Založ si blog

Atómový reaktor na štyroch kolesách – 2. časť

Nadšenci 6 litrových 12 valcových pohonov si možno pamätajú sté výročie založenia americkej spoločnosti Cadillac v roku 2012. K tejto príležitosti pripravili inžinieri v spolupráci s umeleckým dizajnérom Lorenom Kulesusom unikátne dielo, koncepciu auta so životnosťou neuveriteľných 100 rokov. Ak by samotná myšlienka nebola dostatočne šialená dodávam, že 100-ročná životnosť vozidla sa predpokladá bez doplnenia paliva.  Dôkazom, že dizajnérom Cadillacu nechýbal zmysel pre humor je názov “WTF Cadillac”. Nie, skratka neznamená to, čo vás práve napadlo. Hovoríme o World Thorium Fuel Cadillacu, čiže o motorovom vozidle poháňanom tóriovým jadrovým palivom.

Čo je to tórium?

Tórium je rádioaktívny kov, bežne sa vyskytujúci v prírode. Blog8.1Konkrétne sa jedná o jeho izotop 232Th, ktorý tvorí prírodné tórium v 100 % zastúpení. Tórium samo o sebe nie je štiepiteľným materiálom, ale po absorbovaní neutrónu vzniká 233U, ktorý sa radí medzi najlepšie štiepiteľné materiály. V porovnaní s prírodným uránom, ktorý obsahuje len niečo cez 0,7 % štiepiteľného izotopu 235U, má tórium niekoľko výhod. Je menej rádioaktívne, nedá sa priamo použiť ako štiepiteľný materiál v reaktore a nie je vhodný pre jadrovú bombu.  Zároveň sa v zemskej kôre vyskytuje v 4-krát väčšom zastúpení ako urán. Existuje aj niekoľko koncepcií jadrových reaktorov využívajúcich tóriové palivo. Predpokladá sa, že tórium bude jednou zo základných jadrových materiálov reaktorov budúcnosti.

Koncepcia ako zo sci-fi

Vráťme sa ale ku koncepcii vozidla WTF. Aby bola zabezpečená jeho storočná životnosť, vozidlo má byť poskladané z materiálov extrémne vysokej kvality. Blog8.2Hlavné systémy vozidla majú byť niekoľkonásobne zálohované, aby v prípade nedostupnosti jedného z nich mohol záložný systém zabezpečiť kontiuálnu funkcionalitu vozidla. Lietať toto čudo síce nebude, ale poháňané má byť 24 kolesami. Áno, nie je to preklep, 24 kolesami. Netreba si však predstaviť 12 za sebou zaradených kolies na každej strane vozidla. Ide o klasický princíp 4 kolies, avšak každé z nich sa skladá zo 6 článkov umiestnených vedľa seba.

Aby sa dosiahli lepšie jazdné vlastnosti, kolesá mali byť raz za 5 rokov kontrolované a nastavené pre dosiahnutie maximálnych parametrov. Nepredpokladá sa však ich výmena ani použitie nového materiálu. Aj keď použitie takýchto materiálov sa dá len veľmi ťažko predstaviť, v dnešnom blogu by som sa chcel pozrieť na to, aký zdroj by dokázal zabezpečiť energiu na 100 rokov.

Vy čo ste čítali môj predošlý blog už asi tušíte, že sa jedná o jadrovú energiu. Áno, máte pravdu, ale len čiastočne. Na rozdiel od predošlých koncepcií (napríklad Ford Nucleon), sa nejedná o monštrum s obrovským jadrovým reaktorom s tonami tieniaceho materiálu. Ako zdroj energie má slúžiť tórium, presnejšie povedané 8 gramov tória.

Je ale možné aby 8 gramov tohto materiálu zabezpečilo energiu pre motorové vozidlo pre celé storočie?

