Čtvrtek, Září 21

Přední část jaderného palivového cyklus

Princip elektráren spočívá v transformaci energie do jiné podoby. Solární elektrárny transformují sluneční energii, větrné energii větru, vodní využívají spád vody daný gravitační silou, fosilní elektrárny spalují fosilní paliva a jaderné elektrárny využívají štěpné řetězové reakce na štěpných materiálech.

Kontrola palivových pelet v podniku NZCHK

Zpracování paliva do fosilních elektráren je velmi snadné, záleží na typu použitého paliva (pevné, kapalné, plynné). Oproti tomu příprava paliva pro jaderné elektrárny je velice složitá. Přípravě jaderného paliva se říká přední část jaderného palivového cyklu. Tato část zahrnuje těžbu, čištění, obohacování a fabrikaci paliva do palivových souborů.

Těžba jaderného materiálu může probíhat až 4-mi způsoby, těží se buď povrchově, hlubině, chemickou těžbou, nebo se ruda, obsahující štěpný materiál, těží jako vedlejší produkt jiné těžby. Vytěžená ruda je však pro svou konzistenci nedostačující pro provoz jaderného reaktoru.

Uran se v přírodě vyskytuje ve 3 izotopech, uran 234 – štěpitelný materiál – v zanedbatelném podílu, uran 235 – štěpný materiál – přibližně 0,7 %, uran 238 – štěpitelný materiál – přibližně 99,3 %. Rozdíl mezi štěpným a štěpitelným materiálem spočívá v energii nalétávajícího neutronu, který dokáže rozštěpit jádro, štěpné materiály lze rozštěpit nízkoenergetickými neutrony, zatímco štěpitelné potřebují vyšší energie neutronů.

Vytěženou rudu je nutné rozemlít, protřídit a vyčistit od ostatních příměsí. Následně probíhá chemická příprava a převod suroviny na polyuranát amonný, známý také jako žlutý koláč. Tato látka je obecně velmi dobrá pro transport uranové rudy, navíc se s ní obchoduje na burzách. Z této látky lze také jednoduchou cestou vyrobit hexafluorid uranový, který je vhodný k obohacování.

Obohacování se provádí pro většinu jaderných reaktorů, podíl štěpného materiálu (0,7 %) je totiž nedostatečný z fyzikálních principů. Existují však i koncepce (reaktory moderované těžkou vodou), které nepotřebují obohacování paliva, typickými zastupiteli jsou reaktory CANDU. Samotné obohacení se v dnešní době provádí pomocí odstředivek. V minulosti se obohacovalo například pomocí plynné difuze, či elektromagnetickou cestou, tyto koncepty byly však pro svoji energetickou náročnost zavrženy. Obohacování pomocí odstředivek je přibližně 50x úspornější, než obohacování pomocí plynné difuze, i z toho důvodu Francie postavila v roce 2011 nový obohacovací závod, využívající odstředivky, George Besse II.

Obohacený hexafluorid uranový se opět chemickou cestou převede na jemný prášek oxidu uraničitého. Z tohoto prášku se poté lisují palivové pelety, slisované pelety se poté teplem vypálí. Vyrobené pelety se kontrolují kvůli poškození popraskáním, kontrolují se rozměry pelety, pokud nevyhovují, brousí se, dokud nesplní rozměry.

Vyrobené a schválené pelety se poté vkládají ručně do palivových proutků, ty se na koncích zavaří a naplní inertním plynem (Héliem). Z palivových proutků se sestaví palivové soubory. Palivové soubory mohou být takzvaně profilované, což znamená, že jsou sestaveny z palivových proutků, které nemají stejné obohacení. V rozích palivových souborů (kde je přebytek moderátoru) je méně obohacené palivo.

V následující fotogalerii si můžete prohlédnout některé části předního palivového cyklu. 

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *