Podmínkou pro přechod k výkonnější jaderné energetice je úspěšné vyřešení tří konkrétních úkolů: 1) dosáhnout přijatelné bezpečnostní úrovně; 2) dosáhnout ekonomické konkurenceschopnosti s tradiční energetikou 3) rozpracovat systém zacházení s radioaktivním odpadem s dlouhodobým poločasem rozpadu, jenž je součástí vyhořelého jaderného paliva. Význam posledního úkolu ještě umocňuje skutečnost, že v USA bylo soudním rozhodnutím zakázáno vydávání licencí pro výstavbu nových jaderných elektráren, dokud nebude přijata státní koncepce pro zacházení s vyhořelým jaderným palivem. Rusko přijalo rozhodnutí o realizaci programu Průlom, který je (vzhledem ke svému významu) srovnáván s prvními lety do vesmíru. Tehdy díky nejvyšší možné koncentraci lidského, vědeckého, výrobního a finančního potenciálu SSSR obletěl Zemi první člověk Jurij Gagarin.
VZNIKNE DEMONSTRATIVNÍ PRACOVIŠTĚ V rámci projektu Průnik jsou vyvíjeny reaktory nové generace na bázi rychlých neutronů, technologie uzavřeného palivového cyklu a také nové druhy paliva a konstrukčních materiálů. Ve městě Seversk na teritoriu Sibiřského chemického kombinátu vznikne experimentálně-demonstrační komplex. Zde bude možné posoudit provozuschopnost všech technologických elementů uzavřeného jaderného cyklu s rychlým reaktorem s přirozenou bezpečností. V reálu to znamená, že do roku 2020 bude spuštěn reaktor na bázi rychlých neutronů, kde je chladicím médiem olovo (reaktor BREST-OD-300). „Hned vedle něho bude postaven blok na zpracování vyhořelého jaderného paliva, fabrikace a refabrikace pevného smíšeného urano-plutoniového paliva. Bude to první výrobní komplex na světě, který spolu s reaktorem uzavře jaderný palivový cyklus,“ uvádí časopis Expert. Paralelně se pracuje na vytvoření uzavřeného palivového cyklu pro Bělojarskou JE s reaktory BN-600 a BN-800. V reaktorech tohoto typu je chladicím médiem kapalný sodík.
CHLAZENÍ OLOVEM A SODÍKEM V rámci programu Průlom budou zdokonaleny technologie dvou různých typů reaktorů – chlazené olovem a sodíkem. Pro ně budou vytvořeny speciální uzavřené palivové cykly. Při realizaci programu Průlom je třeba vyřešit řadu potíží, které zatím brání tomu, aby se reaktory s rychlými neutrony staly v jaderné energetice špičkovými technologiemi. V reaktoru na bázi rychlých neutronů je třeba vytvořit proud neutronů, který bude 2,5krát silnější, než v tepelném reaktoru. Jenomže taková intenzita záření vyžaduje mimořádně pevné konstrukční materiály. Jejich výroba je v současnosti neúnosně drahá. Rozvoj věd o vlastnostech materiálů musí pomoci překonat také další překážku při rozvoji „rychlých“ reaktorů. Množství energie vyráběné v takových reaktorech je mnohem větší, než v tepelných reaktorech. Voda tolik energie prostě nezvládne. Proto je třeba využívat tekuté kovy. V reaktorech BN konkrétně sodík s úrovní čistoty 99,95 %. Jenomže sodík nejenom hoří. Při kontaktu s kyslíkem exploduje a při kontaktu s vodou se navíc uvolňuje vodík. Jak u sodíkových reaktorů, tak u olověných je nutné vyřešit problém korozní odolnosti materiálů.
