Elektronauté

"Pokrok úžasný, jejž poslední doby naše v poznání přírody učinily, překvapující, hluboko do života sahající vynálezy, všestranné použití sil přírodných, vše to činí v nás dojem, jakobychom nebyli již dalecí meze, kterouž nám nebude lze překročiti; a přece co den dočítáme se nových vymožeností v oboru přírodném, co den přesvědčujeme se, že vniká se hloub a hloub do zákonů, jimiž celý vesmír, jakož i nejmenší jeho částky se ovládají. “ Kronika práce, osvěty, průmyslu a nálezův. Díl II. Síly přírody a užívání jich. I.L.Kober, Praha 1868, s. 3.

Stejně tak, jako se naši předkové obdivovali v roce 1868 v Kronice práce mohutnému rozvoji přírodních a technických oborů, chtěli bychom i my otevřít k volné diskuzi témata o nejrůznějších technických vynálezech, objevech, principech, patentech a myšlenkách, které dohromady vytvořily náš svět.
V letním semestru 2004–5 objevovali Elektronauté v cyklu TECHNIKA A SPOLEČNOST souvislosti mezi technickými objevy a lidmi, kteří se stali jejich uživateli. Prošli jsme dobou, kdy se první černobílé fotografie staly němými svědky každodenních událostí a kdy ožily na prvních filmových plátnech. Pomocí neviditelné, ale mocné síly fluida eletrica, je přenesly do prních rozhlasových a televizních přijímačů. Společně jsme se dostali až k elektronům, které závodily s potrubní poštou nebo putovaly po Vltavě do našich zásuvek.
V zimním semestru 2005–6 bychom chtěli v cyklu ELEKTŘINA NA DLANI otevřít témata z historie oboru, který se stal nejen naším zaměstnáním a koníčkem, ale především strůjcem opravdového technického pokroku.
Zveme vás na naše setkávání každou středu. Kde? V hale Elektrotechnické fakulty ČVUT v Praze, Technická 2, 166 27 Praha 6 u busty Františka Křižíka v 16.15 hod., odkud se přemístíme do historické auly VOŠ a SPŠE Fr. Křižíka, kde se budou konat přednášky.
Na zájemce o historii elektrotechniky se těší
Marcela Efmertová (efmertov@fel.cvut.cz)
Jan Mikeš (mikes.jan@seznam.cz)

Na stupních vítězů
I letos změřily své síly technicky nadané „mozky“ v soutěži studentských prací Cena ČEZ. A i letos vám představíme mladé odborníky, jejichž práce zaujaly nejen porotu, ale i Třetí pól. Takže studenti, lámejte si hlavičky, učte se a objevujte. Místa na stupních vítězů můžou jednou patřit i vám.

Získal jste druhé místo Ceny ČEZ za svoji doktorandskou práci. Co znamená její název: „Palivové vsázky se zdokonaleným palivem na Jaderné elektrárně Dukovany“? Na co jste přišel?
Vsázka představuje 349 palivových souborů umístěných v reaktoru. Palivový soubor je v případě Dukovan složen ze 126 palivových proutků, které obsahují tabletky z uranu. V současnosti v Dukovanech provozujeme palivo v tzv. pětiletém cyklu, to znamená, že po roce provozu reaktoru vyvezeme jednu pětinu nejvíce vyhořelých souborů a nahradíme je čerstvými. Každý palivový soubor tak pracuje v reaktoru po dobu pěti let. Vypadá to jednoduše, ale právě rozmístění palivových souborů v reaktoru je učiněná alchymie. Cílem je, aby rozložení vývinu energie v reaktoru bylo co možná nejrovnoměrnější, takže nestačí při výměně paliva jen nahradit vyhořelé palivové soubory čerstvými, ale soubory se musí v reaktoru přeskládat tak, aby rozložení výkonu bylo rovnoměrné. Možných kombinací rozmístění paliva jsou desítky tisíc a naším cílem je najít tu nejlepší variantu. To samozřejmě není v možnostech smrtelníka, takže používáme složité optimalizační programy běžící na silných počítačích. V současnosti běží dukovanské reaktory v ročních cyklech výměny paliva, mým cílem bylo navrhnout delší palivové vsázky – 18měsíční nebo dokonce dvouleté, to znamená, že by se výrazně prodloužila doba mezi výměnami paliva. Takové vsázky mohou být ekonomicky výhodnější. Na druhou stranu je ale mnohem složitější najít tu „nejlepší“ variantu rozložení paliva. Mým úspěchem bylo to, že se mi podařilo několik takových variant nalézt.

