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

Těžká rána pro svět technologií: Robotickým restauracím v San Franciscu se nedaří

Těžká rána pro svět technologií:...

Kde jinde by měly technologie ovlivňovat životy lidí, než právě v San...
Dobrá zpráva pro milovníky pizzy

Dobrá zpráva pro milovníky pizzy

Jednou z novinek představených na veletrhu CES 2020 v Las Vegas byl také stroj...
Ženy do vesmíru

Ženy do vesmíru

Již v průběhu ledna 2020 chystá americký Národní úřad pro letectví a...
V Číně byl spuštěn největší „dalekohled“ světa

V Číně byl spuštěn největší...

Zkoumání dalekého vesmíru je opět trochu blíž. V neděli 12. ledna 2020...
Byl představen „chytrý“ kartáček na zuby

Byl představen „chytrý“ kartáček...

Během technologického veletrhu CES 2020 v Las Vegas představil přední výrobce...
Módní doplněk, nebo funkční kus elektroniky?

Módní doplněk, nebo funkční kus...

Společnost Guangli představila na každoročně pořádaném veletrhu CES v americkém...
Pěchota proti tanku! Vylepšené Javeliny zlikvidují vozidlo na kilometry…

Pěchota proti tanku! Vylepšené...

Dokud bude na bitevním poli prostor pro tanky, budou na nich mít své...
Díky Čechům je možné sledovat žraloky

Díky Čechům je možné sledovat...

Novou verzi systému na sledování žraloků pro americkou neziskovou organizaci...
FrogPhone je nové zařízení pro monitorování žabích populací

FrogPhone je nové zařízení pro...

Pro svou vysokou zranitelnost představují žáby výborný indikátor zdraví ekosystémů. Ke...
Piloty letounů F-35 čeká testování obřího letového simulátoru

Piloty letounů F-35 čeká testování...

Piloti stíhaček Lockheed Martin F-35 Lightning II budou brzy podstupovat...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Nová metoda měření alkoholu v těle

Nová metoda měření alkoholu v těle

Český biochemik Jan Halámek působící jako profesor na University of Albany ve...
Požár na řece Cuyahoga: Malý katalyzátor velkých změn

Požár na řece Cuyahoga: Malý...

Vodní tok, vinoucí se průmyslovým Clevelandem po desetiletí...
7 dýmajících vulkánů, které stojí za návštěvu!

7 dýmajících vulkánů, které stojí...

Sopky mohou způsobit obrovské katastrofy a ničit vše ve svém okolí....
V Číně jezdí bez strojvůdce

V Číně jezdí bez strojvůdce

Byl představen zbrusu nový rychlovlak dosahující rychlosti až 350 km/h,...
Zlověstné chrliče: Umí trestat každého, kdo podlehne pokušení!

Zlověstné chrliče: Umí trestat...

Jsou symbolem kýče, hrůzy, také ale moci a bohatství. Chrliče. Pompézní...
Jak bezpečně rozpoznat lháře?

Jak bezpečně rozpoznat lháře?

Zřejmě každý z nás v životě někdy zalhal nebo poznal osobu, která mu...
Smrt minutu po minutě: Konec není rychlý

Smrt minutu po minutě: Konec není...

Smrt není rychlá a milosrdná, jak se kdysi věřilo. Jen to tak vypadá při pohledu...
Děsivé léčebné praktiky středověku. Jaké neduhy zaháněl slepičí zadek, usušená ropucha či bobří žlázy?

Děsivé léčebné praktiky středověku. Jaké...

Středověké lékařství ovládala velkou měrou církev. Nemoc byla považována za dar od Boha,...
Jak utrácejí děti miliardářů?

Jak utrácejí děti miliardářů?

Na sociálních sítích můžeme spatřit nespočet mladých lidí, kteří žijí doslova...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

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