Jaderná energie

Jaderná energie je energie vázaná v jádře atomu a lze ji uvolnit pomocí jaderných reakcí. Nadneseně bývá označována také jako atomová energie. Prostřednictvím speciálních zařízení je možné ji využívat, příslušné technické a ekonomické odvětví se označuje jako jaderná energetika. Fyzikální principy vedoucí k získání jaderné energie jsou štěpná reakce, radioaktivní rozpad a termojaderná fúze.

Jaderné zdroje mají nyní přibližně 11% podíl na světové výrobě elektřiny a přibližně 4,5% podíl na spotřebě primárních zdrojů energie celkově (2013).^[1][2]

Jaderná energie získaná pomocí štěpných jaderných reaktorů nepatří mezi obnovitelné zdroje energie, neboť světové zásoby uranové rudy jsou vyčerpatelné a spotřebované palivo se zatím ve větší míře nevyužívá. V budoucnu se však dá očekávat rozvoj tzv. rychlých reaktorů, které pracují s uzavřeným palivovým cyklem. Tím by se doba možného využití štěpné jaderné reakce značně prodloužila.^[3]

Naopak geotermální energie, vznikající v zemském jádře rozpadem radioaktivních látek, mezi obnovitelné zdroje energie patří. Stejně tak tomu bude i v případě termojaderné fúze (pokud v budoucnu dojde k energetickému využití), neboť zásoby vodíku jsou prakticky nevyčerpatelné.

Jadernou energii je však možné považovat za nízkoemisní. Při samotné výrobě elektřiny v jaderné energetice nevzniká mnoho emisí. Odhadované emise CO₂ se pro jaderné elektrárny pohybují mezi 6 g CO₂ na kWh a 12 g CO₂ na kWh. Pro srovnání, odhadované emise fotovoltaické solární energie jsou okolo 30 g CO₂ na kWh a přes 1000 g CO₂ na kWh u uhelných elektráren.^[4][5]

Využití jaderné energie

Štěpná jaderná reakce

Z jaderných reakcí je z hlediska možného využití jednoznačně nejvýznamnější štěpná jaderná reakce uranu nebo plutonia (uvažuje se rovněž o využití thoria jako plodícího materiálu). Štěpením jader vzniká naprostá většina jaderné energie vyprodukované lidskou činností. Štěpení se využívá pro výrobu elektrické energie v jaderných elektrárnách. Štěpné jaderné reaktory se také používají k pohonu lodí a ponorek, k výrobě izotopů pro další využití a k výzkumu, ojediněle jako zdroj energie pro odsolování mořské vody, zároveň se (většinou jako vedlejší produkt při výrobě elektřiny) využívají k vytápění či ohřevu vody.

Radioaktivní rozpad

Na radioaktivním rozpadu nestabilních jader jsou založeny radioizotopové generátory, které jsou využívány jako zdroje elektřiny a tepla pro vesmírné sondy. Ve zdravotnictví je tento jev využíván ve formě radioterapie či nukleární medicíny^[6]. Rozpad radioaktivních látek v zemském jádře je také jeden z jevů, díky kterému je možné využívat geotermální energii.

Termojaderná fúze

Předmětem intenzivního výzkumu je praktické využití termojaderné fúze. Jedná se především o přeměnu vodíku na hélium, konkrétně jde o reakci deuteria a tritia z čehož vzniká helium a neutron, zároveň se uvolní energie. Hlavním výzkumným projektem zabývajícím se termojadernou fúzí je mezinárodní projekt ITER. Zařízení určená k výzkumu v této oblasti se nazývají tokamaky a nacházejí se i na území ČR. V Česku leží těžiště výzkumu na Ústavu fyziky plazmatu AV ČR, který vlastní nejdůležitější experimentální zařízení pro výzkum fúze v ČR^[zdroj?]. V současné době nejsou fúzní reaktory využitelné k efektivní výrobě energie, přesto je jev termojaderné fúze pro lidstvo nezbytný a to jako zdroj sluneční energie.

Historie využití jaderné energie

Radioaktivní rozpad

V roce 1895 objevil Wilhelm Conrad Röntgen paprsky X (rentgenové záření).

Přirozenou radioaktivitu objevil v roce 1896 Henri Becquerel, kterou později popsala polská vědkyně Marie Curie-Skłodowská. Pod jejím vedením byly též prováděny první výzkumy léčby rakoviny pomocí radioaktivity.^[zdroj?]

Štěpná jaderná reakce

První úspěšný pokus s jaderným štěpením provedli v roce 1938 v Berlíně Otto Hahn, Lise Meitner a Fritz Strassman.

První řízená řetězová štěpná reakce se uskutečnila 2. prosince 1942 v reaktoru Chicago Pile-1, o který se zasloužil tým italského vědce Enrica Fermiho v podzemí stadionu Chicagské univerzity.

