Skip to content

Jak získat energii z atomu?

„Tak, to by bylo,“ spíš pro sebe než pro své okolí podotkl odpoledne 2. prosince 1942 nenápadný muž s vysokým čelem. A skutečně bylo. Tím mužem byl totiž fyzik Enrico Fermi, který právě v prostorách chicagského fotbalového stadionu spustil první jaderný reaktor na světě.

Tepelný výkon reaktoru byl přitom spíše úsměvný, vždyť nebyl větší než u malé běžné žárovky. Ale o to v tu chvíli vůbec nešlo. Fermi dokázal z atomu získat energii. A lidstvo toho dne vstoupilo do jaderného věku.

Nebyla to však první řetězová reakce, kterou naše planeta zažila. Tu první však neměli na svědomí ani dávné civilizace, ani mimozemšťané, jak vášnivě tvrdívají vyznavači konspiračních teorií. Před dvěma miliardami let se v gabonské lokalitě Oklo sešly uran a voda v tak ideálním poměru, že zde mohla být zahájená samovolná štěpná reakce. Takže první reaktor na naší planetě vlastně dala dohromady příroda…

Kresba prvního jaderného reaktoru postaveného lidmi.

V prosinci roku 1938 dva němečtí vědci fyzik Otto Hahn (1879 – 1968) a jeho kolega chemik Fritz Strassmann (1902 – 1980) prováděli pokusy s bombardováním uranu pomocí neutronů. Navazovali v tomto ohledu na pokus již zmíněného italského vědce Enrico Fermiho (1901 – 1954). Hahn a Strassmann byli přesvědčeni, že při svém pokusu vytvoří nějaký těžší prvek. O to více je překvapilo, když jim v laboratoři vzniklo baryum. To je totiž o polovinu lehčí než uran…

Pro tehdejší vědu něco zcela nepředstavitelného. Hahn byl naprosto zmaten: „Uran se přece jen tak nemůže rozprsknout v baryum,“ píše v dopise své kolegyni Lise Meitnerové (1878 – 1968), která jako druhá žena v historii získala doktorát z fyziky, a kterou nacisté kvůli jejímu židovskému původu vyhnali z Německa.

Synovcem Lise Meitnerové byl další vědec Otto Robert Frisch (1904 – 1979). Společně na základě modelu atomu dánského fyzika Nielse Bohra (1885 – 1962) nadhodili myšlenku, že uran se nejspíše štěpí. V důsledku to znamená, že při štěpení vzniká ohromné množství energie. Dokonce 10 000 000krát více než při běžné chemické reakci. „Představa tak daleko jdoucího rozštěpení mi zatím připadá velmi obtížná, ale v jaderné fyzice jsme měli tolik překvapení, že člověk nemůže bez dalšího říkat: je to nemožné!“ píše Meitnerová. A 11. února 1939 publikuje článek o štěpení v prestižním časopise Nature: „Potvrzujeme, že uranové jádro přijímá neutrony, je extrémně nestabilní a rozpadá se štěpením.“

Výsledky experimentů nemohly nezaujmout už tehdy slavného Nielsa Bohra, laureáta Nobelovy ceny za fyziku v roce 1922. Během své cesty do USA v roce 1939 navštívil i Princetonskou univerzitu, která se stala útočištěm řady vědců, které ze své vlasti vyhnalo nacistické Německo, fašistická Itálie a další totalitní či autoritativní režimy v Evropě. Mezi nimi nechyběl ani Albert Einstein. Bohr s ním a s dalšími vědci probíral možnosti, co objev štěpení jádra může v praxi znamenat. A před očima se jim zjevila vize dosud nejničivější zbraně v dějinách, která je založená právě na štěpném materiálu.

Enrico Fermi

Výsledek je dnes známý. Závod ve výrobě jaderné zbraně nakonec vyhráli s pomocí mnoha evropských vědců, kteří uprchli před Hitlerem, Američané. V současnosti pak jaderné zbraně vlastní nejméně osm zemí (USA, Rusko, Británie, Francie, Čína, Indie, Pákistán a Severní Korea), přičemž se předpokládá, že jaderné hlavice má k dispozici i Izrael. Jaderná energie však nemusí nutně sloužit jen k ničení…

První reaktor vyrobený lidskýma rukama vznikl právě pod Fermiho taktovkou, Skládal se z grafitových bloků, do nichž byly zasunuty kapsle s uranem. Do mezer mezi bloky byly vpuštěny tyče potažené vrstvou kadmia. Tyto tyče měly za úkol kontrolovat intenzitu reakce. Reaktor o váze 450 tun nebyl nijak zvlášť zajištěn, kromě kadmiových bezpečnostních tyčí jej zakrývalo už jen dřevěné bednění.

Pohled do útrob jaderného reaktoru.

Onoho druhého prosince se reaktor měl po poledni konečně rozběhnout. Mladý fyzik George Weil začal na Fermiho pokyn pomalu vytahovat kadmiové tyče, čímž se štěpná reakce měla spustit. A skutečně, každým povytažením byly neutrony v reaktoru aktivnější. Napětí mezi padesátkou přítomných dorůstalo stejně jako reakce uvnitř reaktoru ke kritickým hodnotám. Když už se zdálo, že reakce bude zahájena, Fermi experiment zastavil. Všechny přítomné šokoval tím, že vyhlásil pauzu na oběd.

Když se Fermi i ostatní nasytili, pokus pokračoval. V 15:25 místního času se reaktor rozjel naplno. Vědci si připili vínem a do armádního ústředí dorazila šifra: „Italský mořeplavec přistál u nového světa,“ zaznělo z Chicaga. „Jací byli domorodci?“, vyzvídal průběh experimentu profesor chemie James Conant, který seděl na druhém konci telefonní linky. Odpověď jej potěšila: „Velmi přátelští,“ Z celé akce neexistuje jediný filmový záznam, ba ani fotografie. USA tehdy byly ve válce a projekt podléhal přísnému utajení. Jediné, co z historického okamžiku zbylo, je kresba, jejímž autorem byl jeden ze členů vědeckého týmu.

Kresba znázorňující spuštění první řízené jaderné reakce.

První využití jaderné energie k výrobě elektrické energie se experimentálně uskutečnilo 20. 12. 1951 v Národní reaktorové laboratoři ARCO v USA. Výkon reaktoru však byl natolik slabý, že ani nestačil pokrýt svou vlastní spotřebu.

Pramáti všech jaderných elektráren, které kdy dodávaly elektrický proud do sítě, byla spuštěna v roce 1954 v sovětském městě Obninsk ležícím asi 100 kilometrů jihozápadně od Moskvy. Obninská elektrárna však byla především výzkumným a testovacím zařízením. Za první skutečně komerční elektrárnu je však považována spíš Jaderná elektrárna Calder Hall ve Velké Británii. Další se objevily v USA, ve Francii a v dalších státech. V Československu byl první blok jaderné elektrárny Jaslovské Bohunice spuštěn v roce 1972.

 

 

Foto: wikipedia, pinterest
Právě v prodeji
Sdílej!
Komentáře
Další články z rubriky Věda a technika
Zobrazit více …