Jana Šimeg Veterníková je slovenská vedkyňa v oblasti jadrovej energetiky. Získala si významné uznanie za svoj výskum v oblasti životnosti jadrových elektrární a prispela k rozvoju vedy na Slovensku. Zisťovali sme, čo ju viedlo k tomu, aby sa venovala jadrovej fyzike, ako sa k nej dostala a aký má jadro potenciál vo výrobe elektrickej energie.
Na strednej škole ma bavila fyzika a matematika, tak som sa rozhodla študovať techniku. K oblasti jadrovej energetiky som sa dostala vďaka môjmu otcovi, ktorý pracoval v Jaslovských Bohuniciach a brával ma do elektrárne na exkurzie.
Počas detstva som sa tiež zaujímala o blesky a využitie ich energie, čo je vlastne základ pre fúzne reaktory. Preto rozhodovanie o študijnom zameraní nebolo ťažké.
Na univerzite ma môj školiteľ prof. Vladimír Slugeň zapojil do prípravy učebných textov o vysokoteplotných reaktoroch už v 3. ročníku a neskôr aj do experimentálnych meraní konštrukčných materiálov vyvíjaných pre tieto reaktory. Asi v tomto období sa zrodila túžba pokračovať vo výskume a pracovať na univerzite. Mojou hlavnou motiváciou bolo aspoň malým krôčikom dopomôcť k napredovaniu technológii, a popritom si predĺžiť mladosť, cestovať, veľa premýšľať a stále sa učiť nové veci.
Najnovšia generácia jadrových reaktorov označovaná ako Generácia IV (GEN IV). Vlastne nie je ani nová, jej koncepty vznikali niekedy v 60. – 70. rokoch a pár experimentálnych reaktorov bolo aj v prevádzke. V dnešnom ponímaní nových reaktorov je GEN IV len jeden komerčný vysokoteplotný reaktor HTR-PM sprevádzkovaný v Číne minulý rok (2023). Ostatné reaktory GEN IV sú stále len na papieri, vo fáze plánovania, výstavby a niektoré projekty sú dokonca odložené, či ukončené.
Najväčšou prekážkou vo vývoji a výstavbe nie sú financie, aj keď sa to tak môže zdať a sú tiež veľmi dôležité. Je to skôr otázka ľudských zdrojov. Zvykli sme si, že všade je nedostatok ľudí, ale v technickej oblasti to platí dvojnásobne. V celej Európe chýbajú operátori reaktorov, projektanti, ale aj učitelia a výskumníci. Preto všetko ide tak pomaly. Novopostavené elektrárne, patriace do Generácie III, sa stavajú dlhšie ako 20 rokov, kvôli nedostatku kvalifikovaných pracovníkov a my snívame o Generácii IV. Dlhú dobu sa elektrárne nestavali a nám chýba “know-how” a “drive,” ktoré mala predošlá generácia expertov.
Ďalším dôležitým faktorom, prečo GEN IV nenapreduje, sú konštrukčné materiály a ich odolnosť voči starnutiu a degradácii v prostredí týchto jadrových elektrární. Reaktory GEN IV pracujú pri vyšších teplotách a neutrónových tokoch ako súčasné reaktory, preto bude degradácia materiálov omnoho väčšia.
To si žiada nové, lepšie a odolnejšie materiály pre zachovanie vysokej úrovne jadrovej bezpečnosti. Do výskumu materiálov ide veľa peňazí, avšak počítačové modely a testovanie na experimentálnych zariadeniach nie sú totožné s reálnymi podmienkami. Nedá sa teda garantovať životnosť GEN IV reaktorov, nedajú sa presne odhadnúť postupy a náklady spojené s ich prevádzkou, údržbou a opravou. To predstavuje veľké riziko, vzhľadom na investíciu, ale aj bezpečnosť. Preto krajiny uprednostnia skôr dobre overený koncept reaktora pre zachovanie ich ekonomiky a energetickej bezpečnosti, než prototyp. Rozvoj GEN IV tak zostáva na vizionárskych a bohatých krajinách, ktoré si môžu dovoliť technologický výskum – finančne aj personálne.
Jadrová energetika čelila recesii po haváriách v Černobyle aj Fukushime. Málokto si myslel, že sa trend postupného odstavovania elektrární môže zvrátiť. Prax ale ukázala, že jadrová energetika je v súčasnosti dlhodobo nahraditeľná len “horšími” variantmi, ako sú tepelné elektrárne spaľujúce fosílne palivá.
