Šance pro jaderný odpad: Bezpečná recyklace na obzoru

Jaderná energetika vzbuzuje v mnohých lidech neskrývané vášně, které živí především vzpomínky na černobylskou tragédii. Přesto se zdá, že v době hrozící energetické krize je budoucnost výroby elektrické energie právě v jádru. Zvláště nyní, kdy se objevují nové možnosti, jak jaderný odpad recyklovat.Jaderná energetika vzbuzuje v mnohých lidech neskrývané vášně, které živí především vzpomínky na černobylskou tragédii. Přesto se zdá, že v době hrozící energetické krize je budoucnost výroby elektrické energie právě v jádru. Zvláště nyní, kdy se objevují nové možnosti, jak jaderný odpad recyklovat.

Zatímco před více než sto lety Jan Neruda řešil, kam se starým slamníkem, dnes by možná přemýšlel nad tím, kam s jaderným odpadem. Právě jaderný odpad a jeho skladování je jedním z největších problémů souvisejících s provozem jaderných elektráren. Ovšem, kdyby se podařilo jej bezpečně recyklovat, kurz jaderné energetiky by opět stoupl.

95 % paliva nazmar

Současné reaktory, jaké se používají v běžných jaderných elektrárnách, mají dost zásadní problém. Dokážou totiž využít jen 5 procent jaderného paliva. Je tedy jasné, že drtivá většina těchto paliv zůstává nevyužita. Společnosti Hitachi a General Electric se tomuto problému podívaly na zoubek a přišly se zajímavým řešením, jak jaderný odpad recyklovat tak, aby se v elektrárnách mohl znovu použít.

Společný podnik obou firem GE Hitachi Nuclear Energy patří mezi největší výrobce jaderných reaktorů. Jeho výzkumníci navrhují, aby se solný roztok použitého paliva pomocí elektrického proudu rozdělil na několik složek. Ta první pochází z produktů štěpení a bohužel ji nejde dále použít. Podobně jako běžný jaderný odpad musí být skladována, ale i zde je jedna dobrá zpráva. Tato složka svou nebezpečnost ztrácí nikoliv řádu tisíců, nýbrž stovek let.

Uran na mnoho použití

Druhou složkou z použitého jaderného paliva je uran. Ten již sice neobsahuje tolik štěpného materiálu, aby jej bylo možné použít v běžných lehkovodních reaktorech, ale to neznamená, že by se měl vyhodit. Třeba v kanadských elektrárnách se lze setkat s reaktory, kde by tento použitý uran své využití našel. Tyto reaktory používají jako svůj moderátor a chladivo deuterium, neboli těžkou vodu.

Poslední skupinou odpadních produktů je směs transuranových prvků včetně plutonia a neptunia. Tento na první pohled nebezpečný mix je schopen v reaktorech vyprodukovat 10 000 krát více neutronů a 1000x více tepla, než je tomu u obyčejného klasického plutonia. Tento materiál by se hodil třeba Japoncům, kteří používají jaderné reaktory chlazené kapalným sodíkem.

Teroristé mají smůlu

Tento nový způsob recyklace je zajímavý i z bezpečnostního hlediska. Dosud se totiž při opětovném využívání jaderného odpadu stávalo to, že vzniklo zcela čisté plutonium. To je velmi radioaktivní a silně toxický prvek. V přírodě se prakticky nevyskytuje, je to vesměs uměle vyrobený prvek, jednotlivé atomy plutonia lze najít pouze v uranových rudách.

Tento stříbřitý až šedivý kov se bohužel hodí i výrobě atomové pumy. Právě na bázi plutonia vznikla bomba, která 9. srpna 1945 zničila japonské město Nagasaki. A kdyby se v současnosti dostalo plutonium do nepovolaných rukou, svět by se stal ještě více nebezpečný, než je nyní. Při nové metodě recyklace jaderného odpadu tato starost naštěstí odpadá. Vzniklá směs z transuranových prvků totiž k bezpečnostnímu zneužití není vhodná.

Bez skladů to zatím nepůjde

Vyhořelé palivo z jaderné elektrárny tvoří méně než 1 % objemu všech jaderných odpadů na světě, avšak obsahuje přes 90 % veškeré radioaktivity. I když bývá vyhořelé jaderné palivo považováno za odpad, může se stát cenným zdrojem surovin nebo, jak jsme už uvedli, jaderným palivem pro jiný typ jaderné elektrárny. Obě české jaderné elektrárny Temelín a Dukovany během celé doby svého provozu vyprodukují celkem asi 3 000 tun vyhořelého jaderného paliva.

Kazety s vyhořelým jaderným palivem se od těch s novým palivem na první pohled neliší, působí nepoškozeně a čistě. Palivové články pro tlakovodní reaktory jsou totiž pokryty obalem ze slitiny zirkonia, která je mnohem odolnější než například nerezavějící ocel. V reaktoru palivové články podstupují opravdovou zkoušku odolnosti, musí vydržet teploty okolo 300 stupňů Celsia a tlak přes 12 MPa, snadno tedy odolají i mnohem mírnějším podmínkám při skladování a další manipulaci. Oproti palivovým článkům s čerstvým palivem se však výrazně liší v radioaktivitě látek, které obsahují. Na konci každého cyklu pro výměnu vyhořelého paliva se toto palivo z reaktoru vyjme a pod hladinou vody se kanálem převeze do bazénu vyhořelého paliva, ten zpravidla bývá v reaktorové hale vedle reaktoru. Tam jsou palivové články pod vodou uloženy asi 3 až 4 roky. Když radioaktivita klesne asi na polovinu své původní hodnoty, vloží se články s vyhořelým palivem do speciálních kontejnerů a odvezou se do meziskladu vyhořelého jaderného paliva. Tam se skladují řádově několik desítek let. Tak se snižuje zbytkový tepelný výkon vyhořelého paliva na míru potřebnou pro jeho další přepracování nebo definitivní uložení v hlubinném úložišti jaderného odpadu.
 

