Optimistické scénáře OECD
predikují, že už okolo roku
2025 může výkon jaderných
elektráren ve světě překročit
magickou hranici 500 000 MW. To si mj.
vyžádá posílit kapacity pro těžbu uranu.
Ze současných cca 70 000 t o dalších
až 100 000 t. Zásoby přírodního uranu
jsou zatím (zdá se) dostatečné: činí cca
4,7 mil. t. Při současném způsobu a tempu
exploatace mohou lidstvu vystačit
na dalších 80-85 let.
Pro srovnání: 1000megawattový temelínský
reaktor spotřebuje každoročně
cca 30 t paliva. Stará 1000megawattová
parní elektrárna spálí 7 mil. t uhlí, z něhož
se před těžbou musí skrýt minimálně
20 mil. m3 zeminy. Do ovzduší za tutéž
dobu vypustí cca 7 mil. t oxidu uhličitého.
Provoz klasických odsířených zdrojů
se každoročně neobejde bez statisíců
tun vápence. Spoléhat na plnohodnotnou
substituci uhelných bloků plynem či ropou
lidstvo dlouhodobě nemůže. Jejich
zásoby se tenčí. Navíc: fosilní zdroje patří
k největším znečišťovatelům životního
prostředí. Jejich spalování je pak očima
našich dětí a vnuků čiré barbarství: jen
za období 1850-2000 lidstvo spotřebovalo
více než 700 mld. barelů ropy…
Energeticky vyspělý svět nalezl východisko:
jaderné zdroje. A s jejich stále
intenzivnější exploatací řeší naléhavou
otázku - co s vyhořelým jaderným
palivem? V některých zemích (kupř.
ve Švédsku nebo ve Finsku) se intenzivně
budují trvalá podzemní úložiště. Jiné
státy (zejména Francie a Rusko) investovaly
nemálo úsilí a prostředků do recyklace
použitého paliva. Čína a Kanada
inovují systém CANDU, jenž sází na tzv.
přírodní palivo. Indie aktivně pracuje
na projektu thoriového reaktoru.
OPĚTOVNĚ LZE POUŽÍT AŽ 96 %
ENERGETICKÉHO MATERIÁLU
Naše redakce byla pozvána k návštěvě
unikátního zpracovatelského komplexu
La Hague v Normandii. Z přivezeného
vyhořelého paliva tam Francouzi dokážou
recyklovat až 96 % materiálu. Z toho
připadá 95 % na uran a 1 % na plutonium.
Recyklační proces zvládli za akceptovatelných
ekonomických podmínek (neprodražuje
výrobu elektřiny na žádném z 57
reaktorů, které v zemi Galského kohouta
fungují) a ekologicky je naprosto bezpečný.
Recyklace použitého paliva je s to
ušetřit až 25 % přírodního uranu. Francii
garantuje vysoký stupeň energetické nezávislosti
a podporu široké veřejnosti pro
další rozvoj jaderné energetiky v zemi.
Do zpracovatelského komplexu společnosti
AREVA na severozápadě poloostrova
vyrážíme z přístavního regionálního
centra Cherbourg. Po stejných
silnicích regionu Manche do něj ve speciálních
kontejnerech směřuje také použité
palivo z elektráren. Aby zpracovací
proces mohl vůbec odstartovat, v přejímacím
sektoru se musí celý náklad
podrobit přísné a nesmlouvavé kontrole.
Nás a naši reportážní techniku nevyjímaje.
Podle mluvčí komplexu Catherine Argant:
„Slevit z náročných bezpečnostních
a ekologických norem nesmíme a nemůžeme!
Přísný respekt k lidskému zdraví
a životům, k životnímu prostředí v blízkém
i vzdáleném okolí je primární.“
AŽ 1700 T VYHOŘELÉHO PALIVA
ROČNĚ
Zatímco my a naše fototechnika absolvujeme
komplexní dozimetrické vyšetření
a převlékáme se do speciálních
overalů a obuvi, kontejner s vyhořelým
palivem mezitím absolvuje řadu komplexních
mechanických, radiačních
i chemických diagnostických procedur.