Nemecko a Rakúsko sa rozhodli odstúpiť od jadrovej energetiky vždy po havárii, teda následkom strachu ľudí. Zaujímavý je ale fakt, že v krajinách s havarovanými elektrárňami tieto obavy a dopady havárií k zmene energetickej stratégie neviedli a sú stále jadrové. Naša krajina je, našťastie, v tomto smere tiež pragmatická a aj po prekonaní havárie jadrovej elektrárne A1 (v Jaslovských Bohuniciach v roku 1977, poz. red.) sme väčšinovo za jadro, hoci nikto nechce mať elektráreň vo svojej záhrade.
Jadrové lokality ako Jaslovské Bohunice a Mochovce majú svoju tradíciu a obyvatelia zažili benefity z existencie elektrárne v sociálnej a ekonomickej oblasti, preto predpokladám, že najpriechodnejšie bude zotrvať v týchto lokalitách a ďalšie vybudované zdroje budú náhradou pre dosluhujúce staršie bloky.
Na Slovensku sme dostavbou EMO3 v Mochovciach zistili, že jadro je dobrý biznis a po elektrine bude stále dopyt v celej Európe z dôvodu technologického rozvoja a rastu spotreby. Preto si myslím, že je to veľmi perspektívna oblasť pre našich mladých ľudí. V súčasnosti sa do jadrového programu zapájajú tiež aj nové nejadrové krajiny ako Poľsko, Saudská Arábia, Tunisko a iné. Je to dôležité pre rozvoj krajiny a splnenie požiadaviek na uhlíkovú neutralitu do roku 2050.
Jadrová energia možno nie je až tak lacná, ako skôr spoľahlivá a dostupná nezávisle od vonkajších podmienok. Obnoviteľné zdroje by s jadrovou energetikou nemali súperiť. Ideálna je kombinácia vytvorená z oboch - takzvaný energetický mix.
Jadrové elektrárne sú potrebné pre zabezpečenie základného pásma, ktoré je nevyhnutné pre priemysel, zdravotníctvo, bankovníctvo a iné, pretože aj malý výpadok tu môže spôsobiť ohromné škody.
Obnoviteľné zdroje sú zas vynikajúce pre napájanie menej dôležitých odvetví a domácnosti. To všetko je potrebné prepojiť v energetickom mixe prečerpávacími vodnými elektrárňami, ktoré zabezpečia plynulý prechod v prípade rýchlych zmien vo výrobe a spotrebe, keďže sú to všetko minútové záležitosti. Pomery medzi jednotlivými zdrojmi musia byť zachované tak, aby elektrizačná sieť bola stabilná, preto nemožno donekonečna pripájať do siete obnoviteľné zdroje, ktoré so sebou prinášajú vyššie harmonické frekvencie alebo pripájať nové jadrové bloky, ktoré nie sú až tak pohotovo regulovateľné.
Rozvoj obnoviteľných zdrojov by sa mal podporovať aj naďalej, hoci už začínajú problémy s pripojením do distribučnej siete. Ideálne riešenie je vybudovať si lokálnu komunitnú sieť (oddelenú od distribučnej) so zdieľanými obnoviteľnými zdrojmi alebo mať svoj vlastný obnoviteľný zdroj s fyzickou batériou pre uskladnenie energie.
Rýchle reaktory sú rozhodne sľubné a ak sa vo výskume spojí vizionár s umelou inteligenciou ako v projekte Oklo, môžu vzniknúť zaujímavé výsledky, aplikovateľné nielen v energetike.
Výhodou rýchlych reaktorov je, že neobsahujú moderátor potrebný na spomalenie neutrónov a tak sa reaktor stáva menším a ľahším. Tieto reaktory dokážu druhýkrát využiť vyhorené jadrové palivo z tepelných reaktorov, pretože spaľujú plutónium a aktinoidy vytvorené v predošlom reaktore.
Reaktory s tekutými kovmi (SFR), s ktorými sa ráta aj v programe Oklo, boli konceptuálne vyvinuté v 70. rokoch a prevádzkované v minulosti vo svete s výkonom do 300 MWe. Tento typ reaktorov bol nasadený aj ako pohon v ruských ponorkách s tým, že po veľkých technických problémoch s koróziou materiálov a s tuhnutím chladiva boli zakrátko nahradené spoľahlivejšími, bezpečnejšími a hlavne dlhodobo otestovanými tlakovodnými reaktormi. Práve toto je výzva pre budúci výskum SFR – nájsť vhodné materiály vysoko-odolné voči korózii a dobrú technológiu, ktorá zabezpečí stálu tekutosť chladiva. Možno sa to, s pomocou umelej inteligencie, nakoniec podarí.
