Čtvrtý blok Jaderné elektrárny Bělojarsk v ruské oblasti Sverdlovsk byl po odstávce opět spuštěn. Poprvé bylo do aktivní zóny reaktoru umístěno sériově vyrobené palivu typu <a href="https://oenergetice.cz/technologie/mox-palivo-ze-smesi-oxidu">MOX</a>. Do roku 2021 by měl být <a href="https://oenergetice.cz/elektrina/reaktory-4-generace-rychle-fnr-a-dalsi">reaktor na rychlé neutrony (FNR)</a> provozován výhradně se sériovými palivovými soubory MOX.
Reaktor Bělojarsk 4 byl nejprve provozován se smíšenou palivovou vsázkou obsahující jak uranové, tak MOX palivo. Uranové palivové soubory byly vyráběny závodem Elemash, který je hlavním výrobním zařízením palivové společnosti TVEL ve městě Elektrostal, oblíž Moskvy. Experimentální palivo MOX vyráběl Výzkumný institut atomových reaktorů v ruském Dimitrovgradě v Uljanovské oblasti.
<figure id="attachment_27008" class="wp-caption alignnone" style="width: 525px;"><img class="size-large wp-image-27008" src="https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2016/08/BN-800_2-1024x986.png" sizes="(max-width: 525px) 100vw, 525px" srcset="https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2016/08/BN-800_2-1024x986.png 1024w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2016/08/BN-800_2-512x493.png 512w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2016/08/BN-800_2-768x739.png 768w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2016/08/BN-800_2-725x698.png 725w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2016/08/BN-800_2-800x770.png 800w" alt="" width="525" height="506" /><figcaption class="wp-caption-text">Reaktor BN-800; Zdroj: Rosatom</figcaption></figure>
<h2>Prvních 18 sériově vyrobených souborů MOX</h2>
Pracovníci nyní zavezli 18 palivových souborů MOX, vyrobených Těžebním a chemickým kombinátem (MCC) v Železnogorsku uvnitř regionu Krasnojarsk, do aktivní zóny reaktoru. Výrobní linka, umístěná v dole 200 metrů pod zemským povrchem, byla vybudována jako součást ruského projektu „Proryv“ (Průlom) zaměřeného na uzavřený palivový cyklus.
Cílem projektu je eliminovat radioaktivní odpad vzniklý provozem jaderné elektrárny. Zařízení dokončilo provozní testy ve výzkumném reaktoru s oběma druhy palivových souborů pro reaktor BN-800 v srpnu 2015. Sériová výroba palivových souborů MOX začala v MCC koncem roku 2018. Základ technologie pro výrobu palivových pelet MOX byl vyvinut AA Bochvarovým výzkumným institutem anorganických materiálů, který je dceřinou společností TVELu.
Palivové pelety jsou vyrobeny z nashromážděné směsi oxidů ochuzeného uranu ze zařízení TVELu a oxidů plutonia získaných při procesu přepracování použitého jaderného paliva.
<figure id="attachment_80636" class="wp-caption alignnone" style="width: 730px;"><img class="size-full wp-image-80636" src="https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2020/01/Fuel-assembly.jpg" sizes="(max-width: 730px) 100vw, 730px" srcset="https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2020/01/Fuel-assembly.jpg 730w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2020/01/Fuel-assembly-512x288.jpg 512w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2020/01/Fuel-assembly-725x407.jpg 725w" alt="" width="730" height="410" /><figcaption class="wp-caption-text">Palivový soubor typu MOX pro FNR; Zdroj: Rosatom</figcaption></figure>
<h2>Do konce roku 2021 kompletní MOX vsázka</h2>
Provozovatel elektrárny, společnost Rosenergoatom, a TVEL plánují v tomto roce zavézt další vsázku s celkem 180 sériovými palivovými soubory MOX do reaktoru BN-800. Ruská státní jaderná společnost Rosatom se zavázala nahradit všechny zbývající uranové palivové soubory v aktivní zóně BN-800 do konce roku 2021.