PŘIROZENÁ BEZPEČNOST Reaktory s rychlými neutrony mají jednu velkou výhodu: přirozenou bezpečnost. Při jejich provozu nevzniká vodík, který by mohl způsobit výbuch. Díky vysoké teplotě přechodu do plynného skupenství u tekutých kovů se (v případě mimořádné události nebo havárie) reaktor zkrátka zataví a ochladí, aniž by opustil hranice kontejnmentu. Hlavním úkolem Průlomu je uzavření palivového cyklu. Uskutečnění tohoto projektu umožní postavit jadernou elektrárnu, do níž se bude jaderné palivo zakládat jen jednou. Další provoz reaktoru bude zajišťován díky doplňkovému „přikrmování“ přírodním uranem. Radioaktivní odpady, které budou vznikat v důsledku provozu jaderné elektrárny s reaktory na bázi rychlých neutronů, se mají skladovat maximálně 200 let. Po tomto období bude úroveň jejich radioaktivity srovnatelná s radioaktivitou přírodního uranu. Pak je bude možné uložit na bývalých nalezištích uranu bez zvýšení přírodní úrovně radiace. Důležitou roli hraje také skutečnost, že rozšíření reaktorů s rychlými neutrony umožní skoncovat s technologií obohacování uranu, bez níž je provoz současných reaktorů nemyslitelný. To pomůže výrazně upevnit kontrolu nad nešířením radioaktivních materiálů. Do programu Průlom je nyní zapojeno více než 40 000 lidí. Zastupují desítky organizací, pracujících v 9 časových pásmech. (ag)
V reaktorech s rychlými neutrony je počet neutronů přibližně 2,3krát vyšší, než v současnosti rozšířených tepelných reaktorech. Reaktory s pomalými neutrony (tepelné) využívají jako palivo uran-235. Jenomže toho se v přírodě v přirozené formě nachází pouze 0,7 % z celkového objemu vytěženého uranu. Zbytek (99,3 %) připadá na izotop uran-238, který se dnes v jaderné energetice prakticky nevyužívá. Reaktory s rychlými neutrony mohou využívat rovněž uran-238, přičemž vzniká plutonium, a to se v reaktorech znovu využije. Takovým způsobem vzniká nekonečný cyklus samovýroby jaderného paliva.
V Rusku byl program vývoje reaktorů s rychlými neutrony zahájen v roce 1950. Vedl jej geniální fyzik-experimentátor Alexandr Lejpunskij, „otec“ 1. komerční jaderné elektrárny na světě v Obninsku. Práce na vývoji reaktoru s rychlými neutrony se vedly paralelně i v USA. První reaktor na bázi rychlých neutronů byl zprovozněn v USA v roce 1951. V Obninsku vznikl první experimentální „rychlý“ reaktor v roce 1956. V Anglii vedly výzkumy rychlých neutronů koncem 50. let ke vzniku reaktorového zařízení DFR. V roce 1970 byl ve městě Dimitrovgrad v Uljanovské oblasti vybudován experimentální reaktor s rychlými reaktory BOR-60, který je dosud v provozu a zásobuje město teplem i elektrickou energií. První průmyslový reaktor na bázi rychlých neutronů BN-350 byl uveden do provozu v roce 1973 v kazašském městě Ševčenko (dnes Aktau). V roce 1980 byl na Bělojarské JE spuštěn reaktor BN-600. Evropský reaktor s rychlými reaktory byl sestrojen ve Francii. Phénix byl spuštěn v roce 1973. V roce 1986 byl uveden do provozu Superphénix, jenž byl zastaven v roce 1997. Vlastní projekty výroby plutonia v reaktorech s rychlými neutrony má Indie. V Číně byl postaven reaktor podle ruské technologie BN. V Rusku dojde koncem letošního roku ke spuštění reaktoru s rychlými neutrony BN-800. Podle informací časopisu Expert bylo ve světě celkem vyvinuto více než 30 projektů „rychlých“ reaktorů, z nichž cca 20 bylo realizováno v experimentálních podmínkách. Rusko je dnes jedinou zemí světa, která má zkušenosti s komerčním provozem reaktorů na bázi rychlých reaktorů. 11. dubna 2011 byl schválen Program inovačního rozvoje a technologické modernizace ROSATOMu na období let 2011–20. V jeho rámci byly vytyčeny 3 směry inovačního rozvoje: modernizace existujících technologií, vytvoření nových technologií pro energetické trhy, rozšíření využití jaderných technologií za hranice jaderného průmyslu (kupř. v jaderné medicíně, při výrobě uhlíkových vláken a při vývoji superpočítačů). Program ROSATOMu předpokládá mj. vývoj reaktorů IV. generace s vylepšenými bezpečnostními parametry a realizaci projektů v oblasti alternativní energetiky. Dokument také formuluje urychlený rozvoj komplexu jaderných technologií pro zdravotnictví a zemědělství. Program vychází z předpokladu, že úroveň financování vědecko-výzkumné základny od roku 2012 bude podle plánu činit 4,5 % příjmů ROSATOMu. Díky realizaci programu Průlom by měla státní korporace získat z nových projektů kolem 15 % celkového zisku ROSATOMu.