Sú jadrové elektrárne bezpečné? Ako často prebieha ich kontrola a čo všetko musia spĺňať?
Na svete, podľa štatistiky, nie je nič bezpečné. Pravdepodobnosť, že sa staneme obeťou pri autonehode, je približne 1:1000, alebo že zomrieme následkom nehody v domácnosti je 1:2000. Žijeme vo svete plnom nebezpečenstva a nástrah, hoci sa bezpečnostné opatrenia stále zlepšujú a to platí najmä pre oblasť jadrovej energetiky.
Jadrové elektrárne podliehajú prísnym kontrolám a musia spĺňať prísne limity pre bezpečnosť. Preto pravdepodobnosť vážnej havárie jadrovej elektrárne s dosahom na vonkajšie okolie bola znížená z bežnej hodnoty pre priemysel 10-4 reaktor/rok o jeden rád na 10-5 reaktor/rok. Niektoré národné úrady pre jadrový dozor dokonca požadujú až hodnoty 10-7 reaktor/rok. V podstate to znamená, že daná elektráreň môže zlyhať raz za 100-tisíc alebo 10 miliónov rokov, čo je veľmi malé číslo.
Keď však spočítame pravdepodobnosť všetkých jadrových elektrární na svete, vyjde nám reálnejšie číslo 1 havária vo svete za 25 rokov, o čom svedčí aj realita. Našťastie, každá, aj tá najmenšia udalosť v jadrovej elektrárni, viedla k neustálemu zvyšovaniu bezpečnosti, pridávaniu ďalších bezpečnostných systémov a zlepšovaniu havarijných plánov. Už havária vo Fukushime (2011) preukázala dobrú pripravenosť a zvládnuteľnosť takejto situácie..
Jadrová bezpečnosť je každoročne sledovaná národnými úradmi pre jadrový dozor (u nás UJD), ako aj medzinárodnou agentúrou pre atómovú energiu (IAEA vo Viedni). Sú stanovené parametre pre pravidelné vyhodnocovanie jadrovej bezpečnosti. Všetky pracovné postupy sú vopred schvaľované UJD, ktorý má inšpektorov priamo na mieste elektrárne a vykonávajú nepretržitý dozor.
Každý rok, počas výmeny paliva, sa prevádza fyzické testovanie materiálov a komponentov elektrárne, ktoré slúžia ako bariéra brániaca uvoľnenii rádioaktivity do prostredia. Tak sa zamedzuje možnosti vzniku veľkej trhliny počas ďalšieho roku prevádzky. Pred nábehom reaktora sa vždy overí funkčnosť bezpečnostných systémov. Každých 5 rokov sa pristupuje ku komplexnému periodickému hodnoteniu bezpečnosti a výpočtu pravdepodobnosti havárie pre danú elektráreň. V prípade nedodržania nejakých limitov a podmienok počas prevádzky môže prísť k okamžitému dočasnému alebo trvalému odstaveniu elektrárne. Jadrová energetika je naozaj pod veľkým drobnohľadom, dokonca omnoho väčším ako chemické závody na spracovanie smrteľne nebezpečných látok.
Experimentálny reaktor ALEGRO je plynom chladený rýchly reaktor Generácie IV a je vyvíjaný v rámci spolupráce V4: Česka, Slovenska, Maďarska a Poľska s podporou Francúzska.
Je to koncept reaktora s výstupnou teplotou chladiaceho hélia do 850 °C, ktorá umožňuje využitie tepla aj na výrobu vodíka. Tento experimentálny reaktor by mal byť demo verziou pre komerčné využitie, mal by otestovať spôsob prenosu tepla héliom a nové konštrukčné materiály určené pre GEN IV. Výstavba ALLEGRO reaktora sa plánovala na Slovensku, ale v súčasnosti tento projekt ide pomalým tempom.
Slovenská republika financovala 2 významné projekty so zameraním sa na ALLEGRO reaktor zo štrukturálnych fondov: ALLEGRO (2014-2015) a HydroGENIV (2022-2023), kde spolupracovala Slovenská technická univerzita so spoločnosťou VÚJE. Výskum bol zameraný na optimalizovanie konštrukčných materiálov, návrh technického prevedenia primárnej slučky a výpočet termohydraulických charakteristík. V rámci projektov sa zabezpečilo nové technické vybavenie laboratórií a experimentálna héliová slučka, ktorá bola zostrojená na testovanie prenosu tepla a degradáciu materiálov.