<figure id="attachment_46683" class="wp-caption alignnone" style="width: 600px;"><img class="size-full wp-image-46683" src="https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2018/01/11rychly-sodikem-chlazeny-reaktor-bn-800-je-druhy-takovy-v-belojarske-jaderne-elektrarne.jpeg" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px" srcset="https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2018/01/11rychly-sodikem-chlazeny-reaktor-bn-800-je-druhy-takovy-v-belojarske-jaderne-elektrarne.jpeg 600w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2018/01/11rychly-sodikem-chlazeny-reaktor-bn-800-je-druhy-takovy-v-belojarske-jaderne-elektrarne-512x341.jpeg 512w" alt="Rychlý sodíkem chlazený reaktor BN-800 je druhý takový v Bělojarské jaderné elektrárně (zdroj Rosenergoato)." width="600" height="400" /><figcaption class="wp-caption-text">Rychlý sodíkem chlazený reaktor BN-800; Zdroj: Rosenergoatom</figcaption></figure>
<blockquote>„Strategie Rosatomu je zaměřena na dvousložkový jaderně-energetický systém s reaktory jak na tepelné neutrony, tak reaktory na rychlé neutrony, a také uzavřený palivový cyklus, který může vyřešit řadu velmi důležitých úkolů jaderné energetiky,“ řekl Vitaly Khadeev, viceprezident pro vývoj technologií průmyslových zařízení pro uzavřený palivový cyklus ve společnosti TVEL. „Zaprvé by tento krok exponenciálně ušetřil uran jako primární energetickou surovinu. Zadruhé by vedl k možnosti recyklace použitého jaderného paliva namísto skladování. A zatřetí znovu zapojujeme a využíváme v cyklu jaderného paliva vytěženou surovinu ochuzeného uranu a plutonia.“</blockquote>
<figure id="attachment_58011" class="wp-caption alignnone" style="width: 770px;"><img class="size-full wp-image-58011" src="https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2018/12/Uranium-mining-Kazachstan.jpg" sizes="(max-width: 767px) 89vw, (max-width: 1000px) 54vw, (max-width: 1071px) 543px, 580px" srcset="https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2018/12/Uranium-mining-Kazachstan.jpg 770w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2018/12/Uranium-mining-Kazachstan-120x77.jpg 120w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2018/12/Uranium-mining-Kazachstan-512x331.jpg 512w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2018/12/Uranium-mining-Kazachstan-768x497.jpg 768w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2018/12/Uranium-mining-Kazachstan-725x469.jpg 725w" alt="" width="770" height="498" /><figcaption class="wp-caption-text">Uran separovaný od odpadní horniny ve formě oxidu (U3O8) je základní surovinou při výrobě jaderného paliva. Známý je především pod názvem „žlutý koláč“</figcaption></figure>
<h2>Reaktor BN-800</h2>
Reaktor BN-800 byl vyveden na minimální kontrolovaný výkon (MKV) poprvé v červnu 2014 a start jeho komerčního provozu byl plánován na konec téhož roku. Nakonec ale v prosinci 2014 oznámil Rosenergoatom, provozovatel reaktoru, že hodlá ještě použité palivové soubory vylepšit.
Reaktorový blok byl opět přiveden na MKV v srpnu 2015 a znovu v listopadu 2015. Blok s výkonem 789 MWe byl poté připojen k energetické síti 10. prosince 2015 a jeho komerční provoz provozovatel zahájil 31. října 2016.
<figure id="attachment_13742" class="wp-caption alignnone" style="width: 604px;"><img class="size-full wp-image-13742" src="https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2015/12/vyvoj-reaktoru.png" sizes="(max-width: 604px) 100vw, 604px" srcset="https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2015/12/vyvoj-reaktoru.png 604w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2015/12/vyvoj-reaktoru-512x260.png 512w" alt="" width="604" height="307" /><figcaption class="wp-caption-text">Vývoj reaktorových generací, Zdroj: cez.cz</figcaption></figure>
Rychlé reaktory poháněné palivem MOX výrazně zvyšují účinnost palivového cyklu a mají vysokou důležitost v dlouhodobých ruských plánech v oblasti jaderné energetiky.