Během druhé světové války se rozběhl jaderný program v řadě zemí. Jedním z cílů však byl vývoj jaderných zbraní. První jaderné bomby byly vyrobeny v USA, svrženy byly na japonská města Hirošima (6.8.1945) a Nagasaki (9.8.1945).

K výrobě elektřiny byl jaderný reaktor poprvé využit v roce 1951 ve výzkumném středisku EBR-I poblíž Arca (Idaho) v USA. Za první jadernou elektrárnu bývá označována elektrárna spuštěna v městě Obninsk v Sovětském svazu. Do sítě byla připojena 26. června 1954. Za první skutečně komerční elektrárnu je však považována až Jaderná elektrárna Calder Hall ve Velké Británii. Ta byla k síti připojena 27. srpna 1956 a produkovala elektrický výkon 4x50 MW. Zároveň však byla využívána k vojenským účelům, konkrétně k výrobě plutonia. První elektrárnou využívanou pouze pro mírové účely byla jaderná elektrárna Shippingport, spuštěná v roce 1957 v USA.

Využití jaderné energie pro komerční účely se po překonání hlavních technologických, bezpečnostních a ekonomických problémů a v souvislosti s energetickými krizemi rychle rozvíjelo v 70. a 80. letech.

Od konce 80. let je nárůst mnohem pozvolnější. Proti využití jaderné energie se v mnoha zemích zvedla vlna odporu, založená jednak na obavách z jaderných havárií, jednak na strachu z radiace, roli hrál i relativní dostatek energie z fosilních zdrojů. V současnosti (2012) se zájem o využití jaderné energie znova zvyšuje především v souvislosti s kolísajícími cenami cen fosilních paliv, snahami jednotlivých zemí o energetickou nezávislost (především na Rusku) a v souvislosti s bojem proti znečišťování životního prostředí spalováním fosilních paliv (při vlastní výrobě elektrické energie prostřednictvím jaderné energetiky nedochází k emisím škodlivých látek a jaderná energetika tedy nijak nepřispívá ke znečišťování ovzduší, problém je však s vysoce radioaktivním odpadem).

Havárie v JE Fukušima v roce 2011 jaderné energetice sice znova zasadila těžkou ránu, země plánující stavbu největšího počtu nových elektráren (Čína a Indie) však svoji orientaci na jadernou energetiku potvrdily. Svoje jaderné elektrárny se naopak rozhodlo uzavřít do roku 2022 Německo^[7].

Termojaderná fúze

První tokamak s označením T-1 byl postaven v roce 1958 v Kurčatově institutu v Moskvě.^[8][9].

V roce 1983 byl ve Velké Británii spuštěn zatím nejúspěšnější tokamak JET^[10].

V roce 2007 byla oficiálně založena mezinárodní organizace ITER věnující se výzkumu termojaderné fúze.^[11]

Situace v Česku

Podíl jaderných elektráren na celkové výrobě elektrické energie v České republice je 35,9% (2013).^[12]

Reference

Související články

• Jaderná energetika
• Jaderná elektrárna
• Jaderný reaktor
• Plutonium
• Thorium
• Uran
• Radioizotopový termoelektrický generátor

Externí odkazy

• Obrázky, zvuky či videa k tématu jaderná energie na Wikimedia Commons
• Záznam přednášky "Potřebujeme jaderné technologie?" (Přednášející Dana Drábová)
• Česká nukleární společnost
  • Jaderná energie - útlum nebo rozvoj, analýza o potřebě dalších zdrojů, PDF Archivováno 24. 4. 2009 na Wayback Machine.
• www.jaderne.info - akademický jaderný informační portál
• Jihočeští taťkové, občanské projaderné sdružení
• Pro Atom Web - nezávislý neziskový webzine o mírovém využití jaderné energie
• Státní energetická koncepce: úvodní strana na webu MPO Koncepce samotná, Aktualizace koncepce (posouzení vlivů na životní prostředí)
• Stručný výkladový slovník českých skeptiků, Jaderná energetika
• www.ian.cz, Instantní pamětník 8 Archivováno 1. 5. 2009 na Wayback Machine. Celovečerní propagandistický film původní sovětské výroby, zabývající se jaderným výzkumem

jů, PDF]

• www.jaderne.info - akademický jaderný informační portál
• Jihočeští taťkové, občanské projaderné sdružení
• Pro Atom Web - nezávislý neziskový webzine o mírovém využití jaderné energie
• Státní energetická koncepce: úvodní strana na webu MPO Koncepce samotná, Aktualizace koncepce (posouzení vlivů na životní prostředí)
• Stručný výkladový slovník českých skeptiků, Jaderná energetika
• www.ian.cz, Instantní pamětník 8 Archivováno 1. 5. 2009 na Wayback Machine. Celovečerní propagandistický film původní sovětské výroby, zabývající se jaderným výzkumem