25.10.2021

K použitému palivu se ve většině zemí světa přistupuje spíše jako k odpadu a připravují se hlubinná úložiště, které palivové kazety uzavřou na desítky tisíc let. Energetický pohled na něj ukazuje reaktor BREST-OD-300, který nedávno začala stavět ruská korporace pro atomovou energii Rosatom.

První beton na reaktoru BREST-OD-300. (Zdroj: Rosatom)
První beton na reaktoru BREST-OD-300. (Zdroj: Rosatom)

Jde o součást projektu Proryv (česky průlom) s cílem vytvořit první soběstačnou jadernou elektrárnu. Klíčovou součástí je reaktor BREST-OD-300 chlazený olovem, který dokáže efektivně využívat použité jaderné palivo.

Snižování ekologické stopy

Klasické lehkovodní reaktory, které představují drtivou většinu dnes provozovaných jaderných elektráren, mají aktivní zónu chlazenu vodou, která zároveň funguje jako moderátor a zpomaluje neutrony. Olovo však neutrony nezpomaluje, a ty si tak zachovávají vysokou energii (nazývají se vysokoenergetické, nebo rychlé). Ne každý neutron vyvolává štěpení uranu 235 a některé jsou zachyceny uranem 238, který se pak přeměňuje několika rozpady na plutonium 239. A k tomu právě v rychlých reaktorech dochází mnohem častěji než v lehkovodních.

Vizualizace energetického komplexu s reaktorem BREST-OD-300, který bude mít uzavřený palivový cyklus. (Zdroj: Rosatom)
Vizualizace energetického komplexu s reaktorem BREST-OD-300, který bude mít uzavřený palivový cyklus. (Zdroj: Rosatom)

Lehkovodní reaktory používají palivo obohacené pod 5 %, což znamená, že obsahují přes 95 % procent uranu 238 a zbytek tvoří uran 235, jehož štěpením se uvolňuje energie. Ve vytěžené rudě je ale uranu 235 jen 0,72 %, takže je nutno jej obohacovat. Tím vzniká zároveň velké množství ochuzeného uranu, který se používá v jiných aplikacích (například stínění proti ionizujícímu záření).

Právě díky přeměně jednoho prvku na jiný, který se dá rozštěpit, jsou rychlé reaktory vhodné pro „spalování“ ochuzeného uranu i použitého jaderného paliva. Kromě uranu 238 totiž takto dokáží „spalovat“ i jiné prvky, které se generují v jaderném palivu během provozu jako například transurany. Ty mají velmi dlouhý poločas rozpadu a prakticky určují dobu, po kterou je nutné použité palivo izolovat od životního prostředí.

Pokud by se použité palivo přepracovávalo a používalo v rychlých reaktorech, přineslo by to podstatné snížení objemu a nebezpečnosti radioaktivních odpadů pocházejících z jaderné energetiky.  Jsou k tomu ale nezbytné právě rychlé reaktory, protože lehkovodní transurany „spalovat“ nedokáží. Ve výsledku by se ukládalo jen to, co nelze využít a co není tak nebezpečné pro životní prostředí. Podle odhadů by se měl objem ukládaných odpadů zmenšit oproti nerecyklovanému palivu na 5 až 10 %.

Výroba paliva pro uzavřený cyklus

Reaktor BREST vzniká jako soběstačný objekt, který si bude sám palivo vyrábět a přepracovávat. Aby bylo možné palivový cyklus uzavřít, jsou totiž nezbytné i další pokročilé technologie než jen samotný olovem chlazený reaktor.

Nitridové palivo pro BREST-OD-300. (Zdroj: Rosatom)
Nitridové palivo pro BREST-OD-300. (Zdroj: Rosatom)

Linka na fabrikaci palivových kazet už je postavená a momentálně na ní probíhá montáž vybavení. Bude vyrábět palivové soubory s nitridovým palivem, které z hlediska fyziky vychází pro olovem chlazený reaktor nejlépe. V klasických elektrárnách představuje palivo oxid uraničitý, ale tady ho budou tvořit sloučeniny dusíku s uranem a plutoniem (odtud nitridové palivo). Už pro první vsázku paliva se použije uran a plutonium získané přepracováním paliva z jiných bloků typu VVER.

V roce 2024 se má začít stavět také linka na přepracování paliva, která bude soubory z BREST-OD-300 rozebírat a získávat z nich použitelné materiály. Ty pak přejdou na fabrikační linku, která z nich vyrobí nové palivové soubory.

Použité palivo je hodně radioaktivní, takže veškerou manipulaci budou obstarávat automatizované a robotické stroje. Lidská obsluha bude kontrolovat postup výroby jen dálkově a v případě potřeby vstoupí do výrobních prostor v odpovídajících ochranných oblecích. Nejde o zásadní překážku, protože už dnes používají podniky TVELu automatizaci ve velké míře a obsluha provádí vizuální kontrolu a jinak na průběh spíše dohlíží. Lidská vizuální kontrola je navíc dublovaná s kamerami, které automaticky vyhodnocují snímky a provádějí tak druhou vizuální kontrolu.

Zdroj: World Nuclear News, Proryv.ru, Rosatom

O autorovi

admin

Leave a Reply

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Tato stránka používá Akismet k omezení spamu. Podívejte se, jak vaše data z komentářů zpracováváme..