Podľa Charlesa Stevensa zo spoločnosti Laser Power Systems v USA je takáto technológia už na dosah. Úprimne povedané, prvá technológia, ktorá mi napadla bol jadrový reaktor využívajúci tórium ako palivo. Ak som vás neodradil a chcete pokračovať v čítaní zistíte, že pravda je trošku iná. Ide o podkritický Blog8.3laserom riadený systém, ktorý by dokázal zabezpečiť dostatočnú energiu na zmenu vody na paru, ktorá by poháňala turbínu. Je to niečo ako miniatúrná verzia jadrovej elektrárne s laserom. Vzhľadom na extrémne malé množstvo štiepiteľného materiálu by nebolo potrebné zabezpečiť špeciálne tienenie, čiže hmotnosť samotného vozidla by bola len 500 kg. Keďže samotné tórium nie je možné priamo využiť na výrobu bômb, ani ochrana materiálu pred teroristami nie je to, čo by nás muselo najviac trápiť. Uvádza sa, že 8 gramov tória by malo zabezpečiť výkon 250 kW, čo je približne 335 konských síl. Vozidlo by neprodukovalo emisie, nebolo by ho potrebné tankovať ani chodiť pravidelne do servisu. Aj vám by sa páčila takáto myšlienka?

Návrat do reality

Vráťme sa však do reality a skúsme sa teda pozrieť, či niečo podobné môže existovať. Treba uznať, že výhody tória oproti uránu sú evidentné, ale ako to už vo výskume býva, s tóriovými technológiami súvisí niekoľko komplikácií. Ako som už na začiatku môjho blogu naznačil, izotop 232Th nie je štiepiteľným materiálom, ale na prevádzku reaktora potrebujeme isté množstvo materiálu zabezpečujúce štiepnu reťazovú reakciu. Našťastie je z tória možné vytvoriť 233U, ktorý už štiepiteľným materiálom je. Pozrime sa na jadrovú reakciu. Po absorbovaní neutrónu z izotopu 232Th vzniká 233Th, ktorý sa s dobou polpremeny 22,3 minúty zmení na 233Pa (Protaktínium).Blog8.4 Čo tá doba polpremeny znamená? V dôsledku rádioaktívneho rozpadu sa za 22,3 minút zmení polovica pôvodného množstva 233Th na 233Pa. Za ďalších 22,3 ninúty sa na 233Pa zmení ďalšia polovica z množstva 233Th, ktoré ostalo (štvrtina pôvodného množstva) a tak ďalej. Keďže 233Pa je ešte stále rádioaktívne, podlieha ďalšiemu rozpadu a s dobou polpremeny 27 dní sa konečne zmení na vysnívaný 233U. Laicky povedané, z pôvodných 8 gramov tória dokážeme za 27 dní získať 4 gramy 233U, ktorý je potom možné štiepiť. To by sme ale museli predpoklať, že každý atóm 232Th sa zmenení na 233Th, čo však prakticky možné nie je. Má to aj ďalší háčik. Na naštartovanie štiepnej reťazovej reakcie potrebujeme neutróny. Neutróny môžeme získať tak, že k tóriu primiešame malé množstvo štiepiteľného materiálu a pomocou prídavného neutrónového zdroja naštartujeme štiepny proces. Koncepcia pohonu vozidla WTF Cadillac, ale nepredpokladá použitie žiadneho takého materiálu.

Skoro 50-krát väčšia účinnosť ako jadrový reaktor?

Čisto hypoteticky skúsme predpokladať, že pomocou laserovej technológie je možne z tória získať energiu bez štiepenia. Koľko energie ale dokážeme takto získať? Charles Stevens uvádza, že energia získaná z 1g tória zodpovedá energii získanej z približne 28 000 l benzínu, pri hustote benzínu 0,7 g/cm3 to je priblížne 20 ton. Logicky, z 8 gramov by sme dokázali získať ekvivalent 224 000 l benzínu, čo je 160 ton. Skúsme teraz spraviť jednoduché porovnanie.

Je známe, že zo štiepenia 1 gramu 235U je možné získať 20 GJ energie. Platí zároveň, že pri spaľovaní 1 g benzínu sa uvoľní 48 KJ energie. Ak uvedené dáme do pomeru, jednoducho zistíme, že účinnosť laserovej technológie by muselo byť 47-krát účinnejšia ako štiepenie uránu. Odkiaľ by sa tá energia vzala? Pomocou tóriového lasera? Je pravda, že existuje teória tóriového lasera využívajúceho energiu gama žiarenia rozpadu tória. Ide však o metastabilný izotóp 229Th, ktorý sa v prírode nevyskytuje a jeho výroba je dosť komplikovaná.

