Rusko testuje systém, který přepracuje až 98 % vyhořelého jaderného paliva

DomůJaderné elektrárnyRusko testuje systém, který přepracuje až 98 % vyhořelého jaderného paliva

Nový palivový cyklus počítá s využitím až 98 % tzv. vyhořelého paliva z běžných lehkovodních jaderných reaktorů VVER. Nově by tak na konci cyklu mělo vznikat podstatně méně jaderného odpadu, který bude navíc i méně toxický. Rusko do budoucna počítá s trojicí scénářů konce palivového cyklu.

Konec palivového cyklu u jaderného paliva je celosvětovým tématem, kterému se postupem času přikládá stále vyšší význam. S postupným uzavíráním starších jaderných elektráren vyvstává otázka, jak naložit s vyhořelým jaderným palivem, ve kterém se obvykle stále nachází velké množství využitelného materiálu a jen malé množství z celkového paliva tvoří silně toxické látky. Pokud se navíc mají naplnit klimatické plány mezinárodních organizací, bude třeba počítat i s novými jadernými bloky a otázka konce palivového cyklu tak ještě víc nabude na významu.

Koncem palivového cyklu se zabývala na nedávném Symposiu Světové jaderné asociace i Liudmila Zalimskaya, ředitelka společnosti JSC Tenex, která spadá pod ruský státní Rosatom. V současnosti je technologicky možné přepracovat vyhořelé palivo z VVER reaktorů na tzv. RepU palivo (Reprocessed Uranium). Jde ovšem pouze o asi 21 % z celkového množství vyhořelého paliva. Nový palivový cyklus by měl tuto hodnotu zvýšit až na 98 % a jen pouhá 2 % paliva by bylo třeba likvidovat hlubinným uložením.

Nový cyklus jaderného paliva, který poskytuje přijatelné řešení pro konec palivového cyklu, bude nezbytný pro udržení dynamického růstu globální jaderné energie. Růst jaderné energetiky, se kterým počítá například i Scénář 2 °C (2DS) Mezinárodní energetické agentury, bude muset být podpořen takovým palivovým cyklem, který je schopen zajistit, aby byl tento růst udržitelný. 

Liudmila Zalimskaya, CEO společnosti JSC Tenex

Mezisklad použitého paliva JE Dukovany; Zdroj: Archiv EDU

Méně odpadu a nižší toxicita

Navrhované přístupy se soustředí na přepracování použitého paliva, což umožňuje využívat zdroje uranu a plutonia v plném rozsahu a současně snižovat množství odpadu určeného k likvidaci. Většina provozovatelů jaderných zařízení v současné době upřednostňuje odložené řešení prozatímního skladování použitého jaderného paliva, kdy se použité palivo skladuje desítky let v meziskladech, kde čeká na další využití, nebo konečné uložení.

Konec jaderného paliva je v současnosti řešen nedostatečně, což je jeden z důvodů snižující se přijatelnosti jaderné energetiky u veřejnosti. Neúčinná řešení přepracování a neefektivní využívání přepracovaného uranu a plutonia navíc vedly některé velké hráče k pozastavení prací na projektech zaměřených na přepracovávání. 

Liudmila Zalimskaya, CEO společnosti JSC Tenex

Nový cyklus jaderného paliva musí výrazně snížit množství a nebezpečí odpadu a musí být zároveň v souladu s režimem nešíření jaderných materiálů a jejich možného zneužití. Rovněž musí odpovídat charakteristikám flotily provozovaných reaktorů. V lehkovodních reaktorech lze použít přepracovaný uran a plutonium (bližší informace o typech reaktorů zde). Minoritní aktinidy je pak možno podrobit transmutaci v rychlých reaktorech, což dále snižuje objem a toxicitu odpadu. Další produkty štěpení pak mohou být cennými zdroji radioizotopů.

Bazén s vyhořelým jaderným palivem ve francouzském La Hague. Zdroj: Benoit Tessier, Reuters

Paliva k přepracování bude dost

Množství použitého jaderného paliva má do roku 2050 vzrůst až na hodnotu okolo 1 milionu tun. Množství uranu a plutonia, které je možné z tohoto vyhořelého paliva znovu získat, je dostatečné pro zhruba 60 let provozu 140 lehkovodních reaktorů o instalovaném výkonu 1 GWe.

V současnosti se přepracováním na území Ruska zabývají čtyři zařízení, která mají v budoucnu projít modernizací své infrastruktury pro vysoce aktivní manipulaci s odpady. Jedná se například o zařízení Mayak, nebo chemické továrny v Seversku a Zheleznogorsku. Pilotní demonstrační závod na přepracování má být spuštěn v roce 2019 a v roce 2022 má být uvedena do provozu podzemní výzkumná laboratoře pro hlubinné skladování vysoce aktivního odpadu.

Trojice možných scénářů

Zalimskaja představila tři možné scénáře konce palivového cyklu, které v současné době testuje společnost Rosatom.

První scénář počítá s recyklací paliva na RepU a využití v existujícím jaderném parku. Druhým scénářem je palivový cyklus zvaný REMIX. Palivo REMIX je vyráběno přímo ze směsi recyklovaného uranu a plutonia a lze jej použít v lehkovodních reaktorech. Použité palivo REMIX lze opakovaně zpracovat a recyklovat. Třetím scénářem je systém zahrnující lehké vodní reaktory a rychlé reaktory.

Všechny tři scénáře vychází ze známých postupů a všechny jsou, či brzy budou v Rusku prakticky testovány.