Když se potvrdí neporušenost transportní
schránky a nesmlouvaví dispečeři vydají
souhlas k přijetí kontejneru a k vyjmutí
jeho obsahu, kovová schránka putuje
dovnitř areálu. Speciálně konstruované
vozidlo se po opětovné kontrole radiační
bezpečnosti vrací zpět na francouzské
silnice, pro další použité palivové články
z elektráren po celé zemi. Silniční nebo
železniční varianty nejsou výlučné. Strategická
poloha zpracovatelského komplexu
na normandské výspě vybíhající
do Atlantiku umožňuje spolehlivý transport
vyhořelého paliva také po moři.
Komplex, jehož počátky spadají do roku
1966, zabezpečuje I. fázi recyklace
použitého paliva z jaderných reaktorů.
Olivier Demarthe, zdejší operační ředitel
pro reprocessing a recycling, potvrzuje,
že v současnosti zaměstnávají přes 6000
lidí. Vedle vysoce erudovaných specialistů
byl komplex vybaven špičkovou technikou,
což jej řadí mezi přední jaderná
centra na světě. Ročně dokáže zpracovat
až 1700 t vyhořelého paliva z domova
i ze zahraničí. Kapacitně ošetří 80-100
reaktorů. Již zmíněných 96 % recyklovatelných
frakcí vrací k nové výrobě paliva
(hlavním odběratelem je EdF). Nepoužitelná
4 % (drobné aktinidy a štěpné produkty)
zde separují, sníží jejich toxicitu,
bezpečně je zakonzervují a připraví pro
dlouhodobé uložení.
BAZÉN, V NĚMŽ SI NELZE
ZAPLAVAT
Poté, co jsme pořídili několik záběrů
transportního kontejneru s vyhořelým
palivem a 110tunová ocelová skříň s 10 t
jaderného materiálu úspěšně absolvovala
složité přejímací řízení, v jednotlivých
halách areálu sledujeme pouť jejího obsahu.
Schránka je přemístěna z horizontální
do vertikální polohy. Dálkově řízené
roboty a jeřáby ji rozšroubují a palivové
články zevnitř dislokují do speciálních
rámů. Elektronickým pokynem z dispečinku
putují do obřího bazénu. Ponořeny
9 m hluboko pod hladinu vody, budou
v něm odpočívat 3-5 let. Do okamžiku,
než se jejich radioaktivita sníží na úroveň,
jež umožní další zpracovatelské
operace. Podle Ivana Bocqueta z vedení
útvaru příjmu a skladování: pro spolehlivou
ekologickou i bezpečnostní garanci
postačují 4 m vody, jež tento (pro člověka
i pro přírodu jinak hrozivý) náklad dělí
od povrchu.
Až tato chladicí etapa skončí, palivové
články se vyjmou a ve speciálních provozech
R1 a T1 opětovně podrobí přísným
radiačním a bezpečnostním testům.
Za odstíněnými skly pozorujeme jejich
předchůdce z roku 2008. Po průchodu
speciálními nůžkami ztrácejí svou dosavadní
podobu a proměňují se v masu
35milimetrových kousků. Vzápětí spadnou
do disolveru. Jde o obří nádrž naplněnou
kyselinou dusičnou. Její technologické
poslání je jednoznačné: jadernou
frakci rozpustí, zbytky kovových plášťů
palivových článků shromáždí a odešle
do formovací jednotky. Tam jsou pod
vysokým tlakem slisovány do snadno
manipulovatelných balíků.
A jaderný materiál? Ten putuje do soustavy
mísicích a usazovacích nádrží
a do pulzních kolon. Rozpouštědlo (v daném
případě tributyl phosphate) odvádí
těžké prvky (uran a plutonium), a to bez
extrakce štěpných produktů. Recyklovatelné
produkty se definitivně oddělují
od odpadu.
AKCENT NA URAN A PLUTONIUM
Fyzici a technici v La Hague musí
uran a plutonium nejdříve oddělit od sebe.
Uran se čistí kapalinovou separací
v mísicích a usazovacích nádržích, a to
ve dvou po sobě jdoucích cyklech (extrakce
a reextrakce). Vzniklé roztoky
uranu jsou následně zkoncentrovány
odpařováním ve formě kapaliny - nitrátu
uranu. Ten je znovu a zevrubně zkontrolován,
speciálně zabalen a odvezen
pro další recyklační operace. Dokáží jej
uskladnit i v pevné formě.