Čtenářská anketa z internetových stránek našeho vydavatelství www.rf.-hobby.cz

Jak byste naložili s vyhořelým jaderným palivem?

Zahrabat jej hluboko pod zem, tam by neškodilo      16 %

Zvolit vyčkávací taktiku v podobě meziskladů      16 %
Vystřelit jej do kosmu         28 %

Pokoušet se jej recyklovat, byť při tomto procesu vzniká plutonium, jež se dá zneužít 36 %
Opustit jadernou energetiku                    4 %

Tajemství jaderných elektráren

Jaderná elektrárna je výrobna elektrické energie resp. technologické zařízení, sloužící k přeměně vazebné energie jader těžkých prvků na elektrickou energii. Skládá se obvykle z jaderného reaktoru, parní turbíny s alternátorem a z mnoha dalších pomocných provozů. V principu se jedná o parní elektrárnu, ve které se energie získaná jaderným reaktorem používá k výrobě páry v parogenerátoru. Tato pára pohání parní turbíny, které pohání alternátory pro výrobu elektrické energie.

Občas používaný termín „atomová elektrárna“ je chybný, poněvadž z atomu se energie vyrábí i v elektrárnách na fosilní paliva. Současné jaderné elektrárny využívají jako palivo převážně obohacený uran, což je přírodní uran, v němž byl zvýšen obsah izotopu 235U z původních zhruba 0,5 % na 2–5 %. Podle odhadů geologů a OECD vydrží známé a předpokládané zásoby uranu nejméně 270 let.

Rubriky:  Technologie
Publikováno:
Další články autora
Právě v prodeji
Tip redakce

Související články

Budoucnost izraelských obrněných jednotek

Budoucnost izraelských obrněných...

Brigádní generál Didi Ben-Yoash, bývalý šéf izraelských obrněných sil,...
O český elektrický longboard je velký zájem

O český elektrický longboard je...

Přestože se nejedná o žádnou novinku, je o tento prodloužený elektrický...
Do obnovitelných zdrojů se nejvíce investuje v Číně a Indii

Do obnovitelných zdrojů se nejvíce...

Indie a Čína přeskočily USA a staly se nejoblíbenějšími zeměmi...
„Bože, ono to mluví!“ aneb příběh utrženého sluchátka

„Bože, ono to mluví!“ aneb příběh...

Lze si představit současnou civilizaci bez mobilů? Asi těžko. Telefony mohou...
V roce 2020 vyplují první autonomní lodě s elektrickým pohonem

V roce 2020 vyplují první...

Norské společnosti YARA a KONGSBERG začaly pracovat na projektu autonomní...
Vodíkový tahač od Toyoty nevypouští žádné emise

Vodíkový tahač od Toyoty nevypouští...

Jedním z největších znečišťovatelů životního prostředí je automobilová...
Horníci na asteroidech? Mikrobi!

Horníci na asteroidech? Mikrobi!

Výzkum vesmíru není jen čistě vědeckou prací, ale má i své praktické...
Pardubičtí vědci vyvinuli unikátní anorganická vlákna

Pardubičtí vědci vyvinuli unikátní...

Vědci z chemicko-technologické fakulty Univerzity Pardubice ve spolupráci s...
Jak měl člověk najednou o „kolečko víc“

Jak měl člověk najednou o „kolečko...

Kolo je plochá součást kruhového tvaru, která se může otáčet kolem svého...
12. dubna 1961 lidstvo pootevřelo vesmírnou bránu

12. dubna 1961 lidstvo pootevřelo...

12. dubna 1961 vzlétl první člověk do vesmíru. Stal se jím...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Nejdražší věci svého druhu: Po čem touží miliardáři? (2. díl)

Nejdražší věci svého druhu: Po čem...

Pokud byste vyhráli v loterii těžké miliony, co si...
Jantarová komnata: Zničili ji ruští vojáci?

Jantarová komnata: Zničili ji...

V roce 1716 ji Fridrich Vilém I. (1688–1740) daruje...
Na Harvardu objevili, jak získat ze vzduchu palivo pro auta!

Na Harvardu objevili, jak získat...

Dočkáme se pohonných hmot zdarma? Dokážeme...
Dvě tváře Estibaliz Carranzaové: Proč krásná cukrářka zastřelila exmanžela?

Dvě tváře Estibaliz Carranzaové: Proč...

 „Ta žena má dvě tváře! Bude se snažit hrát roli...
Může voda téct do kopce? I to se stává!

Může voda téct do kopce? I to se...

Všichni víme, že voda proudí vlivem gravitace...
Bez čí pomoci se mozek neobejde?

Bez čí pomoci se mozek neobejde?

Cévy fungují jako tunely, které mají na starost...
Špion Alžběty I. dohnal královnu na popraviště!

Špion Alžběty I. dohnal královnu...

„Dokud bude ta ďábelská žena naživu, nebude koruna...
Neuvěřitelné: Zvířecí jasnovidci předpověděli vítězství Donalda Trumpa!

Neuvěřitelné: Zvířecí jasnovidci...

Před americkými prezidentskými volbami v roce 2016 se...
Crashtest Boeingu 720: Letecká havárie na objednávku!

Crashtest Boeingu 720: Letecká...

Letecká doprava je sice bezpečná, proti automobilové...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

V našem profesionálně sestaveném testu ihned zjistíte přesné výsledky a obdržíte certifikát.