Szuperkritikus állapotban levő víz, nemesgáz, sóolvadék, nátrium: ilyen anyagokkal tervezik hűteni a 21. század második felének úgynevezett negyedik generációs reaktorait, amelyekkel fenntarthatóbbá válna az atomenergia - olvasható az MTA honlapján. (A szuperkritikus víz leginkább folyadékszerű gázként írható le.)
"Személyes kedvencem az olvadt sós reaktor. Ebben a reaktorban lehetetlen a zónaolvadás, hiszen már eleve meg van olvadva" - érzékeltette a fukusimai atomkatasztrófára célozva Pázsit Imre, a svédországi Chalmers Egyetem professzora, hogy milyen biztonsági újdonságokat tartogatnak az úgynevezett negyedik generációs atomreaktorok. A reaktormagok zónaolvadása a legsúlyosabb baleset, ami egy reaktorban történhet.
Pázsit Imre az MTA Műszaki, valamint Biológiai Tudományok Osztályának Korszerű atomenergia című együttes ülésén beszélt az atomenergetikai kutatás-fejlesztés jelenlegi irányairól. Az előadó szerint a fenntarthatóság követelménye miatt úgy kell kielégíteni a jelen generáció energiaigényeit, hogy a jövő generáció esélyei ne romoljanak, vagyis ne merüljenek ki a nyersanyagforrások, és a bioszférát ne szennyezze radioaktív hulladék.
A jelen nukleárisenergia-ipara nem fenntartható - állapította meg Pázsit Imre. Az üzemben lévő atomreaktorokban az urán 235-ös izotópja a hasadóanyag. Ez az izotóp azonban a természetes uránban csak 0,7 százalékban fordul elő, ezért az uránkészleteknek csak elenyészően kis részét hasznosítja az ember. Ilyen felhasználással az ismert és gazdaságosan bányászható, kitermelhető készletek 200-300 évig elegendők. "Ha viszont minden uránizotópot felhasználnánk, a készletek legalább 10, de akár 100 ezer évig kitartanának" - mondta az előadó. Lényegesen hatékonyabb lenne az atomenergia, ha az urán 238-as izotópját, valamint a tóriumot is fel lehetne használni az erőművekben a kiégett üzemanyagrudakból kivont urán és plutónium mellett.
A napjainkban használatos atomerőművekben magas aktivitású hulladék keletkezik. A kiégett üzemanyagrudak többek között olyan izotópokat tartalmaznak, mint a jód-129 (felezési ideje 16 millió év) vagy a technécium-99 (felezési ideje 200 ezer év). A hulladékot olyan stabil geológiai rétegekben, olyan föld alatti létesítményekben kell tárolni, ahol legalább több tízezer évig biztonságosan el lehet különíteni őket a környezettől. A megoldás az lehet, hogy a negyedik generációs reaktorokban rövid felezési idejű hasadási termékeket állítanak elő a hosszú felezési idejűekből - idézte az MTA közleménye Pázsit Imrét.
Az uránkészletek hatékonyabb felhasználáshoz tehát új technológia szükséges, amellyel szemben az is követelmény, hogy csökkenjen a radioaktív hulladék mennyisége, és a benne maradó izotópok felezési ideje a lehető legrövidebb legyen. Fontos a termodinamikai hatásfok növelése is, hogy a reaktor egységnyi üzemanyag felhasználásával minél több hőt állítson elő, amelyet a turbinák, pontosabban az általuk meghajtott generátorok alakítanak át villamos energiává.
A negyedik generációs reaktorok kutatását célzó kezdeményezést 2001-ben indította az Európai Unió, valamint Argentína, Brazília, Dél-Afrika, Dél-Korea, az Egyesült Államok, Franciaország, Japán, Kanada, Kína, Nagy-Britannia, Oroszország és Svájc. A szakértők hat olyan reaktortípust választottak ki, amely a kompetitív energiatermelés és a szigorú biztonsági követelmények mellett minimális hulladékot termel, tehát megfelel a közvélemény elvárásainak is - foglalta össze Pázsit Imre. Ezek a következők: a nátrium-, az ólom-, valamint a gázhűtésű gyorsreaktor, az olvadt sós, a magas hőmérsékleten működő, valamint a szuperkritikus vízzel hűtött reaktor.
"Van néhány műszaki probléma, amelyet meg kell oldani ahhoz, hogy ezek a reaktortervek megvalósulhassanak. Nagyon magas hőmérsékletekről, olvadt nátriumról, olvadt ólomról beszélünk: valamennyi nagyon agresszív kémiai környezetet jelent. Anyagtudományi kutatásoknak kell felderíteniük az új üzemanyagtípusok jellemzőit és előállniuk a nagy hőmérsékleteknek és extrém korróziónak ellenálló új szerkezeti anyagokkal" - hangsúlyozta az előadó.