Když Bill Gates hodnotil ve svém pravidelném blogu uplynulý rok, lapidárně v něm oznámil konec jednoho z nejzajímavějších projektů v současné jaderné energetice. Společnost TerraPower, u jejíhož zrodu Gates stál, nebude moci v Číně postavit dohodnutý demonstrační reaktor nové generace. Mělo se jednat o tzv. reaktor s postupnou vlnou. Koncept vznikl již v 60. letech, ovšem nikdy nebyl v praxi ověřen. Měl by být bezpečnější a účinnější než stávající komerční reaktory, ovšem zároveň má své technologické problémy, které mohou koncept nakonec učinit nepraktickým. Hlídané jádro Americká administrativa v říjnu vydala opatření, které má omezit přenos jaderných technologií z USA do Číny. Nová pravidla se týkají především zatím pouze vyvíjených typů zařízení, které můžeme trochu zjednodušeně označit za reaktory IV. generace, ovšem ne výhradně. Také omezují dodávky amerických komponentů pro zařízení současné generace (tzv. III+), která by mohla přímo konkurovat americkým reaktorům, tedy v podstatě reaktorům AP-1000 firmy Westinghouse. Nemáme k dispozici žádné přesnější informace, ovšem TerraPower zřejmě v jednáních s americkými úřady neuspěla. Při pohledu na detaily nařízení je to celkem logické, protože spolupráce mezi TerraPower a čínskými protějšky měla být velmi úzká (jednalo se o „joint-venture“, tedy víceméně rovnocennou spolupráci dvou partnerů, kteří by se dělili o zkušenosti a expertízu) a čínská strana by nepochybně získala přístup k velké části know-how. Ostatně TerraPower je malá vývojářská firma se zhruba 50 zaměstnanci, která by sama nejspíše nezvládla ani připravit stavební projekt, natož zajistit samotnou stavbu. Gates se ovšem podpory jaderných projektů nejspíše nevzdá. Ve stejném blogu sice bez bližšího vysvětlení píše, že TerraPower za současných podmínek nedokáže svůj projekt postavit ani v USA, zároveň ovšem žádá politiky, aby zvýšili státní podporu pro jadernou energii. Ta podle něj představuje důležitou součást řešení problémů kolem změny klimatu. Kde jinde? Šéf TerraPower Chris Levesque ostatně pro Wall Street Journal potvrdil, že společnost bude hledat nové partnery pro stavbu prototypového zařízení. Kolik možností ovšem skutečně má? Pokud je pravdou, že v USA se projekt za současných okolností postavit nedá, a mimo hru je i Čína, vhodných partnerů s dostatečnými zkušenostmi a finančními zdroji není mnoho. Jistě, TerraPower by se mohla pokusit oslovit Rusko, ale to nemá peněz rozhodně nazbyt, a navíc má vlastní program vývoje pokročilých reaktorů. V úvahu jistě připadá i Evropská unie jako celek. Většina členských států je na takto riskantní projekt s rozpočtem kolem miliardy dolarů příliš malá. Ale samotná Evropská komise má omezené rozhodovací pravomoci a jeden z tahounů Unie, Německo, je pevně v „nejaderném“ táboře. Byť Gates se rozhodně mezinárodní spolupráci nevyhýbá, jak dokládá práce jeho nadace (která se však jaderné energetice nijak nevěnuje), ve svém textu se možná právě z těchto příčin soustředí především na USA, přesněji na změnu přístupu k jaderné technologii. „Příští rok se budu více zasazovat, aby se USA znovu staly hlavním tahounem jaderného výzkumu,“ píše Gates. Připomíná známý fakt, že jádro je dnes jediným bezuhlíkovým zdroje energie, který je k dispozici 24 hodin denně: „Slunce a vítr jsou nestálé, a v blízké době se zřejmě nedočkáme žádný superlevných baterií, do kterých bychom mohli uschovat energii na dobu, kdy Slunce nesvítí a vítr nefouká.