Spolupracovali ste aj na medzinárodných projektoch?
Oblasť materiálového výskumu je veľmi dôležitá pre budúcnosť jadrovej energetiky a rast jadrovej bezpečnosti, preto existuje aj veľa medzinárodných projektov s touto tematikou. Náš tím je zapojený do niekoľkých európskych projektov, špecializujúcich sa najmä na materiály tlakovodných reaktorov alebo výskum materiálov pre jadrovú fúziu a GEN IV. Našimi najčastejšími medzinárodnými partnermi sú Maďarsko, Česko a Ukrajina z dôvodu, že prevádzkujeme rovnaké typy reaktorov – VVER a sme si mentálne blízki.
Aktuálne sa intenzívne pracuje na riešení projektu DELISA-LTO (2022-2026), kde sa skúmajú materiály z našej vyradenej elektrárne V1, z elektrárne Paks v Maďarsku a z elektrární na Ukrajine. Na týchto vzorkách sa pozoruje vplyv tepelného starnutia v reálnej prevádzke elektrárne po dobu 28 až 30 rokov.
Predchádzajúce projekty, do ktorých sme sa zapájali v rámci programu H2020, boli projekty MEACTOS alebo tento rok končiace projekty ECC-smart a STRUMAT. Tieto projekty boli taktiež zamerané na materiálový výskum, optimalizovanie chemického zloženia pre reaktorové ocele vzhľadom na radiačné poškodenia, starnutie materiálov a konštrukčné materiály pre malé modulárne reaktory. Od jesene tohto roku (2024) budeme zapojení aj v organizačnom tíme projektu CONNECT-NM financovanom Európskou komisiou, ktorý vznikol ako platforma pre podporu výskumu materiálov. Bude riadiť smer a vydávať výzvy pre budúce skúmané oblasti. Pod platformou CONNECT-NM budú vznikať malé menšie projekty financované z rozpočtu tejto platformy.
Najbližších 50 rokov budú pravdepodobne v kurze stále štiepne jadrové reaktory, pretože komerčné využitie fúzie sa neustále odkladá kvôli nedostatočným konštrukčným materiálom. Perspektívnu budúcnosť vidím v malých modulárnych reaktoroch (SMR), ktoré znížia náklady a čas výstavby jadrového bloku. SMR sa budú stavať na kľúč a je možné, že aj údržba a oprava bude spadať do rúk týchto externých firiem. Preto sa SMR stanú ľahko prevádzkovateľné a dostupné aj pre pôvodne nejadrové štáty a rozvojové krajiny.
Dúfam v rýchlejší rozvoj vysokoteplotných reaktorov a ich spojenie s výrobou vodíka pomocou vysokoteplotnej elektrolýzy, čo pomôže vyčistiť dopravu od emisií a zabezpečí uskladnenie prebytočnej energie na horšie časy.
Jadrová bezpečnosť bude stále rásť a pribudnú pasívne komerčné elektrárne, ktoré pracujú na fyzikálnych princípoch bez nutnosti použitia čerpadiel. Keď vezmem do úvahy vývoj umelej inteligencie a neurónových sietí, možno o nejakých 50 rokov bude riadenie a regulovanie nových elektrárni úplne autonómne a operátori sa tak stanú len pozorovateľmi a bezpečnostnými technikmi
Môj bežný deň sa dosť zmenil, odkedy mám deti. Predtým som bývala aj 12 hodín v práci, pretože práca bola mojim koníčkom a náš tím mojou ďalšou rodinou. V súčasnosti, keď som mimo práce, vždy som niekde v behu medzi prácou, školou, krúžkami a domácimi povinnosťami.
Ale v práci je ten čas, kedy sa môžem naplno realizovať v laboratóriu pri meraní vzoriek ocelí, analyzovaním dát, alebo písaní článkov za pracovným stolom. Milujem aj prácu so študentmi. Aj počas rodičovskej dovolenky som si každý týždeň odbehla odučiť dvojhodinový seminár z bezpečnosti a spoľahlivosti jadrových elektrární, to bol môj potrebný oddych od detí, za čo vďačím môjmu manželovi, že mi to vedel umožniť.
