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

Trump nařídil úřadům ukončit využívání AI od Anthropicu

Americký prezident Donald Trump nařídil federálním úřadům postupně ukončit využívání technologií umělé inteligence (AI) od firmy Anthropic. Učinil tak poté, co společnost odmítla ustoupit americkému ministerstvu obrany ve sporu o bezpečnost využívání AI pro vojenské účely. Americké ministerstvo obrany podotklo, že pokud firma nepřistoupí na jeho žádost, bude považována za „riziko pro dodavatelský řetězec“ a riskuje ztrátu státní zakázky v hodnotě 200 milionů dolarů (4,1 miliardy korun).
včeraAktualizovánopřed 10 hhodinami

Čeští vědci jako první popsali na Marsu masivní výboj připomínající blesk

Čeští vědci ukázali, že v atmosféře Marsu dochází k elektrickým výbojům podobným bleskům. Čtyřčlennému výzkumnému týmu z Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy a Ústavu fyziky atmosféry Akademie věd ČR se to povedlo zjistit na základě měření americké sondy Maven.
před 14 hhodinami

Mise Artemis III na Měsíci nepřistane, oznámil šéf NASA

Na páteční tiskové konferenci oznámil ředitel americké vesmírné agentury NASA Jared Isaacman, že se odkládá pokus o přistání lidské posádky na Měsíci. Původně ji měla mít za úkol mise Artemis III, podle Isaacmana to ale má teď provést až Artemis IV.
před 17 hhodinami

Poznamenat to může i výstražné služby, říká k hrozbě propouštění v ČHMÚ ředitel Rieder

Český hydrometeorologický ústav (ČHMÚ) má v rámci plánovaných vládních úspor podle informací Českého rozhlasu propustit 37 zaměstnanců. V rozhovoru pro Českou televizi varoval jeho ředitel Mark Rieder před následky, které by se projevily i v tak důležitých oblastech, jako jsou výstrahy na jevy, které způsobují stomiliardové škody.
před 20 hhodinami

Rudý příliv zabíjí v Jižní Africe korýše

Přemnožené mikroskopické mořské řasy zaplavily oceán u západního pobřeží Jihoafrické republiky. Jev známý jako rudý příliv způsobuje hromadný úhyn korýšů a dalších mořských živočichů, informovala agentura AP.
před 22 hhodinami

Snímek rypouších mláďat vyhrál soutěž podvodních fotografií

Porota britské fotografické soutěže Underwater Photographer of the Year, která se koná od roku 1965, vyhlásila letošní vítěze. Je specializovaná na hledání nejlepších snímků, které vznikly pod vodní hladinou. Celkovým vítězem se stal snímek dvojice rypouších mláďat od Mattyho Smithe.
před 23 hhodinami

Ptačí chřipka zabíjí stovky čápů ve Španělsku. Teď začíná jejich migrace do Česka

Ptačí chřipka trápí nejen velkochovy drůbeže a zvířata v zoologických zahradách, ale zejména divoce žijící ptáky. Španělští ornitologové v minulých týdnech zaznamenali obrovské úhyny u čápů – a to právě v době, kdy nastává pravidelná migrace tohoto druhu do střední Evropy, včetně České republiky.
včera v 07:35

Obětí komunistických procesů se stal i americký novinář. Byl cennou trofejí

Píka, Horáková, Slánský – oběti vykonstruovaných politických procesů z 50. let. Češi, politici, odbojáři. Před zmanipulovaný soud se tehdy v Praze dostal ale i americký občan – novinář William Nathan Oatis. Snažil se zjistit pravdu o nepohodlných politicích i duchovních, kteří začali záhadně „mizet“ a objevovali se pak právě ve vykonstruovaných procesech. Soud s Oatisem a jeho spolupracovníky se v pátek rozhodli rekonstruovat studenti v rámci festivalu Mene Tekel.
včera v 06:00
Načítání...