Jaderné elektrárny

První sériově vyrobená vsázka paliva MOX byla zavezena do reaktoru BN-800

Radiační testy dvou palivových souborů obsahujících pelety ze směsi oxidů thoria a plutonia míří do norského výzkumného reaktoru Halden. Thor Energy, společnost která vede vědecké konsorcium, uvedla, že se nachází ve třetí fázi pětiletého programu testování palivových souborů založených na thoriu.
Thoriové MOX pelety (z angl. mixed oxide)  jsou vyráběny v laboratořích jaderných paliv, Institutu pro energetické technologie ve městě Kjeller, poblíž Osla. Thoriové pelety vyrábí firma Solvay. Tyto pelety jsou součástí dvou palivových souborů, které byly vloženy do výzkumného reaktoru Halden spolu s běžnými palivovými soubory obsahujícími uranové pelety.
Haldenský reaktor umožňuje kontinuální sběr dat za provozu, proto je plně vybaven pro testování palivových tyčí a souborů. Veškerá získaná data jsou nezbytná pro ověření, že použité palivo je bezpečné k použití v běžných energetických reaktorech.
<figure id="attachment_47839" style="width: 1024px" class="wp-caption aligncenter"><img class="wp-image-47839 size-large" src="http://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2018/02/Kontroll-rom-i-Halden-1024x681.jpg" alt="" width="1024" height="681" /><figcaption class="wp-caption-text">Řídicí místnost výzkumného reaktoru Halden, zdroj: Thor Energy</figcaption></figure>
Thoriové jaderné palivo je ve formě keramické matrice oxidu thoria. Pelety navíc obsahující 10% příměsi oxidu plutonia, který zastává funkci „koordinátora štěpení“. Varianta paliva MOX je v jaderném průmyslu několik let známá.
<blockquote>
„Toto je poprvé, kdy byl vyroben průmyslový typ thoriových MOX pelet a ozářením spuštěna štěpná reakce se zaměřením na průmyslové použití,“ uvedla ve svém úterním prohlášení společnost Thor Energy.
</blockquote>
Thoriový MOX má ale ve srovnání s uranovým MOXem, který se již v některých jaderných reaktorech používá, určité výhody. Slibuje například vyšší provozní bezpečnost díky lepší tepelné vodivosti a vyšší teplotě tavení. Při provozu nedochází k tvorbě nových izotopů plutonia, což může být v řadě případů výhodné. Thor Energy tvrdí, že thorium-plutoniové palivo představuje novou alternativu k využití zásob vojenského i civilního plutonia.
<figure id="attachment_47840" style="width: 300px" class="wp-caption alignleft"><img class="wp-image-47840 size-full" src="http://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2018/02/Rig-close-up.jpg" alt="" width="300" height="451" /><figcaption class="wp-caption-text">Detailní pohled na zkušební palivový proutek, zdroj: Thor Energy.</figcaption></figure>
První vzorky thoriového paliva byly zavezeny do reaktoru Halden v dubnu 2013. Druhá zavážka paliva proběhla v prosinci 2015.
Øystein Asphjell, generální ředitel Thor Energy uvedl: „Strávili jsme posledních pět let vývojem palivové směsi a rozvojem schopnosti úspěšně produkovat tyto palivové pelety. Tímto zavezením paliva do výzkumného reaktoru Halden jsme dosáli významného milníku a jde o důležitý odrazový můstek pro budoucí schválení paliva pro komerční využití ve stávajících lehkovodních reaktorech. Věříme, že tento krok bude reprezentovat budoucí fázi vývoje thoriového paliva, které přispěje k dlouhodobé udržitelnosti jaderné energetiky.“
Konsorcium The Thorium Irradiation bylo založeno v roce 2011 pod vedením společnosti Thor Energy. Na projektu se dále podílí IFE, Westinghouse, finský Fortum, britské Národní laboratoře jaderného výzkumu, Evropské společné výzkumné centrum v německém Karlsruhe, korejský Institut výzkumu atomové energie a další partneři konsorcia.
Zdroj úvodní fotografie: Thor Energy

V Norsku začala třetí fáze testování thoriového jaderného paliva MOX

Plutonium je již mnoho let součástí jaderně-energetických strategií v mnoha zemích, ale vědci neustále odkrývají nová tajemství na pozadí tohoto složitého prvku a nacházejí nové možnosti jak pomocí těžších prvků „vyčistit“ jaderných odpad.
Nový výzkum profesora Thomase Albrecht-Schmitta z Floridské státní univerzity <a href="https://news.fsu.edu/news/science-technology/2017/05/08/new-plutonium-discovery-lights-way-fsu-chemistry-professors-work-clean-nuclear-waste/" target="_blank">ukazuje, že se plutonium nechová přesně tak, jak se vědci dosud domnívali</a>. Nálezy pomohou v úsilí celého jeho týmu, vyvinout technologií na likvidaci jaderného odpadu.
Albrecht-Schmitt a jeho tým výzkumníků studovali plutonium – prvek označován v periodické tabulce prvků „Pu“ – již více než dvacet let, aby pochopili, jak se chemicky chová a jak se liší od lehčích prvků jako železo, či nikl. K jejich překvapení se plutoniová organická sloučenina, kterou jeho tým syntetizoval v laboratoři, chovala stejně jako sloučeniny vytvořené s lehčími prvky.
„Co činí objev tak zajímavým je materiál – spíše než, že by byl velice složitý nebo exotický – je jeho struktura opravdu velmi jednoduchá,“ říká Albrecht-Schmitt. „Vaše představivost šílí a vy si říkáte Wow!, mohu udělat takovou sloučeninu s mnoha odlišnými typy těžkých prvků. Využít například ostatní těžké prvky jako je uran nebo třeba berkelium.“

