Oblázkový reaktor. Kredit: Kairos Power.

Narůstající tlak klimatické politiky a opozice vůči fosilním palivům vede k tomu, že je v USA i v dalších zemích stále atraktivnější jaderná energetika. Ta má ale zároveň své vlastní problémy. V současné době už není moc velká poptávka po tradičních mohutných vodou chlazených reaktorech, které převládly v USA v padesátých letech, a které známe i od nás.

Američtí provozovatelé jaderných elektráren, jako je společnost Tennessee Valley Authority (TVA), zodpovídající za významnou část produkce americké jaderné elektřiny, proto flirtují s pokročilými a nekonvenčními designy jaderných elektráren. Takovým designem je i Hermes, reaktor s oblázkovým ložem (pebble-bed reactor), chlazený tavenou solí od Kairos Power. TVA a Kairos spojili své síly a postaví demonstrační reaktor Hermes v areálu East Tennessee Technology Park (ETTP), v Oak Ridge, Tennessee.

Logo. Kredit: Kairos Power.

V konvenčním reaktoru jsou pelety s palivem v podobě obohaceného uranu či plutonia uloženy v palivových tyčích, které uspořádané společně s řídícími tyčemi v jádru reaktoru, zalitém vodou. Palivové tyče jsou tak blízko sebe, že to spouští štěpnou reakci, voda brzdí neutrony a podílí se na udržování štěpné reakce a řídící tyče umožňují reakci držet při zemi a zabraňují tavení reaktoru.

East Tennessee Technology Park. Kredit: US DoE.

Oblázkové reaktory vypadají jinak. Tyče jsou nahrazeny koulemi o velikosti tenisových míčků, tedy „oblázky“. Tyto míčky tvoří vrstvy jaderného paliva a grafitu, zabudované do keramického materiálu. Do reaktoru se vloží tisíce těchto míčků, a následně tam probíhá štěpná reakce, která se udržuje bez řídících tyčí. Ve většině konceptů oblázkových reaktorů je jádro reaktoru chlazené bezpečným plynem, jako je helium, dusík nebo oxid uhličitý. Původní design oblázkového reaktoru vznikl těsně po 2. světové válce. Nepodařilo se ale překonat všechny překážky a vznikly pouze experimentální oblázkové reaktory nebo prototypy. Nikdy se neobjevila provozuschopná „oblázková“ elektrárna.

Hermes společnosti Kairos představuje pokročilý design oblázkového reaktoru. Namísto plynu využívá chlazení tavenými fluoridovými solemi. Na rozdíl od vody, která se při 100 °C najednou změní v páru a dělá problémy, nabízejí fluoridové soli velký rozsah provozních teplot mezi táním a varem, tedy přes 1 000 °C. Díky tomu tavené fluoridové soli poskytují přenos ohromného množství tepla při rozumném tlaku. Tyto soli jsou rovněž chemicky stálé, nepotřebují při provozu rozsáhlé a drahé bezpečnostní struktury a jádro by zůstalo chladné i při selhání reaktoru. Až bude Hermes v provozu, tak by měl mít výkon 140 MWe, při provozní teplotě 585 °C a s využitím oblázků s palivem obohaceným na 19,75 procent.

Video: KP-FHR: Kairos Power Fluoride Salt-Cooled High-Temperature Reactor Update by Mark Peres @ ORNL MSRW

Literatura

New Atlas 10. 5. 2021.