Co vás na tom zajímá?
Této problematice jsem se začal věnovat hned po tom, co jsem se na JE Dukovany „rozkoukal“. Snažil jsem proniknout do tajů navrhování palivových vsázek, což je v práci reaktorových fyziků taková „vyšší dívčí“ a tímto uměním se může pochlubit jen hrstka lidí u nás. Reaktorová fyzika je vlastně taková hybridní disciplína – kombinujete znalosti z jaderné fyziky, transportní a difuzní teorie, matematických metod a dalších disciplín – a navíc na rozdíl od výzkumu vidíte téměř hned praktické přínosy své práce. V oblasti palivového cyklu patříme ke světové špičce, v porovnání s projektovým (tříletým) cyklem jsme ušetřili již téměř 6 miliard korun v palivových nákladech, ale přesto neusínáme na vavřínech a stále se snažíme zlepšovat. Právě 18měsíční cykly by mohly být dalším krokem.

Myslíte si, že je jaderná energie užitečná? Není to příliš velké nebezpečí?
Na jaderné elektrárně Dukovany pracuji jako reaktorový fyzik, což kromě návrhů vsázek a neutronově-fyzikálních výpočtů obnáší i kontroly při výměnách paliva a řízení testů při spouštění reaktorových bloků. O užitečnosti výroby v jaderné elektrárně nemůže být pochyb. Je to zdroj energie, který nevypouští žádné skleníkové plyny a všechny odpady, které jsme vyprodukovali za dobu provozu JE Dukovany, jsou bezpečně uskladněny v tzv. meziskladu použitého paliva, což je budova co do velikosti srovnatelná s větší stodolou. Obnovitelné zdroje (voda, vítr, slunce) nejsou v našich podmínkách schopny zabezpečit více než 10 % výroby elektrické energie, takže budou vždy jen doplňkovými zdroji. S rostoucí životní úrovní roste i spotřeba elektrické energie, takže pokud chceme snižovat nebo aspoň udržovat emise CO2 na přijatelné úrovni, je jaderná energie jedinou volbou. A jak je to s bezpečností? Dnes je zajištění jaderné bezpečnosti a kultury provozování na tak vysoké úrovni, že pravděpodobnost, že zemřete vlivem nehody v jaderné elektrárně, je stejná, jako že vás trefí do hlavy meteorit. Tato pravděpodobnost je o mnoho řádů nižší než rizika, která každodenně podstupujeme na silnicích a ulicích.

Čemu vaše závěry pomůžou do budoucna, budou využity nějak v praxi?
Do budoucna může moje práce posloužit odborníkům zabývajícím se návrhy konstrukce palivových souborů, protože ke zlepšení v konstrukci je třeba znát požadavky, které budeme klást na moderní palivové cykly. V mojí práci byly poprvé v historii navrhnuty 18měsíční cykly pro reaktory typu VVER 440, takže z tohoto pohledu může být pro kolegy velmi užitečná. Této problematice se budu věnovat dál, protože je to „pole neorané“, a udělal jsem teprve první krok. V nejbližší budoucnosti nepředpokládáme na JE Dukovany přechod na tyto typy palivových cyklů, ale já věřím, že jejich doba přijde.

Vizitka
Ing. Daneš Burket, Ph.D. pracuje v Jaderné elektrárně Dukovany, sám o sobě říká, že je těsně za Kristovými lety (33+, pozn. redakce). Není jenom „jaderným mužem“. Intenzivně se věnuje digitální fotografii a vyhrávat je mu zřejmě souzeno – ve fotografické soutěži města Třebíč vyhrál druhé místo a porazil i spoustu profesionálů. Pravidelně hraje squash a provozuje cyklistiku, rád cestuje, chodí na koncerty. K jeho koníčkům ale prý patří i ležení u televize. Je členem výboru České nukleární společnosti a přednáší o jaderné energii středoškolákům.

