Základom využitia „novej“ energie je štiepenie jadier atómov ťažkých prvkov.

O čo ide? Predstavte si rúbanie dreva. Klátik dreva je jadro. Ak do neho zatnete sekeru, roztnete ho na dve časti. Obyčajne nie sú úplne rovnako veľké. Analogicky, ak do jadra uránu „zatne“ neutrón, tak ho „roztne“ na dve nerovnaké časti. Z izotopu uránu č. 235 vzniknú (obyčajne) dva nové prvky, báryum a kryptón (alebo zirkón a telúr). Zároveň pri tejto reakcii vyletia tri neutróny, ktoré „zatnú“ do ďalších troch jadier uránu, pričom po ich rozštiepení vznikne (okrem spomínaných dvoch izotopov bárya a kryptónu) 9 neutrónov. Z deviatich neutrónov vznikne ďalej 27, 87, 243, 729… neutrónov. Takáto reakcia sa nazýva reťazovou reakciou. Je možné štiepenie jadier aj iných ťažkých prvkov, napr. tória alebo plutónia. Analógia s rúbaním dreva je veľmi hrubá, ale istým spôsobom obrazná. Ale, ruku na srdce, čo by sme v zime robili, však? Drevo zo stromu do kozuba nikdy samo nenaskáče. Pri štiepení jadier sa zároveň uvoľňuje veľké, v porovnaní s energiou pri horení dreva až obrovské množstvo energie. Ak štiepnu reakciu necháme prebehnúť voľne, „lavínovito“, dostaneme tzv. atómovú (jadrovú) bombu. Mimochodom, skúste rozomlieť klátik suchého dreva na prach. A potom všetok drevený prach rozptýľte v miestnosti, škrtnite zápalkou a… uvidíte. Vlastne neuvidíte. Len na vás bude (v zlom) dlho spomínať celá dedina. A dom, lepšie povedané to, čo z neho zostane, bude treba zvaliť buldozérom. Lavínová (chemická, nie jadrová) reakcia v priamom prenose.

Ako sme spomínali vyššie, v jadrovej bombe sa uskutočňuje nekontrolované štiepenie. Ľudia sa naučili kontrolovať, moderovať štiepenie jadier. Práve toto kontrolované štiepenie sa využíva v jadrových elektrárňach. Spomínaný celý drevený klát tiež hodinku-dve bude pokojne horieť v kozube, pričom bude príjemne hriať. Takto pokojne „horí“ – štiepi sa urán v jadrovej elektrárni. A kde je tá elektrická „šťava“ z neho? Úprimne musíme priznať, že elektrinu priamo rovno zo štiepenia uránu ešte nikto nikdy nevyrobil. Koncovou jednotkou každej klasickej elektrárne na svete je generátor. Jeho rotáciou sa vyrába elektrina, teda elektrický prúd. Na to, aby generátor rotoval, je potrebná turbína. Turbínu v klasických elektrárňach poháňa voda alebo vodná para (niekedy iný plyn). S vodnými turbínami sú spojené mená významných osobností pochádzajúcich zo Slovenska: Ján Segner a Aurel Stodola. Vodná para poháňa turbínu aj v jadrovej elektrárni. Ako vzniká? Práve uvoľneným teplom pri kontrolovanej štiepnej reakcii jadier uránu. Zopakujme si celý proces, tentoraz od začiatku. Pri kontrolovanom štiepení uránu sa uvoľňuje veľké množstvo energie. Časť tejto energie predstavuje tepelnú energiu. Touto energiou sa ohrieva voda, pričom sa, obrazne povedané, mení na paru. V praxi je samotný proces zložitejší. Ohriata voda sa v tomto prípade nemení na paru, ale zostáva vodou pod vysokým tlakom. Je rádioaktívna. Svoju tepelnú energiu odovzdáva inej vode, ktorá vo forme pary poháňa lopatky turbíny. Turbína poháňa generátor, ktorý vyrába elektrický prúd. Všetko.

Fyzikálne jednoduché princípy, ktoré doslova do úplného detailu museli vycizelovať inžinieri. Klobúk dolu. Podľa komisie pre atómovú energiu bolo v roku 2018 vo svete 450 atómových elektrární v 30 štátoch. Jadrové elektrárne môžeme rozdeliť podľa typu jadrového reaktora na tzv. generácie. V súčasnosti je absolútna väčšina elektrární s jadrovým reaktorom prvej generácie vyradená z prevádzky. Naopak, väčšina elektrární, ktoré sú momentálne v prevádzke, používa reaktory druhej generácie. V prevádzke je už aj niekoľko reaktorov tretej generácie (Čína, India, Japonsko, Kórejská republika, Rusko). Predpokladá sa, že prvé zo štvrtej generácie jadrových reaktorov budú v prevádzke v rokoch 2022 – 2030. Tu je celkom zaujímavé zamyslieť sa nad spoločenským prístupom. Vo svete dominuje práve druhá generácia jadrových reaktorov. Sú spoľahlivé, pracujú. Tretia generácia sa rozbieha pomerne pomaly, hoci technologicky nepredstavuje nijaký problém. Ale kam sa vlastne ponáhľať?

AUTOR: MUDr. Ján Lakota, CSc.