V lednu 1954 byla na vodu spuštěna první ponorka s jaderným pohonem, americký Nautilus. Stroj své schopnosti prakticky demonstroval v srpnu roku 1958, kdy dokázal bez vynoření podplout severní pól. Prvním hladinovým plavidlem s nukleárním pohonem se pak v roce 1957 stal sovětský ledoborec Lenin.

Ať již jde o bombu, nebo energetický reaktor, základní princip fungování je stejný. Neutron vrazí do nestabilního jádra uranu či plutonia, jež se v důsledku toho rozpadne obvykle na dvě takzvané štěpné trosky. Přitom vzniká velké množství energie a zároveň se z jádra při srážce uvolní dva až tři neutrony. Ty mohou vrazit do dalších atomů v okolí, čímž se celý proces dále šíří, a není-li regulován, stále mohutní.

K pramalé radosti zájemců o mírové i vojenské využití jádra však není uran jako uran. Tento 92. prvek periodické soustavy se v přírodě vyskytuje převážně v podobě izotopu 238U, který se pro pro štěpnou reakci příliš nehodí. Jen asi 0,7 procenta uranu tvoří prakticky využitelný izotop 235U. Proto je třeba uran obohacovat, tedy v něm koncentraci izotopu 235U uměle navýšit.

Při použití v reaktorech stačí obohacení na přibližně tři procenta 235U, u zbraní může přesáhnout i více než 90 procent. Jde o technologicky velmi náročnou operaci, která je jednou z překážek šíření jaderných zbraní. Obdobně komplikované je i získání dalšího vhodného štěpného materiálu, izotopu plutonia 239Pu, jež se z uranu vyrábí.

Objev štěpné reakce byl nejprve aplikován v oblasti vojenství. První pokusná atomová bomba, která byla výsledkem tajného amerického projektu Manhattan, byla odpálena 16. července 1945 u městečka Alamogordo ve státě Nové Mexiko. Premiéra „ostrého“ nasazení atomové bomby se uskutečnila 6. srpna 1945 nad japonskou Hirošimou. Puma pojmenovaná Little Boy (Chlapeček) v tomto případě pracovala s uranem, zatímco Fat Man (Tlouštík), shozený na Nagasaki o tři dny později, obsahoval plutonium.

Princip jednoduché jaderné bomby přitom není nijak složitý. Štěpný materiál je uvnitř pumy rozdělen do více částí, které se v určený okamžik spojí. Tím vznikne takzvané nadkritické množství a dojde ke startu reakce. Výsledkem je rychlé uvolnění tepelné energie, radioaktivní záření a silná tlaková vlna.

Sílu ukrytou v atomech však lze využít i mírumilovnějším způsobem, totiž k výrobě elektřiny. První praktický krok k jadernému reaktoru učinil italský fyzik Enrico Fermi se svými kolegy 2. prosince 1942. Sportovní stadion v Chicagu se toho dne stal svědkem první uměle vyvolané kontrolované štěpné reakce.

Cesta od Fermiho jednoduchého „atomového milíře“ k funkční elektrárně se ale protáhla. Poprvé elektřinu z jádra vyrobil v roce 1951 experimentální systém EBR-1 v americkém státě Idaho. Jeho výkon ale stačil pouze na rozsvícení čtyř žárovek. S dodávkami elektřiny do sítě začala jako první na světě na konci června 1954 sovětská jaderná elektrárna v Obninsku.

Zatímco u bomb je žádoucí rychlý průběh štěpné reakce, v případě jaderných elektráren jde naopak o proces řízený tak, aby se energie uvolňovala postupně. K regulaci se používají řídící tyče vyrobené z látek pohlcujících neutrony. Jejich zasouváním či vysouváním z aktivní zóny reaktoru lze měnit počet srážek neutronů s jádry a tím ovlivňovat intenzitu reakce. Tepelná energie vzniklá při štěpení jader se následně mění na páru, která prostřednictvím turbíny roztáčí alternátor vyrábějící elektřinu.

Tomáš Dušek ped


Napsal PetrK

Napsat komentář

Tato stránka používá Akismet k omezení spamu. Podívejte se, jak vaše data z komentářů zpracováváme..