Tým pozoroval, že elektrony neustále cestují dozadu a dopředu mezi dvěma odlišnými plutoniovými ionty. Pohyb elektronů mezi dvěma pozitivními ionty je činnost, která se obvykle děje mezi ionty lehkých prvků jako železo, což je důvod, proč jsou lehčí prvky častěji využívány v biologii pro dosažení chemických reakcí.
Tým Albrecht-Schmitta si okamžitě uvědomil, že se s těmito sloučeninami, které vyrobili v laboratoři, děje něco unikátního, jednoduše kvůli jejich barvě.
<h2 style="text-align: justify">Barevně zářící plutonium</h2>
<blockquote>
&#8222;Plutonium vytváří divoce pulzující barvy. Dokáže být fialové, zářit krásnými odstíny růžové, nebo nabývat velmi temné černomodré. Tato sloučenina je hnědá, jako nádherná tabulka tmavé čokolády. Když jsme uviděli tuto barvu, věděli jsme, že se tu děje něco elektronicky neobvyklého,&#8220; tvrdí Albrecht-Schmitt.
</blockquote>
Práce Albrecht-Schmitta je součástí jeho celkové laboratorní „mise“ pro lepší pochopení těžkých prvků na okraji periodické tabulky. Minulý rok obdržel od Amerického ministerstva energetiky, 10 miliónů dolarů pro vytvoření nového výzkumného centra Energy Frontier, které se zaměří na urychlení vědeckého úsilí pro likvidaci jaderného odpadu.
Aby bylo možné vyvinout materiály, které dokáží zachytit (a uvěznit) plutonium, musíte nejdříve pochopit elektronické vlastnosti plutonia na té nejzákladnější úrovni,“ uvádí Albrecht-Schmitt. „Takže to znamená vytvářet velmi jednoduché sloučeniny, jejichž vlastnosti jsou detailně charakterizovány a pochopit experimentálně i teoreticky všechny jevy, které pozorujete.“
Albrecht-Schmitt a jeho výzkumný tým provádí podobnou práci i na sloučeninách prvků Kalifornia a Berkelia, které patří mezi nejtěžší prvky, se kterými lze pracovat v radiologické laboratoři.
Zdroj úvodní fotografie: Florida State University

Rychlé zprávy

Nový objev zářícího plutonia otevírá cestu k likvidaci jaderného odpadu

Geologické úložiště amerického ministerstva energetiky Waste Isolation Pilot Plant (WIPP) bylo po skoro třech letech opět uvedeno do provozu. Jeho provoz byl pozastaven kvůli poškození jednoho z kontejneru s radioaktivním odpadem.
<a href="https://en.wikipedia.org/wiki/Waste_Isolation_Pilot_Plant">Waste Isolation Pilot Plant </a>(WIPP) bylo uvedeno do provozu roku 1999 jako jediné americké úložiště transuranového odpadu, pocházejícího z amerického vojenského programu. Do podzemního solného masivu je ve speciálních kontejnerech ukládán odpad, jako je oblečení, nástroje, nebo půda, kontaminovaná plutoniem a jinými uměle vytvořenými radionuklidy.
K odstavení WIPP došlo v roce 2014 v reakci na dva na sobě nezávislé incidenty v tomto zařízení. Poprvé došlo k dočasnému uzavření 5. února po požáru přepravního vozíku používaného v podzemním úložišti. Devět dní na to bylo detekováno poškození jedné nádoby s radioaktivním odpadem s následnou exotermní reakcí v organickém absorpčním materiálu nádoby. Následovalo odstavení zařízení.
<h2>Provoz měl být obnoven již před rokem</h2>
Celou situaci začalo prověřovat americké ministerstvo energetiky. Podle odhadů z října roku 2014 měl být po sérii rekonstrukcí provoz obnoven již na začátku roku 2016. Po tuto dobu musela všechna zařízení produkující transuranový radioaktivní odpad skladovat tento odpad přímo ve svých areálech. V průběhu rekonstrukce byla zjištěna nutnost obnovy některých systémů, například vzduchotechniky, ve větším rozsahu než se předpokládalo, a proto došlo k prodloužení doby odstávky.
První odpad byl nově do lokality uložen 4. ledna letošního roku. Oficiální znovu otevření zařízení se poté konalo 9. ledna za přítomnosti amerického ministra energetiky Ernesta Monize a guvernérky Nového Mexika Sasan Martinézové.
<blockquote>
„Ministerstvo zůstává připraveno zajistit bezpečné a zodpovědné odstranění tohoto dědictví studené války. S pokračující spoluprací našich partnerů a státu Nové Mexiko bude WIPP moci dosáhnout našeho cíle,“ <a href="http://www.wipp.energy.gov/wipprecovery/recovery.html">americký ministr energetiky Ernest Moniz</a>.
</blockquote>
zdroj úvodní fotografie: <a href="https://www.flickr.com/photos/departmentofenergy/">energy.gov</a>