Ve své diplomové práci se Ing. Blanka Nosková zaměřila na energetické a ekonomické parametry tepelných čerpadel. Porovnávala, jestli se vyplatí vytápět domy klasickými způsoby, nebo sáhnout k alternativním řešením a pořídit si na vytápění a ohřev teplé užitkové vody tepelné čerpadlo. „Posuzovala jsem vytápění v rodinném domku, protože nejvíce instalací tepelných čerpadel je právě tady. Tepelná čerpadla mají různé zdroje tepla – voda, vzduch a země,“ vysvětluje Blanka Nosková. „Pakliže chcete využít teplo ze země, je nutné vyvrtat do země hluboký vrt anebo položit kolektory. Vzduch je všude, ale problémem je voda. Pro tepelná čerpadla se využívají říčky a potoky, v takovém případě však musí mít majitel tepelného čerpadla různá povolení. A nebo se vrtají studny. Pramen ale musí být poměrně silný, vydatný a ne příliš znečištěný.“ Energie z vody, země anebo vzduchu se pak předává do druhého systému, tím bývá většinou voda, která se používá na vytápění či ohřev teplé užitkové vody.

Je to výhodné?
Blanka Nosková je především ekonom a ve své práci hledala pro rodinný domek, který má správné parametry a mohl by využívat všechny alternativní zdroje energie, tu nejlevnější cestu k vytápění. Paradoxně to nebyla ani voda, ani vzduch, ani energie získaná ze země. „Ekonomicky nejvýhodnější mi vyšla varianta s plynovým vytápěním, ta byla bezkonkurenčně nejvýhodnější. Tepelná čerpadla tomu nedokázala konkurovat, přesto, že jsem do výpočtu započítala i podporu od Státního fondu životního prostředí na koupi tepelných čerpadel. Je nutné si ale uvědomit, že plynofikace není možná všude. Vytápění pomocí tepelných čerpadel využívajících vzduch a vodu je ale výhodnější než například akumulační vytápění. A vytápění pomocí přímotopů byla jedna z nejdražších variant.“

Teplo ze země je drahé
„Drahý způsob vytápění je i pomocí tepelného čerpadla na bázi země – voda. Je to dané tím, že jsou potřeba vysoké investiční náklady na vrty do země. Přesto, že je v současnosti nejvýhodnější topit plynem, dá se předpokládat, že ceny energií porostou. S tím počítá mnoho lidí, kteří si dnes pořizují tepelná čerpadla. Investují do budoucnosti. Až ceny plynu porostou, oni budou mít náklady nižší,“ popisuje Ing. Nosková. „Na tomto tématu mě zajímalo i hledisko ekologické.“

Počítám továrnu
V současnosti začíná Blanka pracovat na své doktorandské práci. „Moje téma je Optimalizace energetických nároků v průmyslovém podniku. Tam je nutné bilancovat spotřebu jednotlivých druhů energie v jednotlivých fázích výroby a celou spotřebu energií optimalizovat. Výsledná optimalizace by měla odpovědět na otázku, zda je pro daný podnik výhodnější jednotlivé druhy energie nakupovat, nebo si postavit vlastní lokální zdroj, třeba malou elektrárničku.“

Vizitka
Ing. Blanka Nosková, studuje na ČVUT - fakulta elektrotechnická v Praze, katedra ekonomiky, manažerství a humanitních věd. Její povolání snů je pracovat v oboru, který vystudovala. Kromě studia se věnuje svému štěněti, sportování a kultuře. Ráda by se vydala na stáž do některé z německy mluvících zemí. Finanční odměnu, kterou získala za druhé místo v soutěži o Cenu ČEZ za nejlepší diplomovou práci, chce využít na zaplacení jazykového kurzu.