Tuzemský vynález má český patent a brzy zřejmě získá americký.
Diamantové vrstvy snižují korozi a mohou prodloužit životnost palivových tyčí, v nichž se ukrývá jaderné palivo, až o dva roky.
O řešení má zájem firma Westinghouse Electric i Areva.
estou z Londýna do Prahy se vedle sebe v letadle před pěti lety náhodně potkali dva cestující − vědkyně z Fyzikálního ústavu Irena Kratochvílová s vedoucím skupiny jaderných paliv z ČVUT Radkem Škodou. Dali se do řeči a zjistili, že se jejich výzkumy mohou dobře doplnit. Radek Škoda hledal způsob, jak zlepšit jaderná paliva, Irena Kratochvílová zkoumala se svým týmem, co dokážou speciální tenké vrstvy tvořené "umělým" diamantem.
Díky tomuto setkání spojili síly a našli cestu, jak učinit jaderné elektrárny bezpečnějšími a jak snížit spotřebu jaderného paliva.
"Kolega mi tenkrát v letadle popisoval, jak se po havárii elektrárny v japonské Fukušimě snaží vědci po celém světě najít způsob, jak palivové články lépe ochránit. My jsme měli v ústavu léta zařízení, díky kterému jsme pokrývali tenkou polykrystalickou diamantovou vrstvou polovodiče, kovy nebo třeba srdeční stenty, tedy výztuhy cév," popisuje fyzička.
Povlak tvoří z 96 procent diamant, který se vytváří mimo jiné z metanu. Ten se totiž dá za vysoké teploty a pomocí vhodného katalyzátoru snadno rozštěpit na uhlík a vodík. Za specifických podmínek lze získat i uhlík ve formě diamantu. "Napadlo nás, že bychom mohli vrstvu vyzkoušet nanést i na palivové články pro jaderné reaktory," vzpomíná Kratochvílová.
Výsledek se nakonec ukázal být zajímavější než původní pokusy s polovodiči nebo stenty. "Tím, že pokryjeme zirkoniové trubky, v nichž se jaderné palivo ukrývá, velmi tenkou vrstvou diamantu a tuhy, výrazně omezíme korozi kovového materiálu," vysvětluje vědkyně.
Právě koroze palivových článků způsobená výpadkem chladicích systémů a následným přehřátím zavinila před sedmi lety výbuch v jaderné elektrárně ve Fukušimě. Vrstva reaktory chrání nejen v havarijních podmínkách, kdy teplota v reaktoru vyskočí i na tisíc stupňů, ale hlavně při běžném provozu. Prodlužuje životnost trubek až o dva roky, a tím šetří peníze i jaderný materiál. Dnes se zirkoniové trubky s jaderným palivem kvůli povrchové korozi likvidují podstatně dřív, než palivo skutečně vyhoří.
Vědci už si účinnost svého řešení potvrdili ve spolupráci s firmou Westinghouse Electric. Ta pomáhala technologii testovat v USA, na svých zařízeních simulujících zátěž materiálu v jaderných reaktorech. Upravené palivové články se také zkoušejí v ostrém provozu, v elektrárně v norském Haldenu. "Testy se ročně vyhodnocují a dělají se po dobu životnosti paliva, čtyři roky," prozradil Radek Škoda.
Vědci své poznatky loni publikovali v prestižním časopise Scientific Reports a na vynález už získali český patent. Podali také žádost o udělení amerického, evropského, japonského a korejského patentu. "Ozvali se nám Američané a měli jen upřesňující dotazy. Americký patent bychom mohli mít v dohledné době. Potvrdili, že jde skutečně o originální řešení," říká Kratochvílová.
Technologii lze využít v jaderných elektrárnách po celém světě, zájem o ni projevuje třeba zmíněná Westingouse Electric, ale i francouzská Areva nebo ruské společnosti. Akademii věd a na ČVUT by tak mohly prodeje licencí z patentů přinést značný přivýdělek. Výzkum podpořila 5,5milionovým grantem Technologická agentura ČR.