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.
