

Vědci přeměňují jaderný odpad na „diamantové“ baterie, které mohou vydržet tisíc let

5. 8. 2022 Tomáš Pokorný 2 min read 496 Zobrazení diamantové baterie, jaderný odpad, samodobíjecí

Technologie TOP 10

Představte si, že nikdy v životě nebudete muset dobíjet nebo vyměňovat baterii. Skupina výzkumníků a vědců na univerzitě v Bristolu vyvinula nukleární diamantové baterie, které mohou napájet zařízení po dobu více než 1000 let, přičemž se samy nabíjejí, napsal server Firstpost.

I když produkuje obrovské množství nebezpečného radioaktivního odpadu, který je neuvěřitelně obtížné zpracovat a zbavit se ho, je jaderná energie považována za čistý zdroj energie jednoduše proto, že má nulové emise oxidu uhličitého. Nyní skupina vědců potenciálně přišla s řešením, jak se vypořádat s jaderným odpadem, což může velmi dobře změnit technologii baterií, jak ji známe dnes.

Prototyp diamantové betavoltaické baterie Arkenlight Carbon-14. Image Credit: University of Bristol

V roce 2016 začala skupina výzkumníků, fyziků a chemiků na univerzitě v Bristolu pracovat na tom, co se stalo známým jako radioaktivní diamantové baterie. Vynález, se kterým přišli, byl prezentován jako betavoltaické zařízení, což znamená, že je poháněno beta rozpadem jaderného odpadu.

Beta rozpad je druh radioaktivního rozpadu, ke kterému dochází, když má atomové jádro nadbytek částic a některé z nich uvolňuje, aby se získal stabilnější poměr protonů k neutronům. To produkuje druh ionizujícího záření nazývaného beta záření, které zahrnuje mnoho vysokorychlostních a vysokoenergetických elektronů nebo pozitronů známých jako beta částice.

Typický betavoltaický článek se skládá z tenkých vrstev radioaktivního materiálu umístěných mezi polovodiče. Jak se jaderný materiál rozpadá, emituje beta částice, které uvolňují elektrony v polovodiči a vytvářejí elektrický proud. Výkonová hustota radioaktivního zdroje je však tím nižší, čím dále je od polovodiče. To znamená, že jaderné baterie jsou mnohem méně účinné než jiné typy baterií. Zde přichází na řadu polykrystalický diamant (PCD).

Radioaktivní baterie jsou vyráběny procesem zvaným chemické nanášení par, který je široce používán pro výrobu umělých diamantů. Výzkumníci upravili proces pro pěstování radioaktivních diamantů pomocí radioaktivního metanu obsahujícího radioaktivní izotop Carbon-14, který se nachází na ozářených reaktorových grafitových blocích. Tyto diamanty mohou působit jako radioaktivní zdroj i jako polovodič.

Při vystavení beta záření získáte baterii s dlouhou výdrží, kterou není třeba dobíjet. Jaderný odpad v jejím nitru ji pohání znovu a znovu, což ji umožňuje nabíjet se celé věky, s velmi malou až žádnou měřitelnou degradací po stovky let. Teoreticky lze jednu baterii používat více než tisíc let, aniž by se musela vyměňovat nebo dobíjet.

V době psaní tohoto článku je baterie funkčním prototypem, který nelze použít v běžných elektronických zařízeních, jako jsou notebooky nebo mobilní telefony. Vzhledem k tomu, že výkon, který poskytuje, je velmi malý, je jeho použití omezeno na malá zařízení, která nespotřebují příliš mnoho energie. Aby bylo možné jej implementovat ve velkém, komerčním měřítku, výzkumníci pracují na technologii, která by jim umožnila baterii vyvinout a udržet.

Arkenlight, anglická firma, která komercializuje bristolskou radioaktivní diamantovou baterii, plánuje uvést svůj první produkt, mikrobaterii, pro kardiostimulátory a senzory, na trh v druhé polovině roku 2023.

Zdroj: Firstpost

Tomáš Pokorný