Môžeme vymenovať ďalších 10 komplikácií súvisiacich touto technológiou. Napríklad, že kde bude energia uložená pokiaľ auto nebude jazdiť. Ak by takáto energeticky extrémne výhodná technológia existovala, tak by sa to s vysokou pravdepodobnosťou dalo aj zneužiť. Keby sme sa na to pozreli čisto pragmaticky, kto by v 21. storočí chcel postaviť vozidlo, ktoré sa nepokazí 100 rokov? Ak by také niečo postavili, koľko by to stálo? Keďže sa jedná len o papierovú štúdiu, takéto otázky sa pochopiteľne neriešili.

Mňa osobne takéto koncepcie tešia, lebo presne takéto vízie sú hnacím motorom technologického vývoja. Bez vízií Julesa Verneho by sme možno dodnes neboli schopní plávať v hlbinách oceánov a bez nápadov majstra Leonarda Da Vinciho by sme možno dodnes nevedeli lietať. Vývojom nových technológii sa dostávame bližšie aj k jadrovo poháňaným, prípadne aj lietajúci, autám. Na neštastie vozidlo WTF Cadillac to ale nebude. Týmto sa môj dnešný blog končí. Po sérii futuristických a sci-fi blogov sa na budúce vrátime do roku 2015 a ukážem vám technológie skenovania pomocou neutrónov a povieme si v čom spočíva ich výhoda oproti Roentgenovému žiareniu. Ťeším sa na Vás.

Obr1 http://elements.vanderkrogt.net/images/elements/thorite.jpg

Obr2 http://greatest-cars.ru/images/stories/samye-neobychnye-koncepty/Cadillac%20World%20Thorium%20Fuel%20Concept%20Car/Cadillac-World-Thorium-sper.jpg

Obr3 http://d3z1rkrtcvm2b.cloudfront.net/wp-content/uploads/2013/10/cadillac-world-thorium-fuel-concept-3.jpg

Obr4 http://www.thorium-waste.com/images/fuel.gif

Časti integrovaných obvodov vyrábajú aj jadrové reaktory

11.01.2016

Žijeme v dobe moderných technológii, kde notebook, smartfón, tablet a plochá televízia s uhlopriečkou presahujúcou výšku samotného užívateľa je súčasťou skoro každej domácnosti. Technologický viac »

Atómové záhrady a radiačne upravené potraviny

13.11.2015

Minimálne 800 miliónov ľudí zo súčasnej viac ako 7 miliardovej populácie našej planéty trpí chronickou podvýživou a desaťtisíce umierajú denne v dôsledku nedostatku potravy. Aby sa tieto viac »

Zobrazovanie pomocou neutrónov

05.10.2015

Diagnostiku pomocou ionizujúceho žiarenia je podľa Alana Waltara ( WNU SI 2015) možné vykonať vo viac ako 10 000 nemocniciach po celom svete a ročne sa vykoná okolo 30 miliónov záznamov. Z celkového viac »

donald trump, trump,

Trump flirtoval s novinárkou, prerušil aj rozhovor s írskym premiérom

28.06.2017 20:43

Americký prezident Donald Trump skladal v stredu v Oválnej pracovni Bieleho domu komplimenty írskej novinárke.

Súdna rada

Traja vážni kandidáti na post šéfa Súdnej rady

28.06.2017 20:00

Zastupujúci predseda Súdnej rady prekvapil. Voľbu nového predsedu vyhlásil už o dva týždne, pôvodne sa uvažovalo o septembrovom termíne.

Tomáš Drucker, ministerstvo zdravotníctva

Najväčšia nemocnica na Slovensku sa rozdelí

28.06.2017 19:42

Pred dvanástimi rokmi nemocnice spájali, dnes idú robiť opak.

vlak, železnica

Železničná spoločnosť si chce prenajať rušne na 10 rokov za 60 miliónov

28.06.2017 19:35

Železničná spoločnosť Slovensko si chce prenajať desať rušňov pre osobnú dopravu na desať rokov za predpokladanú cenu 60 mil. eur bez DPH.

Štefan Čerba

"Without knowledge, life is no more than the shadow of death." Moliére

Štatistiky blogu

Počet článkov: 11
Celková čítanosť: 34508x
Priemerná čítanosť článkov: 3137x

Autor blogu

Kategórie