S plutoniem je to složitější. Kalcinační
technologie je v peci nejdříve promění
v prach - oxid plutonia. Ten se akumuluje
do 3kilogramových konzerv. Plazmově
se svaří a válec s 5 nerezovými jednotkami
se fixuje do speciálního kontejneru.
Ten jej chrání před vzduchem, vodou
i nepovolanýma rukama. Takto zajištěný
polotovar se odesílá do závodu na výrobu
paliva MOX.
ZPROPADENÁ 4 PROCENTA
Ta dají místním expertům zabrat nejvíce.
Poté, co byly recyklovatelné materiály
vyjmuty, nejvíce radioaktivní složky
třeba stabilizovat. Děje se to prostřednictvím
vitrifikace. Kovové schránky jsou
zhutněny a speciálně zabaleny. Zevrubným
ošetřením procházejí i plynné a kapalné
výtoky.
Tekutý odpad po průchodu kalcinátorem
(velmi zjednodušeně: rotační trubkou
zahřátou na cca 800 °C, v níž proudí
za pomoci gravitace) vyschne. Vytvoří se
kalcinát. Do hry vstupují skleněné frity.
Směs 82 % skla a 18 % odpadu se mísí
a propadá do tavicí indukčně vytápěné
pece. Při teplotách více než 1100 °C se
vytváří homogenní sklo, které dobře
chrání před radioaktivitou.
Sklo se zahřívá tzv. přímou indukcí
ve „studeném“ tavicím kotlíku. Zdejší
teploty nad 1200 °C umožnily rozšířit
škálu radioaktivních odpadů, které lze
vitrifikovat a zároveň posílily tempo
výroby. Ošetřené sklo je posléze nalito
do žáruvzdorné nádoby z nerezové oceli
a kryt po ochlazení přivařen k obalu.
Glazované kontejnery pro odpad
(CSD-V) jsou dekontaminovány vysokotlakým
vodním paprskem. Po předepsaných
testech jsou nádoby uloženy
do skladu. Popsaná recyklace a vitrifikace
umožňuje snížit objem vysoce radioaktivního
odpadu 5krát.
Strukturální odpad, trupy a koncovky
použitého paliva a technologický odpad,
který se nesmí dostat do povrchových
skladů, se z La Hague odesílá do speciálního
úložného objektu. Snahou je maximálně
omezit jeho objemy a nezbytné
operace mechanizovat a automatizovat.
PORTFOLIO RECYKLAČNÍCH
TECHNOLOGIÍ SE ROZRŮSTÁ
Zatímco recyklace paliva z lehkovodních
reaktorů III. generace umožňuje
oproti přímé likvidaci 25procentní úsporu
uranu a 10násobné snížení radioaktivní
toxicity, recyklace pro IV. generaci
rychlých neutronových reaktorů vykáže
podstatně lepší možnosti. Rychlé reaktory
vygenerují z izotopu U238, jenž je
neštěpný a v uranové rudě se ho nachází
cca 99 %, štěpné plutonium 239. Ve většině
stávajících reaktorů se využívá štěpný
izotop U235.
„Flotila“ budoucích sofistikovaných
reaktorů se plus-mínus zužuje na sexteto
nejperspektivnějších typů: na sodíkem,
olovem a plynem chlazené rychlé reaktory,
na reaktor chlazený vodou se superkritickými
parametry, na vysokoteplotní
heliem chlazený reaktor a na reaktor
chlazený tekutými solemi (thoriové palivo).
Pozitivní překvapení nejsou vyloučena.
Někteří badatelé přicházejí s dalšími
konstrukčními nápady. Mimo jiné
jak s minimem diagnostických a zpracovatelských
operací opětovně a efektivně
využít všechny frakce zčásti vyhořelého
paliva, a to i z již ošetřených a zakonzervovaných
foliantů. Více ukáže čas. Prý
už 3. a 4. dekáda tohoto století.
Dr. Bronislav Sowa, CSc.
La Hague
