Švýcarský zázrak s jaderným odpadem: sliby, vize a tvrdá fyzika, která se za nimi skrývá

Švýcarský startup si klade za cíl řešit problém jaderného odpadu. Lze ale sliby o „zneškodnění“ jaderného odpadu dodržet? Osm set let skladovací doby místo jednoho milionu zní až příliš dobře, než aby to byla pravda. O čem však nikdo nemluví, je spotřeba energie a náklady.

Německo čeká na řešení problému se svým vysoce radioaktivním odpadem už desítky let. Zatímco se politici dohadují o tom, kdy a kde by mělo být postaveno konečné úložiště, do centra pozornosti se náhle dostal švýcarský startup. Společnost Transmutex tvrdí, že sníží radioaktivní riziko z jednoho milionu let na pouhých osm set. Tato technologie však existuje pouze na papíře a její rozšíření na průmyslovou úroveň bude obtížné, což však německému časopisu „Der Spiegel“ nebrání v tom, aby společnost v podstatě pěl chválu.

Společnost se spoléhá na jaderné reakce určené k přeměně izotopů s dlouhým poločasem rozpadu na prvky s kratším poločasem rozpadu. Klíčovým cílem je snížit objem vysoce radioaktivního odpadu přibližně o devadesát procent. Samotný materiál však nezmizí, pouze jeho dlouhodobé radioaktivní nebezpečí. Fyzikální odpad zůstává; mění se pouze jeho izotopové složení.

Třífázový proces

Celý proces má probíhat ve třech krocích, přičemž společnost předpokládá technologický ideál, který existuje pouze teoreticky. Palivové tyče z lehkovodních reaktorů mají být demontovány, elektrochemicky odděleny v roztavených solích a aktinidy odděleny na čisté složky. Tento popis zní jako rozložení složitého koktejlu na základní složky a jeho následné smíchání. Ve skutečnosti se jedná o vysoce složité pyrochemické procesy, které jsou po celém světě zkoumány po celá desetiletí, ale nikdy nebyly implementovány ve velkém měřítku. Zejména údajně „čistá“ separace je vědeckým ideálem, který je mařen omezeními současné chemie. Radioaktivní teplo, degradace materiálu a extrémní nároky na dálkovou manipulaci kladou vážné omezení na průmyslovou implementaci.

Druhý krok, bombardování zbývajících aktinidů intenzivním neutronovým paprskem, je jádrem vize. To vyžaduje urychlovačem poháněný subkritický systém, který v této podobě zatím neexistuje. Transmutace je možná, ale její účinnost závisí na nesčetných faktorech: neutronovém spektru, palivové matrici, době zdržení materiálů a stabilitě celého systému. Ve vizi startupu se proces jeví jako přímočará přeměna na kratší jádra. Realita je mnohem drsnější. I za optimálních podmínek zůstává značný zbytek, který stále vyžaduje konečné uložení. Samotné zařízení by spotřebovávalo obrovské množství energie a generovalo by nový komplex radioaktivních vedlejších produktů, které by zase bylo nutné zpracovat.

Konečně, třetí krok slibuje, že část materiálu by mohla být použita pro nové palivové články nebo dokonce pro lékařské aplikace. Toto tvrzení v žádném případě není nepravdivé, ale i zde fyzika poskytuje střízlivou poznámku pod čarou: množství by byla malá a bezpečnostní požadavky obrovské. Výhoda je tedy spíše vedlejším produktem než životaschopným průmyslovým sektorem. V každém případě zbývá malý, ale velmi problematický zbytek, který nicméně vyžaduje konečné úložiště.

Extrémní náklady, malý přínos

Transmutex nabízí teoretický nástroj, který by jednoho dne mohl hrát podpůrnou roli v ideálním energetickém systému. Potřebná technologie však dosud ani nezačíná existovat – ani potřebné know-how. Navíc vyvstává otázka ziskovosti. Pro pouhou „transmutaci“ jen několika tun pomocí systému poháněného urychlovačem (ADS) s celkovým elektrickým výkonem 100 až 300 megawattů (MW) (CERN poskytuje srovnatelné údaje) v nepřetržitém provozu by byla zapotřebí spolehlivá elektrárna střední velikosti.

Při průměrném trvalém výkonu 200 MW se jedná o roční spotřebu elektřiny přibližně 1 750 MWh, což samo o sobě představuje náklady ve výši 140 až 300 milionů eur. A to se ani zdaleka neblíží celkovým ročním nákladům. K tomu připočtěte 20 až 40 milionů eur na personál a provoz, 20 až 50 milionů eur na údržbu a opotřebení, 5 až 15 milionů eur na materiál a chemikálie a 15 až 30 milionů eur na další výdaje. Konzervativním odhadem tedy konečné náklady činí 250 až 350 milionů eur ročně. A to platí pro elektrárnu, která by (za optimistických předpokladů) mohla ročně zpracovat asi 10 tun vysoce radioaktivního materiálu.

Malá poznámka na okraj: Jaderná elektrárna o výkonu 1 000 MW produkuje přibližně 20 až 30 tun vysoce radioaktivního jaderného odpadu ročně. To by vyžadovalo výstavbu dvou až tří takových „transformačních zařízení“, která by zase spotřebovala 40 až 60 procent elektřiny elektrárny jen na zpracování odpadu. Není třeba být matematický expert, abyste pochopili, že je to naprosto nepraktické. Mluvíme o zhruba 600 až 900 milionech eur ročně jen za zpracování jaderného odpadu z takové elektrárny společností Transmutex.

Konečné skladování zůstává nejlevnější možností

Kolik by společnost mohla z recyklovatelného materiálu vydělat? V nejlepším případě možná jeden a půl milionu eur na zařízení ročně. To znamená, že by daňoví poplatníci museli nakonec zaplatit účet za celý provoz – a také dotovat zisky soukromých investorů. Vzhledem k tomu, že konečné úložiště může uskladnit nejméně 20 000 tun jaderného odpadu a středně velké transmutační zařízení zpracuje možná 10 tun ročně, je zřejmé, že to není ve skutečnosti finančně proveditelné.

Podobně jako utopické vodíkové sny klimatických aktivistů, i samotné plány zní docela zajímavě. Pokud jde ale o ekonomickou životaschopnost, věci se komplikují. Náklady prostě neodpovídají přínosům, alespoň ne na základě dnes dostupných technologií. To se možná jednou změní (např. u reaktorů pro jadernou fúzi), ale za současné situace se na projekt, jehož ziskovost je nejistá, opět spálí obrovské sumy peněz. Přesto se v publikacích jako „Der Spiegel“ s takovými úvahami nediskutuje – a to v článku za placeným přístupem, za který musí čtenáři dokonce platit.