Čtvrtek 12. června 2025, svátek má Antonie
  • Premium

    Získejte všechny články
    jen za 99 Kč/měsíc

  • schránka
  • Přihlásit Můj účet

První český ryze internetový deník. Založeno 23. dubna 1996

VĚDA: Nanodiamanty v reaktorech

diskuse (4)

České nanodiamanty v reaktorech mohou výrazně zlepšit bezpečnost jaderných elektráren

Čeští vědci vyvinuli a úspěšně otestovali nový typ pokrytí jaderného paliva s tenkou vrstvou diamantu. Tento postup řeší problémy "fukušimského typu". Tam na jaře roku 2011 za vysokých teplot reagující zirkonium (Zr) vytvářelo výbušný vodík. A co způsobily výbuchy vodíku ve fukušimských reaktorech, to jsme všichni viděli v přímém přenosu v televizi, následky se řeší dodnes.

Nakonec se totiž ozářené jaderné palivo z rozpadlých Zr trubiček "vysypalo" a radioaktivní látky se dostaly až mimo elektrárnu. Problém vytváření vodíku je teď asi nejžhavější téma jaderného inženýrství, snaží se ho přes 2 roky vyřešit výzkumníci na celém světě. Američany počínaje, přes Francouze a Korejci konče. Je to vědecký závod s časem. Kdo uspěje?

V této "soutěži" je i náš tým na Ústavu energetiky Strojní fakulty ČVUT v Praze Dejvicích, který už mnoho měsíců úspěšně testuje různá pokrytí jaderných paliv na reálných vzorcích Zr. A právě diamant se nám zdál být ideálním materiálem do jaderného reaktoru – netaje ani za velmi vysokých teplot, je tvrdý, nereaguje s horkou vodou a párou, "nepožírá" neutrony, dobře vede teplo… Jenom jsme netušili, jak ho rovnoměrně nanést na kovové zirkonium a udělat diamantovou vrstvu dostatečně pružnou, ale přitom tenkou a rovnoměrnou. A tak jsme se spojili s Akademii věd České republiky. Tam vyvinuli metodu jak nanést pružné "nanodiamanty" na téměř jakýkoliv povrch. Skupině na Fyzikálním ústavu AV ČR se letos opakovaně podařilo aplikovat takovou tenkou vrstvu diamantu na různé vzorky Zr. Pak následovaly na ČVUT testy - v peci, ve vysokoteplotní páře, ozařování těžkými ionty, materiálové zkoušky, reaktorové zkoušky … před a po nanesení diamantové nanovrstvy. A diamant na Zr trubičce zatím vše vydržel a choval se velmi mravně. Ano, zdá se, že i v reaktorech platí rčení Jamese Bonda: "diamonds are forever".

nano1

Zde je fotografie Zr pokrytí (t.j. trubiček cca 1 cm tlustých), jak vypadá s novým diamantovým pokrytím (zajímavá je pro fyziky viditelná interference na nanovrstvě diamantu).

Výhody použití nanodiamantu jsou jasné. Pokud se takové palivo dá do jaderného reaktoru, zlepší se přenos tepla za běžného provozu a prodlouží se životnost pokrytí paliva. V havarijním stavu, jako se stalo např. ve Fukušimě, pak takové palivo vydrží déle nechlazené a omezí se nežádoucí únik radioaktivity. Metoda je použitelná u všech dnešních reaktorů používajících vodu jako chladivo.

Výzkum je ale krutý. Vyhráli Češi závod s časem? To teď ještě nevíme, patentová přihláška je podaná, ale jestli diamant nestihl nanést někdo rychleji, se dozvíme za pár měsíců, až patentový úřad dokončí průzkum… Držte nám palce ©.

P.S. Myšlenka chránit Zr něčím, co nereaguje s vodou za vysokých teplot, není nová. Zkoušely se ve světě dvě alternativy.

První je pokrytí keramickými materiály, a to oxidy či nitridy. Zásadním problémem těchto keramických pokrytí je, že při vyšších teplotách (nad 1000C) keramiku větší teplotní roztažnost Zr trubky zevnitř "roztrhá" a obnažená Zr trubka pak stejně v páře zkoroduje. Keramické pokrytí prostě není dost pružné. To je pěkně vidět na následujícím obrázku, nejprve srovnání Zr trubky bez povlaku (stříbrná) a s keramickým povlakem (modrá).

nano2

Bohužel, po působení vysokoteplotní páry, nejenže modrá vrstvička zčerná, ale Zr ji roztrhá a dojde ke korozi, jak je vidět na tomtom obrázku:

nano3

Druhý přístup je nahrazení Zr v trubce něčím, co nekoroduje vůbec a vydrží vysoké teploty. Karbid křemíku, SiC, je ideální kandidát. Nicméně SiC je tak tvrdý a křehký, že jeho průmyslové použití je skoro nemožné - jen například zavaření natlakované SiC trubky s peletkami UO2 je ukrutný problém.

Převzato z Skoda.blog.ihned.cz se souhlasem autora.

Daniel Vávra
12. 6. 2025

Tohle není pokus o převrat. To je boj za demokracii!

Aston Ondřej Neff
12. 6. 2025

Rada České televize vybrala pět kandidátů do finále

Stanislav Spurný
12. 6. 2025

Deset různých metod, jak ovlivňovat veřejné mínění.

David Floryk
12. 6. 2025

Zažili jsme zneužívání, nedobrovolný sex, ponižování...

Ivo Fencl
12. 6. 2025

O Napoleonovi píše pan Kovařík už od roku 1999.

tals Štěpán Ťalský
12. 6. 2025

Nejtěžší zkouška na úvod. Čeští fotbalisté do 21 let hrají první utkání na mistrovství Evropy. Ve...

Lidovky.cz, ČTK
12. 6. 2025

Letecké neštěstí v Indii má jednoho přeživšího, potvrdila spolčenost Air India. Na palubě stroje,...

berr Roman Berežanský
12. 6. 2025

Poslání dvou tisíc vojáků Národní gardy do Los Angeles bylo podle prezidenta Donadla Trumpa...

row Robert Oppelt, ČTK
12. 6. 2025

Hlavním tématem osmé ze série debat v krajských městech lídrů koalice SPOLU, která se konala v...

ČTK, Lidovky.cz
12. 6. 2025

Policii a veterinářům se podařilo najít a odchytit pumu, která ve středu utekla majiteli u Josefova...

Vyhledávání

TIRÁŽ NEVIDITELNÉHO PSA

Toto je DENÍK. Do sítě jde obvykle nejpozději do 8.00 hod. aktuálního dne. Pokud zaspím, opiji se, zešílím nebo se zastřelím, patřičně na to upozorním - neboť jen v takovém případě vyjde Pes jindy, eventuálně nikdy. Šéfredaktor Ondřej Neff (nickname Aston). Příspěvky laskavě posílejte na adresu redakce.

ondrejneff@gmail.com

Rubriku Zvířetník vede Lika.

zviretnik.lika@gmail.com

HYENA

Tradiční verze Neviditelného psa. Sestává ze sekce Stručně a z článků Ondřeje Neffa - Politický cirkus a Jak život jde. Vychází od pondělka do pátku.

https://www.hyena.cz