Patentovaný způsob ochrany povrchu palivových článků před korozí, který prodlouží životnost palivových článků za havarijních i standardních podmínek. Po evropském patentu (duben 2020) se nyní podařilo získat vědcům z Českého institutu informatiky, robotiky a kybernetiky ČVUT (CIIRC ČVUT) a Fyzikálního ústavu Akademie věd ČR (FZU AV ČR) i americký patent a mají tak přístup na trh s největším počtem jaderných reaktorů na světě. Inovativní řešení patentovali v rámci České republiky Radek Škoda, Jan Škarohlíd (tehdy ještě za Fakultu strojní ČVUT) a Irena Kratochvílová, František Fendrych a Andy Taylor (za Fyzikální ústav AV ČR) již v roce 2015. „Unikátní řešení je založeno na pokrytí povrchu palivových článků velmi tenkou vrstvou diamantových nanokrystalů, která významně zhoršuje podmínky pro korozi zirkoniového substrátu v jaderném reaktoru, a to dokonce o desítky procent. Antikorozní efekt polykrystalického diamantového povlaku je velmi specifický: kromě omezení přímého kontaktu kovového substrátu s okolním prostředím dochází při zvyšující se teplotě k průniku uhlíku z diamantové vrstvy do substrátu a mění jeho fyzikální a chemické vlastnosti. Tím se snižuje pravděpodobnost koroze zirkonia a průniku vody, resp. vodíku do jeho povrchu. Řešení funguje i za havarijních teplot,“ vysvětluje doc. Irena Kratochvílová z FZU AV ČR. Inspirací k výzkumu byla třeba jaderná havárie ve Fukušimě. Patent byl podpořen dalším výzkumem a rozsáhlými testy v rámci projektu TA ČR ve spolupráci s americkou firmou Westinghouse. „USA jsou zemí s největším trhem s jaderným palivem, je zde vyprodukováno přibližně 30 % ‚jaderné‘ elektřiny celého světa a země má nejvíce jaderných reaktorů na světě,“ říká doc. Radek Škoda, jeden z autorů patentu, který působí na CIIRC ČVUT. „Získání amerického patentu tak pro nás bylo důležitým milníkem. Otevírá nám to možnost aplikovat naše řešení i na tomto důležitém trhu.“ V USA je dnes v provozu 94 jaderných reaktorů (a dva ve výstavbě) v jaderných elektrárnách o celkovém výkonu téměř 100 000 MWe. Všechny tyto jaderné reaktory jsou tzv. lehkovodního typu, kde lze použít zlepšení chráněná v uznaném patentu. Prvotním cílem výzkumu bylo omezit, případně zamezit, vysokoteplotní oxidaci zirkonia při havarijních stavech s teplotami nad 800 °C. Během této exotermické reakce se uvolňuje obrovské množství tepla, ale také vodíku, který může explodovat, zkorodované zirkoniové tyče mohou popraskat a uvolnit radioaktivní látky do primárního okruhu. Uvolňování tepla také dále komplikuje chlazení aktivní zóny a posiluje další průběh vysokoteplotní oxidace zirkoniové slitiny. Dalším výzkumem se potvrdil značný potenciál tohoto řešení i za pracovních teplot reaktoru, čímž se prodlouží doba použití paliva, které se typicky odstraňuje z reaktoru z důvodu zkorodovaného povrchu, a nikoli dostatečného vyhoření. Řešení tak výrazně snižuje i ekologickou zátěž. /pk/
