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

Asi jsme našli kostru d'Artagnana, oznámili francouzští archeologové

Kostra nalezená při opravách kostela v Maastrichtu může patřit slavnému francouzskému mušketýrovi d'Artagnanovi, informovala agentura AFP s odkazem na místní média. Šlechtic, který se stal předobrazem pro titulní postavu románu Tři mušketýři spisovatele Alexandra Dumase staršího, zemřel v nizozemském městě před více než 350 lety.
včeraAktualizovánopřed 7 hhodinami

Rusko připravuje vlastní Starlink, využívat ho bude i armáda

Rusko připravuje vlastní satelitní internet. Společnost Bjuro 1440, která má projekt Rassvet na starosti, tento týden oznámila, že na oběžnou dráhu bylo vyneseno prvních šestnáct družic určených pro obdobu komunikačního systému Starlink společnosti SpaceX. Podle médií i expertů bude Moskva systém využívat i pro vojenské účely.
před 13 hhodinami

Brněnská botanická zahrada nasadila proti škůdcům dravá slunéčka

Botanická zahrada v Brně zahájila přechod na biologickou ochranu rostlin. Ve sklenících nově proti červcům nasadila dravá slunéčka, která škůdce aktivně vyhledávají a požírají. Důvodem změny je klesající účinnost chemických postřiků – červci si vůči nim postupně vytvořili odolnost.
před 15 hhodinami

Ultrazpracované potraviny poškozují plodnost, naznačuje výzkum

Čokoládové tyčinky, zmrzlina, slazené nápoje, sladké pečivo, chipsy, uzeniny, salámy, kuřecí nugetky – to všechno jsou takzvané ultrazpracované potraviny (UPF). Ty dnes tvoří v Evropě asi polovinu potravy a podle nové studie mohou mít vliv na početí i těhotenství. Souvisí nejen se sníženou plodností u mužů, ale také se zpomaleným růstem raných embryí a menšími žloutkovými váčky, které jsou pro raný embryonální vývoj nezbytné.
před 16 hhodinami

Vědci poprvé natočili, jak vorvaň dává hlavičku

Dospělý vorvaň může vážit až 52 tun. Když plnou rychlosti narazí do nějakého jiného tvora nebo objektu, může to být hodně bolestivé. O tomto chování vědci zatím slyšeli jen nepotvrzené historky, teď ho ale poprvé nafilmovali ve vysoké kvalitě.
před 18 hhodinami

Moře u Špicberků může stvořit bakterie vzdorující antibiotikům

Výzkum usazenin na dně u norského souostroví Špicberky odhalil obrovské množství mikroskopického života, včetně organismů s geny, které umožňují vznik i přenos odolnosti proti většině známých antibiotik.
před 20 hhodinami

Sítě místo spánku. Studie zkoumala, jak se u dětí zvyšuje pravděpodobnost budoucí deprese

V poslední době rychle přibývá výzkumů, které popisují, jaký vliv mají sociální sítě na děti. Další kamínek do mozaiky poznání tohoto jevu přinesla nová studie z Velké Británie, která naznačuje, proč vznikají po nadměrném užívání těchto médií duševní problémy.
před 22 hhodinami

NASA plánuje vybudovat základnu na Měsíci za dvacet miliard dolarů

Americký Národní úřad pro letectví a vesmír (NASA) ruší plány na vybudování vesmírné stanice Lunar Gateway na oběžné dráze Měsíce. Místo toho využije její součásti k výstavbě základny na měsíčním povrchu. NASA plánuje uskutečnit projekt v hodnotě dvaceti miliard dolarů (422,5 miliardy korun) během následujících sedmi let, oznámil podle agentury Reuters šéf NASA Jared Isaacman.
24. 3. 2026
Načítání...