“ Jak měl fungovat Ať už se TerraPower pokusí postavit svůj reaktor s postupnou vlnou kdekoliv, jeho kořeny leží v Sovětském svazu. Koncept se prokazatelně zrodil v 60. letech v hlavě a úsilím sovětského fyzika Savelije Feinberga. Realizaci se koncept v té době nikdy nepřiblížil. V 90. letech ovšem zaujal velkého propagátora jaderné energetiky a také „otce“ vodíkové bomby Edwarda Tellera, který pro něj dokázal nadchnout další kolegy. Jeden z nich, Lowell Wood, jej nakonec dokázal „prodat“ investiční společnosti Intellectual Ventures, která je matkou TerraPower. Jak to tak bývá, původní návrhy fyziků byly sice elegantní, ale nepraktické. Konstruktéři a inženýři však (údajně k vlastnímu překvapení) většinu problémů, které v konceptu našli, dokázali během let odstranit. Vytvořili velmi pokročilou simulaci, která údajně přesvědčila i část skeptiků a otevřela možnost k získání dostatečného kapitálu na dokončení návrhu. Jak jsme zmínili, hlavní zvláštností projektu je koncepce vlastní jaderné části reaktoru, tedy aktivní zóny. Palivo pro reaktor tvoří pro dnešní komerční reaktory „nestravitelná“ směs obohaceného a ochuzeného uranu. Množství radioaktivního izotopu uranu, tedy uranu 235, je jen malý zlomek celkového množství; řádově desetiny procenta z celkového objemu (standardní úroveň obohacení je kolem 4 %). Zbylý objem paliva tvoří běžný izotop uranu 238, tedy de facto ochuzený uran. Malé množství štěpného materiálu se vkládá do několika přesně určených míst v reaktoru a slouží jako „startér“. Neutrony uvolněné při rozpadu uranu 235 by měly začít měnit ochuzený uran ve své blízkosti v palivo pro další reakci. Uran 238 se totiž po zachycení jednoho neutronu změní na uran 239, který se v řádu minut změní na neptunium (za vzniku beta záření), a tak se pak (za uvolnění další beta částice) změní na plutonium, které slouží jako palivo pro reaktor. Plutonium se totiž po zásahu neutronem rozpadá na další izotopy, přičemž se uvolní také několik neutronů, které celý koloběh udrží v chodu. Původní náplň aktivní zóny reaktoru tak postupně „prohořívá“ jako například vánoční františek, jak se reaktorem postupně šíří vlna štěpných reakcí. Postup má být rovnoměrný, protože by se mělo jednat o tzv. solitonovou vlnu, která se materiálem šíří konstantní rychlostí a nepodléhá disperzi. Celý proces je nesmírně pomalý a podle projektu TerraPower by palivo mělo vystačit na více než 50 let – a to bez jediné výměny. To by samozřejmě mohla být ohromná provozní i bezpečnostní výhoda. Reaktor by měl také mít podstatně lepší účinnost ve využití energie vloženého paliva (i když stále méně než polovinu), což je argument spíše technický než finanční. Ceny uranu jsou dlouhodobě nízké a nezdá se, že by se to mohlo nějak zásadně měnit. Zajímavější je možná slib, že reaktor by měl produkovat na jednotku vyrobené energie podstatně méně vysoce aktivního jaderného odpadu, který by vyžadoval dlouhodobé uskladnění. Reaktor by měl pracovat při teplotách kolem 550 °C, tedy zhruba o 200 ° vyšších než u komerčních tlakovodních reaktorů, a jeho chlazení nemůže obstarávat voda, ta by na daný úkol nestačila. Není to unikátní problém, rychlé reaktory obecně vyžadují účinnější chlazení. Je to důsledek vyšší hustoty štěpení a tedy vyšší produkce tepla v poměrně malé aktivní zóně. TerraPower stejně jako jiné podobné projekty volí k chlazení tekutý sodík. Ten používá už v běžném provozu fungující ruský reaktor BN-800 či jeho o něco menší předchůdci (BN-600 a ještě před ním BN-350), přesto se nedá říci, že by šlo o bezproblémovou technologii. Zajistit na desetiletí hladké fungování jakéhokoliv systému s cirkulací tohoto reaktivního kovu, který se nesmí dostat do kontaktu s vodou či atmosférou, je stále nepochybně ohromný inženýrský úkol. Právě to bude nejspíše představovat hlavní „výzvu“ pro úspěšné završení tohoto projektu. Ter raPower nesází ovšem jen na sodík. Pracuje i na projektu minimálně jednoho dalšího typu reaktorů IV. generace, a to reaktorů využívajících roztavených solí (tzv. molten salt reactor, tedy MSR). Opět jde o koncept starý více než půl století, na kterém pracovali a stále pracují i jiní. Dokonce už byly postaveny dva velmi malé výzkumné reaktory tohoto typu, jejich skutečný potenciál je ovšem stále předmětem debat.