Americké jaderné úložiště WIPP bylo po třech letech znovu zprovozněno

Družicím vyslaným do dalekého vesmíru často trvá až desítky let, než dorazí na místo, které je cílem jejich mise. Jak zajistit energii, aby vůbec byly schopné získat cenná data a odeslat je zpět na zem z míst, kde je sluneční záření příliš slabé a kam je dopravení těžkých technologií jako jaderných reaktorů příliš energeticky náročné? Technologie musí navíc splňovat další kritéria, např. bezúdržbovost, jinak řečeno musí obsahovat co nejmenší počet pohyblivých částic, které by se mohly stát předmětem poruchy vlivem opotřebení či otřesů během vzletu a přistání.
Odpovědí na tuto otázku je RTG – radioizotopový termoelektrický generátor. Jedná se o kovovou trubici o délce zhruba půl metru s průměrem okolo 40 cm. Uvnitř se nachází zdroj tepla obklopený termočlánky. Vše je následně opatřeno několika vrstvami ochranného pouzdra. Toto zařízení je schopné zajistit elektřinu i teplo pro sondy či výzkumná vozítka až na desítky let.
<figure id="attachment_6139" style="width: 750px" class="wp-caption aligncenter"><img class="wp-image-6139 size-full" src="http://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2015/07/SpacePowerSources.jpg" alt="Různé zdroje napájení pro různé úrovně výkonu a různou dobu. Zdroj: Dr. Alan Waltar" width="750" height="474" /><figcaption class="wp-caption-text">Různé zdroje napájení pro různé úrovně výkonu a různou dobu. Zdroj: Dr. Alan Waltar</figcaption></figure>
<h2>Palivo</h2>
Palivem pro RTG je nestabilní izotop určitého prvku (například <a href="https://cs.wikipedia.org/wiki/Plutonium">plutonia-238</a>), který se díky své nestabilitě samovolně mění prostřednictvím jedné z přeměn  α, β nebo γ, jinými slovy je radioaktivní. RTG je tedy řazen mezi alternativní jaderné zdroje.
Nejvhodnější je radioizotop s poločasem rozpadu v řádu desítek let a přeměnou α, která dobře přenáší energii a jejíž záření je velmi snadné stínit (postačí např. list papíru). Kinetická energie částic se u tohoto typu přeměny zcela přemění v tepelnou, díky čemuž nejsou termočlánky vystaveny nežádoucímu degradačnímu vlivu a obsluha zdravotním rizikům.
Nejčastěji se využívá izotopu plutonia-238, který má poločas rozpadu 87,7 roku a je zdrojem silného α záření. Při něm jsou emitovány jádra helia, což je doprovázeno uvolněním vazebné energie o velikosti 5,6 MeV (8,97∙E-13 J). U MMRTG (Multi Mission RTG), využitého ve výzkumném vozítku Curiosity vyslaném na Mars, bylo využito 4,8 kg PuO2, které emituje 2,7∙E15 jader helia za sekundu. Energie, kterou je plutonium schopno dodávat klesá zhruba o 5 % každé 4 roky.
<figure id="attachment_6133" style="width: 512px" class="wp-caption aligncenter"><img class="wp-image-6133 size-medium" src="http://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2015/07/Radioisotope_thermoelectric_generator_plutonium_pellet-512x403.jpg" alt="Peleta 238PuO2, využívaná v RTG. Autor: Deglr6328" width="512" height="403" /><figcaption class="wp-caption-text">Peleta 238PuO2, využívaná v RTG. Autor: Deglr6328</figcaption></figure>
Plutonium ve formě granulovaného oxidu plutoničitého (238PuO2) je slisováno do velkých tablet ve tvaru válce, které jsou následně zahřátím na vysokou teplotu slinuty do materiálu podobného keramice. Pro zajištění maximální bezpečnosti a co možná nejlepších podmínek pro vedení tepla jsou bloky opatřeny kovovým pouzdrem z velice pevného kovu (obvykle iridia) a tepelnou ochranou z uhlíkového laminátu. Takto upravené palivo je označováno zkratkou GPHS – General Purpose Heat Source, neboli univerzální tepelný zdroj.
<figure id="attachment_10688" style="width: 1024px" class="wp-caption aligncenter"><img class="wp-image-10688 size-full" src="http://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2015/10/GPHS.jpg" alt="GPHS" width="1024" height="436" /><figcaption class="wp-caption-text">Složení GPHS modulu. Zdroj: NASA</figcaption></figure>
<h2>Princip funkce radioizotopového termoelektrického generátoru</h2>
Přeměnou jednotlivých jader izotopu se uvolňuje energie ve formě kinetické energie emitovaných částic. Tyto částice následně narážejí do teplonosného materiálu, kde svoji kinetickou energii přeměňují na teplo. K přeměně tepelné energie na elektrickou dochází v polovodičových termočláncích (např. ze slitiny křemíku a germania), tato přeměna je možná na základě tzv. Seebeckova jevu.
Seebeckův jev byl objeven již v roce 1821 a popisuje vznik napětí v obvodu složeném ze dvou vodičů, případně polovodičů, za předpokladu různé teploty v jejich spoji. Toto napětí je nazýváno termoelektrické a je dáno rozdílem kontaktních napětí vznikajících na spojích daných kovů.
<figure id="attachment_10692" style="width: 345px" class="wp-caption aligncenter"><img class="wp-image-10692 size-full" src="http://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2015/10/Seeback_VUT-Brno.jpg" alt="Seeback_VUT Brno" width="345" height="146" /><figcaption class="wp-caption-text">Princip Seebeckova jevu. Zdroj: VUT Brno</figcaption></figure>
S vývojem polovodičových materiálů bylo zjištěno, že jsou oproti kovům a jejich slitinám pro tuto aplikaci vhodnější.
Přeměna tepla na elektřinu za pomoci termočlánků se vyznačuje nízkou účinností (5-7%), která je vyvážena vysokou spolehlivostí zařízení, jež je dána absencí jakýchkoliv pohyblivých částí. NASA udává, že RTG dodala jejím zařízením energii v součtu po více než 300 let a nikdy se nestalo, že by byť jediný termočlánek přestával vyrábět energii.  Maximální výkony RTG pro kosmické účely dosahovaly zhruba 300 We.
<h2>Konstrukce RTG</h2>
Topné elementy GPHS jsou vsazeny do středu RTG a následně obklopeny polovodičovými termočlánky, teplotní rozdíl na termočlánku je zajištěn kontaktem jeho jedné části s teplonosným materiálem, který obklopuje topné elementy, a připojením druhé části na chladič, jež je v podobě lopatek umístěn na vnější části RTG.
<figure id="attachment_10690" style="width: 647px" class="wp-caption aligncenter"><img class="wp-image-10690 size-full" src="http://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2015/10/MMRTG_schema.png" alt="MMRTG poskytující elektřinu a teplo Curiosity Roveru, který v roce 2006 dosedl na povrch Marsu. Zdroj: NASA " width="647" height="585" /><figcaption class="wp-caption-text">MMRTG poskytující elektřinu a teplo Curiosity Roveru, který v roce 2012 dosedl na povrch Marsu. Zdroj: NASA</figcaption></figure>

