Čeští vědci popsali příčinu havárií britských jaderných elektráren. Je jí entropie

Když Britové vyšetřovali několik havárií jaderných elektráren, které se v zemi staly ve druhé polovině dvacátého století, domnívali se, že jde o konstrukční vady. Nový výzkum českých vědců ale ukazuje, že problém byl hlubší, ležel až v jádru hmoty.

Vědecký tým z Akademie věd ČR a Masarykovy univerzity hlásí zásadní přínos do výzkumu hromadění nečistot na rozhraní mezi krystaly. Tento jev může sice znít velmi „teoreticky“, ale ve skutečnosti měl výrazný reálný dopad. Na začátku druhé poloviny dvacátého století totiž způsobil sérii havárií v jaderných elektrárnách ve Velké Británii.

Nejznámější byly dvě. Roku 1957 došlo k havárii v jaderné elektrárně Windscale určené pro vojenské účely. Požár v jednom z reaktorů způsobil únik radioaktivního materiálu, což vedlo ke znečištění oblasti. Podobná nehoda postihla jaderný reaktor Calder Hall, během jehož provozu se našly problémy s konstrukcí a materiály, které nebyly ideální pro dlouhodobý provoz takového zařízení.

Studie českých vědců fenomén nejen popisuje, ale také otevírá nové možnosti, jak podobným problémům v budoucnosti předcházet: například vývojem odolnějších slitin a nových technologických procesů jejich výroby.

Ocelová tyč se zviditelněnými jednotlivými krystaly
Zdroj: FZU/René Volfík

Katastrofální selhání ocelových turbín v jaderných elektrárnách je jen jedním z příkladů, kdy selhává soudržnost materiálu – i když je zdaleka nejviditelnější a současně potenciálně nejničivější. Destrukce turbín v tomto případě nebyla následkem problémů vlastního provozu jaderné elektrárny, ale příčinou bylo hromadění fosforu na rozhraních mezi krystaly kovu. Tomuto fenoménu se odborně říká segregace.

Vyřešení rozporu

Segregaci nečistot zkoumají vědci na celém světě po desetiletí jak experimentálně, tak teoreticky a v poslední době také pomocí umělé inteligence. Přesto se experimentální výsledky a teoretická data málokdy shodují. Čeští vědci teď odhalili podstatu tohoto záhadného rozporu – zásadní roli totiž hraje entropie, kterou dříve vědci v teoretických výpočtech často opomíjeli.

„Článek zahajuje novou etapu ve studiu segregace nečistot na hranicích zrn v materiálech. S kolegou jsme totiž prokázali, že bez zahrnutí entropie nelze naměřeným datům dobře porozumět a že na entropii opravdu záleží. Současně se mi podařilo předpovědět nový typ segregace příměsí na hranicích zrn, který je zcela řízen entropií,“ vysvětluje Pavel Lejček z Fyzikálního ústavu AV ČR.

Entropie je termodynamická veličina, která popisuje míru neuspořádanosti materiálu. Liší se proto u strukturně uspořádaného krystalu a u méně strukturně uspořádaných oblastí, jako jsou hranice zrn v materiálu. Entropie je vedle energie důležitou charakteristikou segregace příměsí na hranicích zrn. Nelze ji tedy považovat jen za „matematický artefakt“, jak se často objevuje v odborné literatuře. 

Co nejlepší znalost chování materiálů, například oceli, včetně všech typů segregace příměsí na hranicích zrn může podle autorů studie výrazně pomoci nejen k vývoji nových materiálů odolných vůči mezikrystalové křehkosti, ale i k tomu, aby byly nanokrystalické materiály, které mají velkou perspektivu pro konstrukce, více stabilní při vysokých teplotách.

„Výzkum zahajuje jeden z důležitých trendů v této oblasti, přitom stojí zcela na výsledcích české vědy,“ dodává spoluautor studie Mojmír Šob z Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity.

Výběr redakce

Aktuálně z rubriky Věda

Schránku s pokladem našli mezi kameny, teď si turisté rozdělí štědré nálezné

Královéhradecký kraj vyplatí 11,7 milionu korun dvěma turistům, kteří loni nedaleko Dvora Králové nad Labem na úbočí kopce Zvičina našli zlatý poklad. Téměř šest set mincí a šperků vážilo přes pět kilogramů, podle dosavadních zjištění zlato někdo do země ukryl zřejmě v období druhé světové války. Nález zpracovávají konzervátoři, koncem roku si ho bude moci prohlédnout veřejnost. Podle odhadů jsou v tuzemsku celkem až desetitisíce amatérských hledačů, s nimiž spolupracují i profesionálové.
před 3 hhodinami

USA nechaly přivřít „oko NATO na obloze“ pro Blízký východ

Přední americká firma Planet Labs zabývající se satelitními snímky na žádost Washingtonu omezila na neurčito přístup k fotografiím z Íránu a velké části Blízkého východu. Opatření ztěžuje práci humanitárním skupinám a novinářům, kteří se snaží ověřovat informace na místě. Určitou míru kontroly naznačily i další americké společnosti. USA už dekády omezují snímky z Izraele a palestinských území.
před 16 hhodinami

Do roku 2050 budou mít metabolické onemocnění jater téměř dvě miliardy lidí, uvádí studie

Onemocnění jater spojené s poruchou metabolismu (MASLD), při němž se v játrech hromadí tuk, bylo diagnostikováno u 1,3 miliardy lidí. Studie zveřejněná ve vědeckém časopise The Lancet uvádí, že do roku 2050 bude metabolickými onemocněními jater postiženo 1,8 miliardy lidí, což představuje nárůst o 42 procent oproti roku 2023.
před 16 hhodinami

Pravěké ženy jedly mnohem méně masa než muži. Vědci zkoumají proč

Nový výzkum poprvé popsal na velkém vzorku kostí pravěkých Evropanů, jak zásadní byl rozdíl v konzumaci masa mezi muži a ženami, přičemž archeologové prozkoumali dobu deseti tisíc let.
před 21 hhodinami

Při několika vlnách veder už padaly podle vědců hranice smrtelného horka

Vědci nedávno překlasifikovali hranice smrtícího horka. Podle nich už byly splněny podmínky považované za smrtelné horko, které zranitelní lidé jen obtížně přežívají, rovnou v několika nedávných vlnách veder.
před 22 hhodinami

Čína se potýká s virem, který útočí na zrak. Na lidi se přenáší od mořských tvorů

Čína už několik let zaznamenává zvýšené množství podivných očních infekcí. Teď vědci popsali příčinu této choroby. Způsobuje ji virus, který se na lidi přenáší od mořských tvorů, s nimiž lidé přicházejí do styku.
13. 4. 2026

Žena trpěla třemi nevyléčitelnými nemocemi. Jedna genová terapie ji zbavila všech

Nevyléčitelně nemocná pacientka měla tři nemoci, jejichž kombinace znemožňovala léčbu. Přípravek proti jedné z nich totiž okamžitě zhoršoval průběh obou ostatních. Vědci tak u ní vyzkoušeli experimentální terapii CAR-T, která zabrala během pouhých několika týdnů.
13. 4. 2026

KGB, petro-rubl a Potěmkinovy reaktory. Historik vysvětluje příčiny katastrofy v Černobylu

Před čtyřiceti lety došlo do té doby v nepříliš známém městě k nehodě. Jedna noc, jeden reaktor a jedno jméno – Černobyl. Tato událost navždy změnila pohled na jadernou energii. V seriálu ČT24 tuto událost připomínáme – ale nejen jako příběh samotné katastrofy, ale pokud možno v co nejširším kontextu.
13. 4. 2026
Načítání...