Sešli se náhodou v letadle. Možná změní jaderné elektrárny

Vy jste se s Radkem Škodou, vědcem z Českého institutu informatiky, do té doby opravdu neznali?

Ne, nikdy předtím jsme se neviděli. Já byla na cestě z konference v Londýně a náhodou jsme seděli vedle sebe v letadle. Zjistili jsme, že jsme oba Češi, oba z Prahy a oba pracujeme v podobném oboru. A protože v letadle musíte sedět, procházet se příliš nejde, číst se v tom špatném světle příliš nedá, dali jsme se do řeči. On se zabýval materiály pro jaderné reaktory a popisoval mi, jaké mají potíže s jejich korodováním a jak se po havárii ve Fukušimě hledá způsob, jak korozi zamezit. A já si uvědomila, že ve Fyzikálním ústavu máme relativně novou technologii, která umožňuje pokrýt povrch různých materiálů tenkou vrstvou polykrystalických diamantů. Tak jsme se dohodli, že i když to vypadá možná divně, zkusíme to. A ono to zafungovalo.

Jaké komplikace způsobuje koroze v jaderné energetice?

V jaderné elektrárně se energie získává z jaderného paliva, které obsahuje obohacený uran. Tato energie se používá k výrobě páry pro pohon turbíny s generátorem. Jaderné palivové články jsou vlastně trubky ze slitiny zirkonia, ve kterých jsou uloženy uranové pelety. V jaderném reaktoru tyto palivové články zahřívají vodu, vzniká pára, která putuje k vodní turbíně s generátorem, vytvářející elektrický proud. Jenže kovové trubky ve vodním prostředí korodují, ztrácejí životnost a v případě havarijních vysokých teplot může dojít k jejich rozpadu.

Kdyby palivové články nekorodovaly, nedošlo by roku 2011 k havárii ve Fukušimě?

Ve Fukušimě vypadlo v důsledku zemětřesení chlazení jednotlivých bloků. V přehřátých reaktorech pak došlo k velmi rychlé korozi povrchu palivových článků, čímž se uvolnilo příliš velké množství výbušného vodíku. Následný výbuch reaktoru pak uvolnil radioaktivní materiál do okolí. Od té doby se intenzivně hledají různé způsoby, jak maximálně ochránit povrch palivových článků proti korozi za havarijních teplot. Obecně platí, že snížení oxidace povrchu oddálí výbuch reaktoru, čímž dává obsluze elektrárny šanci zmírnit následky havarijního stavu. Pokud by byly povrchy palivových článků ošetřeny vhodnou antikorozní vrstvou, určitě by se zvýšila šance, že to nedopadne špatně.

V letadle jste Radkovi Škodovi řekla „Vypadá to možná divně, ale co kdybychom to zkusili“. V čem byla vaše metoda „divná“?

Všichni se soustředili na vrstvy z keramických či kovových materiálů. Takové, které nepropustí vodu. Můžete si to představit jako klasický nátěr, kterým natíráte zábradlí, aby se voda ke slitině nedostala. Jenže všechny měly jeden problém: při těch opravdu vysokých teplotách zirkoniová trubka mění objem a pevná vrstva na povrchu má tendenci praskat. V okamžiku, kdy taková trhlina vznikne, postupuje koroze kovové trubky pod prasklinou velmi rychle. O polykrystalických diamantech nikdo nepřemýšlel, protože rozhodně nejde o materiál pro vodu neprostupný.

Jak bychom si mohli takovou vrstvu polykrystalických diamantů představit?

Polykrystalické diamantové vrstvy se skládají z malých diamantových krystalků, mezi kterými jsou volné, většinou měkkým grafitem vyplněné prostory. Všichni nám říkali, že je to blbost, že je to přece jako materiál „děravé“. Jenže on se zde také při vysokých teplotách uvolňuje uhlík, který vstupuje do podkladového materiálu a mění jeho fyzikální a chemické vlastnosti, čímž omezí oxidaci kovové trubky. Je to úplně jiný postup než „přetření lakem“.

Jak dlouho od onoho náhodného setkání trvalo přivést novou myšlenku k životu?