<h2>RTG v kosmu</h2>
<h3>Curiosity Rover (Mars, přistání 2012)</h3>
Výzkumné vozítko vyslané na Mars, kde vysoká prašnost znemožňuje funkci fotovoltaických článků, o čemž se NASA přesvědčila u předchozích modelů Spirit a Opportunity, které na Marsu přistály v roce 2004. Curiosity je vybaveno MMRTG o hmotnosti 44 kg, se 4,8 kg oxidu plutoničitého. Jeho výkon při dokončení dosahoval zhruba 110 We. MMRTG pro Curiosity zajišťuje jak elektřinu, tak i teplo prostřednictvím chladícího média zobrazeného v na schématu v předchozí kapitole.

<h3>New Horizons – kosmická sonda (vyslána 2006)</h3>
Sonda s cílem poskytnout informace o trpasličí planetě Pluto a jejích měsících, jejíž fotografie <a href="http://oenergetice.cz/technologie/elektroenergetika/plutonium-palivo-pohanejici-sondu-k-blizkemu-setkani-s-plutem/">dorazily v červenci tohoto roku</a>, po 9 letech letu o rychlosti téměř 58 000 km/h. Jedná se o nejrychlejší sondu, který kdy byla do vesmíru vyslána.
Na své palubě nese zhruba 10,9 kg pelet oxidu plutonia-238, které by měly zajistit provoz sondy po dalších deset let. RTG na palubě poskytuje napětí o velikosti 200 V a stejnosměrný proud 30 A.
<figure id="attachment_6132" style="width: 640px" class="wp-caption aligncenter"><img class="size-full wp-image-6132" src="http://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2015/07/New_Horizons-RTG.jpg" alt="V Kennedyho kosmickém středisku NASA jeřáb zvedá radioizotopový termoelektrický generátor (RTG), který bude instalován v kosmická sondě New Horizons v pozadí. Zdroj: NASA" width="640" height="963" /><figcaption class="wp-caption-text">V Kennedyho kosmickém středisku NASA jeřáb zvedá radioizotopový termoelektrický generátor (RTG), který bude instalován v kosmické sondě New Horizons (v pozadí). Zdroj: NASA</figcaption></figure>
<h3>RTG v dalších sondách</h3>
<ul>
<li>Pioneer 10 a 11 (1972) &#8211; zkoumání Jupiteru, Saturnu a vzdáleného vesmíru, RTG pracoval po vice než 20 let</li>
<li>Voyager 1 a 2 (1977) &#8211; průzkum Jupiteur, Saturnu, Uranu, Neptunu a jejich měsíců a poté i vzdáleného vesmíru</li>
<li>Galileo (1989) – podrobný průzkum Jupitera a jeho měsíce</li>
<li>Ulysses (1990) &#8211;  zkoumání Slunce, jako první sonda pořídila obrázky jeho severního a jižního pólu</li>
</ul>
Parametry RTG využitých při misích NASA jsou dostupné <a href="https://solarsystem.nasa.gov/rps/rtg.cfm">zde</a>.
<h2>Využití termických generátorů</h2>
V aplikacích mimo vesmír se experimentuje s využíváním termických generátorů (TG), ve kterých není využito radioaktivního paliva, ale jiného zdroje tepla (většinou se jedná o odpadní teplo, jiné využití nemá při dané účinnosti smysl).
<h3>TG v automobilovém průmyslu</h3>
Odpadní teplo v automobilech odchází skrze výfukové plyny a chladící soustavu. U zážehových motorů činí odpadní teplo ve výfukových plynech 30-50 % přivedeného tepla a chlazením 15-35 % u zážehových motorů je bez užitku ztraceno 25-40 % přivedeného tepla výfukovými plyny a 12-30 % chlazením.
První TG pro automobilový průmysl byl sestrojen v roce 1963, následný vývoj pokračoval až s objevem levnějších a účinnějších materiálů. V roce 1988 byl na univerzitě v Karlsruhe sestrojen generátor pro Porsche 944, který při plném výkonu motoru dosahoval výkonu 58 We.
Jedny z posledních generátorů zkonstruovala automobilka BMW, generátor pro BMW X6 z roku 2011 dosahoval výkonu více než 600 We.
<h3>TG ve spalovacích zařízeních</h3>
Využití TG bylo také zkoumáno pro krytí vlastní spotřeby malých spalovacích zařízení z odpadního tepla, či přímo jako zdroj elektrické energie. V minulosti byly představeny generátory doplňující domovní kotle (výkon stovky We), spalovací zařízení na biomasu (desítky až stovky We) či v mikrokogeneračních jednotkách v kombinaci s palivovými články.
TG se zabývá například i Energetický ústav Fakulty strojního inženýrství VUT v Brně, kde testují experimentální generátory pro malá spalovací zařízení.