Svoj pracovný čas vypĺňam aj aktivitami propagujúcimi náš študijný odbor a hlavne propagáciou projektu DELISA-LTO, ktorý zastrešujem aj z hľadiska komunikácie s verejnosťou a šírenia informácií. Popri tom všetkom musíme stíhať projektové stretnutia, ktoré sú, našťastie často len online a plánovať cesty na konferencie. Príjemnou zmenou je, aj keď človek môže recenzovať články iných, kde beriem tiež inšpiráciu. Výhodou mojej práce je, že vôbec nie je stereotypná, a ak viete dobre plánovať, môžete v danú chvíľu robiť to, na čo máte práve náladu.
Nevýhodou je, že občas doma neviem vypnúť hlavu a najlepšie nápady často prichádzajú počas pracovného voľna, takže občas som za počítačom aj v sobotu o polnoci.
Vo voľnom čase sa tiež celkom stíham realizovať pri dvoch deťoch. Som aktívna vo všetkých našich rodičovských združeniach, kde riešime projekty ako budovanie komunitnej záhradky, výstavbu športového ihriska a podobne. Občas sa mi podarí ísť si aj zacvičiť, ale hlavne chcem venovať veľa času svojim deťom, s ktorými máme rôzne aktivity. Občas robíme aj “vedecké“ pokusy.
Keďže v jadrovej energetike vidím budúcnosť, vrelo odporúčam tento odbor a špeciálne naše Jadrové a fyzikálne inžinierstvo na FEI STU, kde som vyrástla a pôsobím dodnes. Teda mojou prvou radou je získať kvalitné technické vzdelanie so špecializáciou v odbore na dobrej univerzite doma alebo v zahraničí.
Druhou radou je absolvovať zahraničnú stáž, ktorá je nenahraditeľnou skúsenosťou, kde mladí ľudia získajú samostatnosť v živote a sebavedomie, ako aj schopnosť odborne rásť v cudzom prostredí.
V rámci nášho študijného odboru sa dajú zariadiť aj rôzne odborné stáže vo firmách ako Slovenské elektrárne, VUJE, UJV Řež, Framatome a iné, ktorých absolvovanie tiež odporúčam, či už v rámci letnej praxe alebo vypracovania diplomovej práce. Z takejto spolupráce sa často stáva trvalé zamestnanie so spokojnosťou na celý život.
V jadrovej energetike máme neziskovú organizáciu Slovenská nukleárna spoločnosť (SNUS), ktorá združuje aj mladých, propaguje a informuje ľudí zo širokého okolia o jadrovej energetike, dokonca sme mali viackrát aj infostánok na festivale Pohoda. V rámci SNUS sa stretávajú ľudia z praxe so študentmi a tak sme v “Jadre” jedna veľká komunita. Ak má niekto záujem, sme otvorení prijať ďalších mladých členov.
Rovnako radím nebáť sa a dať o sebe vedieť, hoci aj počas strednej školy. Naši učitelia a vedeckí pracovníci sú často ochotní pracovať s mladými perspektívnymi ľuďmi na rôznych projektoch a stredoškolskej odbornej činnosti, treba ich len osloviť. Rovnako zapojenie sa do výskumu môže začať už od 1. ročníka vysokej školy, len treba nabrať odvahu a odhodlanie.
A moja posledná rada. Nedajte sa odradiť neúspechom, štúdium je beh na dlhú trať, ale cieľ je dosiahnuteľný.
Umelá inteligencia dnes mení spôsob, akým pracujeme, komunikujeme a žijeme. Zďaleka nejde len o generatívnu AI v podobe ChatGPT či nástroj na generovanie obrázkov z prostého textu.
Vlaky patria k tým najbezpečnejším dopravným prostriedkom a denne nimi na Slovensku cestuje viac než 150-tisíc ľudí. O to, aby boli bezpečné, sa starajú aj najmodernejšie technológie, napríklad v podobe tzv. vlakových zabezpečovačov.
Na Slovensku pribúdajú elektromobily oveľa pomalšie ako v západnej či severnej Európe. Experti však tvrdia, že vzhľadom na počet elektrických vozidiel, ktoré dnes jazdia po našich cestách, je počet nabíjacích stojanov dostatočný. Nájdeme ich prakticky v každom väčšom nákupnom centre alebo v rámci niektorých klasických čerpacích staníc či odpočívadiel.
Energetická spotreba budov dnes predstavuje jeden z najväčších environmentálnych a ekonomických problémov. Podľa dostupných údajov sú práve budovy zodpovedné až za 30 % celkovej globálnej spotreby energie, pričom ich podiel na spotrebe elektriny dosahuje dokonca viac ako 55 %.