Technické opakování - Jaderné palivo
Posledně jsme si řekli něco o radioaktivním odpadu, dnes si povíme něco o jaderném palivu. Jak vypadá, jak se vyrábí a co se s ním děje v průběhu provozu jaderného reaktoru.
Na začátek jen kratičké fyzikální opakování. V jaderném palivu jsou při řetězové štěpné reakci rozbíjeny neutrony jádra atomů uranu 235. U 235 je totiž jediný, v přírodě se vyskytující radioizotop, který je takto štěpitelný. Zabrzděním rozbitých částí vzniká teplo, které dále využíváme pro výrobu elektrické energie. Abychom řetězovou štěpnou reakci v dukovanském reaktoru udrželi, musíme mít v jaderném palivu koncentraci U 235 minimálně kolem 3-6 %. V přírodním uranu je 99,3% izotopu U 238, zbytek 0,7 % je právě potřebný U 235. Složitými chemickými a mechanickými procesy při výrobě jaderného paliva, zvyšujeme koncentraci U235 až na těch požadovaných 3 – 6 %. Takový obohacený uran, chemicky jako oxid uranu, je lisován do keramických palivových tabletek o průměru 7 mm a výšce 12 mm. Tabletky jsou vkládány do trubičky ze slitiny zirkonia o délce cca 2,5 m , která je na koncích hermeticky uzavřena. Taková trubička - palivový proutek, je výchozí produkt pro sestavu tzv. palivové kazety. Proutků je 126 a jsou upevněny v šestihranné trubce 144 mm, zakončené hlavicí a paticí. Tento celek, celkem 3217 mm dlouhý, tvoří palivovou kazetu. Palivových kazet je v jednom dukovanském reaktoru 312 a dalších 37 je pohyblivých a slouží k regulaci a řízení reaktoru. Celkem je jaderného paliva v jednom dukovanském reaktoru 41 tun.
Uran pro jaderné palivo svých elektráren nakupuje ČEZ na světovém trhu s uranem a službami obohacení. Z takového uranu potom vyrábí Ruská společnost TVEL vlastní palivové kazety. Transport čerstvého paliva z Ruského výrobního závodu do EDU probíhá letecky a po silnici. Na elektrárně jsou čerstvé palivové kazety dovezeny a uloženy v tzv. uzlu čerstvého paliva, kde jsou čištěny a kontrolovány. Celkově je palivová kazeta složitý strojírenský výrobek, pracujeme s rozměry metrů s tolerancemi setin milimetru. Rozměry musí být dodrženy v rozmezí pracovních teplot od 20 do 300 stupňů Celsia.
Čerstvé palivo se při každoročních odstávkách zaváží do reaktoru. Při odstávce se vymění 1/5 palivových kazet. Ty nejstarší, které jsou v reaktoru pět let a ve kterých je uran 235 již vypotřebován, se přemístí do tzv. bazénu použitého paliva, který je hned vedle reaktoru. Na jejich místo se doplní kazety nové, čerstvé.
A teď přichází ta otázka, co s použitým palivem dál? Použitá palivová kazeta totiž produkuje díky vysoké radioaktivitě velké množství tepla a proto musí být dlouhodobě skladována a chlazena vodou. Teprve po cca 5 letech klesne radioaktivita a teplo natolik, že lze použité kazety přemístit do speciálních stínících a chladicích kontejnerů (kontejner Castor), které jsou posléze převezeny do Meziskladu použitého paliva. Mezisklady jsou v EDU pro palivo z EDU a v ETE pro palivo z ETE. V Meziskladech zůstane použité palivo v kontejnerech nějakých 40 -50 let. Poté by měly být převezeny do hlubinného úložiště k trvalému a definitivnímu uložení. Jiná varianta je, že by se použité palivo recyklovalo a znovu použilo. Zatím je ale proces recyklace dražší, než výroba čerstvého paliva z přírodního uranu. Nicméně i po recyklaci vzniká malé množství vysoce radioaktivního odpadu, který budeme muset někde uložit. Takže diskuse o hlubinném úložišti je pro obě varianty nezbytná.
Hlubinné úložiště musí zabránit šíření radioaktivních látek z použitého paliva po statisíce, neřku-li miliony let. Toho se dosáhne technickými a geologickými barierami. Technické jsou tvořeny nerezovými, nebo měděnými pouzdry. Pro ty geologické se hledá dostatečně velký a dostatečně homogenní skalní hlubinný útvar, ve kterém by se posléze vytvořily vlastní prostory pro ukládání. Vše by mělo být v hloubkách pod 600 až 1000 m. A diskuze, kde jsou ty nejvhodnější prostory pro ukládání, právě nyní probíhá.
Radioaktivitu nelze nijakým způsobem, odstranit nebo proces rozpadu urychlit, jediná možnost jak se jí zbavit, je nechat radioaktivní materiály někde uložené a čekat až sama přirozeně vymizí. Proto je diskuse o lokalitě hlubinného úložiště tak nezbytná. Česko se rozhodlo před padesáti lety jít cestou jaderné energetiky a jedním z důsledků je i existence nutnosti vypořádat se s použitým palivem. Respektive s vysoce radioaktivním odpadem, který by vznikl po přepracování. To použité palivo již tady je. Takže nyní musíme na jeho uložení najít tu nejvhodnější variantu.
Stát garantuje, že se o radioaktivní odpady postará. K tomu a i k hledání lokality pro hlubinné úložiště je určena Správa úložišť radioaktivních odpadů (SURAO). Že hledání bude vyžadovat vysokou politickou a vyjednávací úroveň odpovědných institucí je nabíledni. Nicméně nedá se nic dělat, jiné řešení zatím technika nezná.
Aleš John, předseda OBK