Elektřina

Radioizotopový termoelektrický generátor - tajemství energie v dalekém vesmíru

Planeta Pluto a sesterská planeta Charon byly poprvé zblízka spatřeny, když kosmická sonda NASA New Horizons proletěla minulý týden v jejich blízkosti. Sonda zachycuje fotografie Pluta a jeho měsíců a poskytuje fascinující poznatky o ledových horách trpasličí planety i její geologické aktivitě. S rychlostí okolo 58 000 km za hodinu se jedná o nejrychlejší sondu, která kdy byla do vesmíru vyslána.
Uskutečnění této mise bylo možné pouze díky radionuklidu plutonia-238, který je schopen nepřetržitě generovat energii daleko ve vesmíru, kde sluneční záření není dostatečně intenzivní, chemická energie je příliš těžká a kde baterie a palivové články nejsou schopny poskytovat elektřinu po dostatečně dlouhou dobu.
Když 19. ledna 2006 opustila naši planetu, nesla sonda na svojí palubě zhruba 10,9 kg pelet oxidu plutonia-238, radioaktivního izotopu, který se přirozeně rozkládá s poločasem rozpadu 87,7 let. O devět let později má sonda ještě dostatek plutonia na to, aby její přístroje mohly být v provozu dalších deset let.
&nbsp;
<h3>Radioizotopový termoelektrický generátor (RTG)</h3>
<figure id="attachment_6132" style="width: 450px" class="wp-caption aligncenter"><img class="wp-image-6132" src="http://oenergetice.cz/domains/oenergetice.cz/wp-content/uploads/2015/07/New_Horizons-RTG.jpg" alt="V Kennedyho kosmickém středisku NASA jeřáb zvedá radioizotopový termoelektrický generátor (RTG), který bude instalován v kosmická sondě New Horizons v pozadí. Zdroj: NASA" width="450" height="677" /><figcaption class="wp-caption-text">V Kennedyho kosmickém středisku NASA jeřáb zvedá radioizotopový termoelektrický generátor (RTG), který bude instalován v kosmická sondě New Horizons (v pozadí). Zdroj: NASA</figcaption></figure>
&nbsp;
Jak se plutonium rozkládá, uvolňuje velké množství tepelné energie. Pelety plutonia-238 jsou uzavřeny v <a href="https://cs.wikipedia.org/wiki/Radioizotopov%C3%BD_termoelektrick%C3%BD_gener%C3%A1tor">radioizotopovém termoelektrickém generátoru (RTG)</a>. Jinak řečeno, jsou uloženy v iridiu a grafitovém obalu a obklopeny termočlánky, které přeměňují teplo na elektřinu. RTG poskytuje napětí okolo 200 V a stejnosměrný proud o velikosti 30 A a napájí sedm vědeckých přístrojů, řízení sondy a komunikační systém.  Energie, kterou je schopno plutonium dodávat klesá pouze o zhruba 5 % každé 4 roky.
Využívané pro průzkum vesmíru od roku 1960, RTG jsou robustní a spolehlivé, neobsahují žádné pohyblivé části, které by se mohly opotřebovat nebo poškodit. Jejich odolnost z nich dělá perfektní kandidáty pro poskytování energie pro mise v dalekém vesmíru, jako je právě New Horizons.
<figure id="attachment_6133" style="width: 300px" class="wp-caption aligncenter"><img class="wp-image-6133 size-medium" src="http://oenergetice.cz/domains/oenergetice.cz/wp-content/uploads/2015/07/Radioisotope_thermoelectric_generator_plutonium_pellet-300x236.jpg" alt="Peleta oxidu plutonia-238, využitá v RTG pro misi Galileo. Počáteční výkon je 62 W. Peleta svítí červeně v důsledku tepla generovaného radioaktivním rozpadem (zejména α). Autor: Deglr6328" width="300" height="236" /><figcaption class="wp-caption-text">Peleta oxidu plutonia-238, využitá v RTG pro misi Galileo. Počáteční výkon je 62 W. Peleta svítí červeně v důsledku tepla generovaného radioaktivním rozpadem (zejména α). Autor: Deglr6328</figcaption></figure>
&nbsp;
Sonda nemá na své palubě žádné baterie pro akumulaci energie, výstup z RTG je předvídatelný a s proměnností zatížení se vypořádají kondenzátory a jističe. Sonda také využívá raketového paliva hydrazinu a hélia pro stabilizování a kontroly pozice a trajektorie.
