Nejnovější český jaderný reaktor lze vypnout stisknutím tlačítka

Článek si také můžete poslechnout v audioverzi.

Spouštění posledního českého jaderného reaktoru bylo zahájeno 6. června v pražské Troji. Nese název VR-2, což je zkratka výrazu „školní reaktor“. Z toho uhodnete, jaké je jeho určení a že ho asi spravuje některá z pražských vysokých škol: konkrétně ČVUT, či ještě přesněji Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská.

Ten nový má, stejně jako ve stejné budově už více než 30 let fungující VR-1, sloužit především pro potřeby vzdělávání jaderných odborníků. Nejde ovšem rozhodně „jen“ o kopii; obě zařízení se od sebe v mnoha ohledech výrazně liší – třeba i rozměry. Zatímco starší VR-1 je znám jako „Vrabec“, novější „Vrabec 2“ by možná měl být „Střízlík“.

O stavbě nového školníku reaktoru se na pražské „technice“ mluvilo už na konci první dekády. „Ovšem konkrétních kontur začal projekt nabývat v roce 2014, kdy nám finští kolegové z univerzity Aalto nabídli palivo,“ říká Jan Rataj z Katedry jaderných reaktorů, která má provoz VR-2 na starosti. Finové vyřazovali svůj vlastní výzkumný reaktor z provozu a doslova „dali do placu“ několik 189 proutků s obohaceným palivem (na 10 procent U-235) a zhruba tisícovku s přírodním uranem (cca 0,7 % U-235).

Zařízení bylo pochopitelně vyrobeno na zakázku, ale projekt je v podstatě výhradně dílem odborníků z fakulty. Design vycházel z několika předem daných faktů. Čeští vědci například věděli dopředu, že mají k dispozici proutkové palivo, a to jak obohacené, tak i přírodní. Věděli také, že při stavbě chtějí využít neutronový generátor, který měli k dispozici a který poslouží k „pohonu“ reaktoru. Zároveň také bylo jasné místo: reaktor se musel vejít do laboratoří fakulty, ve kterých i díky většímu VR-1 už není mnoho místa.

„Poslední, ale klíčovou podmínkou pak bylo, aby toho reaktor takříkajíc hodně uměl a dalo se na něm studentům hodně ukázat,“ vysvětluje Jan Rataj. Design je tedy navržen tak, aby bylo možné rychle měnit celou řadu parametrů.

Lze tedy například rychle měnit rozmístění paliva (tedy proutků s palivem), což ovlivňuje chod reaktoru. Může se různě kombinovat palivo obohacené a přírodní či rychle a přesně regulovat výška hladiny vody v reaktoru nebo ji ohřev či zchlazení. To všechno ovlivňuje průběh štěpné reakce v reaktoru. Studenti si ho mohou „osahat“ za různých podmínek a přímo vidět (či spíše si sami proměřit), jak změna podmínek ovlivňuje průběh štěpení.

Reaktor je ze své podstaty extrémně bezpečný. Je tak malý, že v něm nikdy nemůže být tolik paliva, aby hrozila nebezpečná neřízená jaderná reakce. Nefunguje bez speciálního zařízení, které do prostoru reaktoru posílá proud částic (neutronů) zajišťujících štěpení paliva. Jakmile se tento zdroj vypne, reaktor už je „mrtvý“. I v běhu není výkon navíc nijak veliký: „Není úplně přesné udávat výkon takhle, ale můžete si představit, že jde o zařízení s výkonem zhruba miliwattů, možná desetin miliwattů,“ uvádí Jan Rataj.

To je i z hlediska domácích spotřebičů zcela irelevantní číslo: i nejmenší „LEDky“ potřebují k provozu jednotky wattů, tedy řádově tisíckrát větší výkon. Na zařízení je důležité pouze a jen to, že je možné jeho chod přesně řídit a měřit, takže si na něm lze bez jakéhokoliv nebezpečí vyzkoušet základní principy chodu štěpných reaktorů.

VR-2 tak bude oproti původnímu „Vrabci“ vlastně „Střízlík“. VR-1 má výkon někde kolem 500 wattů (znovu jde jen o velmi přibližný a poněkud zavádějící údaj, který ale dává alespoň základní představu o tom, o jaké energie jde). To docela dobře odpovídá polovině příkonu rychlovarné konvice; ovšem s tou výhradou, že původní „Vrabec“ se nachází v nádrži o objemu 17 m3, tedy s obsahem 17 tisíc litrů. Na ohřátí takového množství tekutiny jedna dýchavičná „rychlovarka“ nestačí…

Čistě technicky jde o třetí reaktor školy. Jaderná fakulta ČVUT totiž už v současné době používá dva jaderné výukové reaktory, kromě původního VR-1 je to ještě maličký fúzní reaktor Golem. V druhém zmíněném se zkoumají úplně opačné procesy než v obou „Vrabcích“ – slučování jader místo jejich štěpení. Jde ovšem opravdu pouze o malé výukové zařízení, jeho vědecký význam je dnes spíše okrajový.

Reaktory se přitom „krátit“ nebudou. VR-2 původní VR-1 rozhodně nemá nahradit. Až začátkem příštího roku vstoupí do běžného provozu, bude jednoduše mít fakulta dva školní reaktory. Hlavní důvod je prostý: v současnosti už není na původním „Vrabci“ pro všechny zájemce dost času. Se dvěma reaktory bude možné rozjet výuku paralelně. V rámci jednoho kurzu tak nebude 10 studentů, ale dvojnásobek.

Nemusí se přitom nutně jednat jen o studenty ČVUT: „Reaktor bude k dispozici také studentům dalších univerzit, zahraničním studentům a samozřejmě také lidem z praxe, kteří k nám chodí na různá školení,“ vysvětluje Václav Čuba, děkan FJFI. To v praxi znamená, že reaktor do budoucna bude pro školu představovat zdroj příjmů. V této souvislosti dodejme, že bez nákladů na palivo a zohlednění času pracovníků katedry, kteří celý projekt připravili, lze cenu výstavby podle fakulty odhadnout na přibližně 8 milionů korun. Z toho 6 milionu pokryly dotace.

Zájem o vzdělávání a proškolování na reaktoru je přitom značný. Původní „Vrabec“ tak byl vytížen na více než 90 procent své provozní doby. Kromě pražských studentů na reaktory do Troje jezdí i studenti z Plzně nebo Brna. Na VR-1 také probíhají kurzy pro obsluhu českých a slovenských jaderných elektráren. Zájemci přijíždějí i zpoza Atlantiku a příští rok by jich mohlo ještě přibýt: „Zájem projevila i americká armáda, i když zatím to není definitivní,“ trochu se chlubí Jan Rataj.

Pražští jaderní odborníci přitom říkají, že zájem nadále roste, a zároveň doufají, že ještě poroste. „V Evropě se podobné malé reaktory spíše zavírají, než otevírají,“ říká Jan Rataj. O jádru se přitom čím dál více mluví jako významné složce budoucího energetického mixu.

Vzhledem ke stáří evropské flotily by k něčemu takovému zjevně bylo zapotřebí nové generace techniků na stavbu i obsluhu plánovaných zařízení. Podle Jana Rataje je to vidět i na rostoucím počtu zájemců o studium oboru. „A počty budou ještě stoupat,“ odhaduje, „pokud se rozběhne plánovaná dostavba jaderné elektrárny Dukovany.“