&nbsp;
<h3>Jádro &#8211; zdroj energie vesmírných misí</h3>
&nbsp;
<figure id="attachment_6139" style="width: 500px" class="wp-caption aligncenter"><img class="wp-image-6139" src="http://oenergetice.cz/domains/oenergetice.cz/wp-content/uploads/2015/07/SpacePowerSources.jpg" alt="Tento graf zobrazuje různé zdroje napájení pro různé úrovně výkonu a dobu, po kterou je energie potřeba. Zdroj: Dr. Alan Waltar" width="500" height="316" /><figcaption class="wp-caption-text">Různé zdroje napájení pro různé úrovně výkonu a dobu, po kterou je energie potřeba. Zdroj: Dr. Alan Waltar</figcaption></figure>
New Horizons není první sondou vyslanou do vesmíru, která by využívala radioaktivní materiály pro získávání energie, i další důležité mise využívaly plutonia:
<ul>
<li>Pioneer 10 a 11, které byly vyslány v roce 1972 pro zkoumání Jupiteru, Saturnu a vzdáleného vesmíru</li>
<li>Voyager 1 a 2, vyslány v roce 1977, aby navštívily Jupiter, Saturn, Uran, Neptun a jejich měsíce a následně i vzdálený vesmír</li>
<li>Galileo (1989), který podrobně zkoumal Jupiter a jeho měsíce</li>
<li>Ulysses (1990), která zkoumala Slunce a jako první sonda pořídila obrázky  jeho severního a jižního pólu</li>
</ul>
Kromě radioaktivních izotopů bylo ve vesmíru využito i několik plnohodnotných jaderných reaktorů.
SNAP 10-A, vyslaný do vesmíru roku 1965 Spojenými státy, byl 45kW tepelný jaderný reaktor, využívající paliva UZrH, tedy kombinaci hydridu zirkonia a hydridu uranu. Byl v provozu 43 dní a produkoval výkon 590 W, než byl odstaven pro s reaktorem nesouvisející poruchu. Na oběžné dráze zůstane okolo 4 000 let.
V letech 1967 a 1988 měl Sovětský svaz na oběžné dráze kolem Země 33 malých reaktorů chlazených slitinou sodíku a draslíku, většinou se jednalo o rychlé množivé reaktory (FBR) pracující při vysoké teplotě a využívající obohacený karbid uranu jako paliva.
Pro budoucí lunární kolonie budou nejlepším zdrojem energie velké jaderné reaktory. Měsíc je totiž poměrně bohatý na izotop helium-3, který by byl ideálním palivem pro fúzní reaktory.
<figure id="attachment_6140" style="width: 500px" class="wp-caption aligncenter"><img class="wp-image-6140" src="http://oenergetice.cz/domains/oenergetice.cz/wp-content/uploads/2015/07/1437039822_pluton-001.jpg" alt="Detail oblasti v blízkosti rovníku Pluta, ukazující řadu mladých hor vysokých okolo 3 500 m nad povrchem ledové planety. Zdroj: NASA" width="500" height="356" /><figcaption class="wp-caption-text">Fotografie pořízena sondou New Horizons. Detail oblasti v blízkosti rovníku Pluta, ukazující řadu mladých hor tyčících se do výšky okolo 3 500 m nad povrch ledové planety. Zdroj: NASA</figcaption></figure>
Plutonium-238 nyní bude nadále pohánět sondu New Horizons při průletu <a href="https://www.google.com/url?sa=t&amp;rct=j&amp;q=&amp;esrc=s&amp;source=web&amp;cd=1&amp;cad=rja&amp;uact=8&amp;ved=0CCAQFjAAahUKEwiFm6iX-fHGAhVld3IKHQGKABA&amp;url=https%3A%2F%2Fcs.wikipedia.org%2Fwiki%2FKuiper%25C5%25AFv_p%25C3%25A1s&amp;ei=BjuxVYWAJ-XuyQOBlIKAAQ&amp;usg=AFQjCNGnVB3LhQc5kpfhPjjLSQiK81kbNg&amp;sig2=ju3W5n6aW_ES8b3s7FmEpw&amp;bvm=bv.98476267,d.bGQ">Krupierovým pásem</a>, seskupením tisíce malých částic, které pomalu obíhají kolem Slunce. V tomto pásu pravděpodobně vznikla trpasličí planeta Pluto předtím, než z něj byla vytažena gravitací Neptunu a dalších těles.
Úvodní fotografie: <a class="owner-name truncate" title="Go to Bernt Rostad's photostream" href="https://www.flickr.com/photos/brostad/">Bernt Rostad</a>