První soběstačná jaderná elektrárna
Představte si jadernou elektrárnu, kam přivezete použité jaderné palivo a ochuzený uran a pak už se budete jen dívat, jak desítky let vyrábí elektřinu, a občas doplníte některé materiály. Ač to může znít jako sci-fi, ruský, olovem chlazený reaktor BREST-OD-300 ukáže, jak může vypadat budoucnost.
Není to ale tak jednoduché, důležitý je pro to správný typ reaktoru. BREST-OD-300, vyvinutý ruskou korporací pro atomovou energii Rosatom, bude chlazený olovem, což mu umožňuje fungovat trochu jinak než běžné jaderné elektrárny chlazené vodou. Díky tomu totiž štěpí jaderné palivo nezpomalenými neutrony (vysokoenergetické nebo také rychlé neutrony; odtud „rychlý reaktor“) a kromě štěpení navíc přeměňuje jinak nevyužitelný uran 238 na plutonium 239, které už může sloužit jako palivo stejně jako normálně používaný uran 235.
Některé země už použité palivo přepracovávají a zavážejí do lehkovodních reaktorů, ale v tomto případě platí fyzikální omezení, kvůli kterým se dá palivo recyklovat jen několikrát. Pro rychlé reaktory ale podobné omezení neplatí, takže jej mohou používat donekonečna, dokud v něm zůstane dostatek štěpných materiálů. Až začnou docházet, bude potřeba doplnit plutonium nebo ochuzený uran.
Jak to probíhá
Stále to zní docela jednoduše, avšak uvést tyto myšlenky do praxe je velmi náročné. Kromě samotného reaktoru jsou potřeba i linky, které budou palivo vyrábět a přepracovávat. Vzhledem k tomu, že použité palivo je silně radioaktivní, musí být linky do velké míry automatizované nebo přímo robotizované. A právě dvě takové linky jsou součástí projektu Proryv, kterým chce Rosatom veškeré nezbytné technologie převést z výzkumných ústavů do průmyslového použití.
První linka, která bude vyrábět nitridové palivo pro reaktor BREST-OD-300, už stojí a nyní v ní probíhá montáž vybavení. Jedinečné na tomto reaktoru je, že bude spouštěn už se směsným palivem a nebude používat standardní oxidy uranu a plutonia, ale jejich sloučeniny s dusíkem. Například sodíkový reaktor BN-800 (také patří mezi rychlé) používá oxidové palivo a při spouštění měl v aktivní zóně pouze uran. Nyní postupně přechází na aktivní zónu tvořenou směsným palivem.
Výstavba druhé linky, která bude přepracovávat použité palivo, začne v roce 2024, aby mohly technologie robotizace ještě pokročit.
Odpady
Díky těmto dvěma linkám a olovem chlazenému reaktoru bude možné palivo recyklovat stále dokola a do hlubinných úložišť ukládat už jen to, co je skutečně odpadem a nelze energeticky využít. Podle odhadů to bude zhruba desetina objemu použitého paliva, které se zatím skladuje v meziskladech.
Velkou výhodou rychlých reaktorů je, že dokáží „spalovat“ i další prvky, např. transurany. Ty vznikají v jaderném palivu během provozu, mají vysokou aktivitu a velmi dlouhé poločasy rozpadu. Právě ony určují, že použité palivo musíme oddělit od životního prostředí na desítky tisíc let. Pokud je ale v rychlém reaktoru přeměníme na stabilnější a méně aktivní prvky, bude stačit několik staletí.
Zatím jen ukázka
Reaktor BREST-OD-300 je zatím jen ukázkou toho, co je technologicky možné. Druhou otázkou je totiž to, zda je recyklace konkurenceschopná i ekonomicky. Přináší řadu výhod, jako je snížení spotřeby uranové rudy a obohaceného uranu, využití materiálů, které jsou dnes vnímány spíše jako odpady, snížení nezbytného objemu hlubinných úložišť apod. Má tedy celou řadu přímých i nepřímých přínosů, které se špatně vyčíslují. Konkurenceschopnost v podobě výrobních cen elektřiny by měl přinést reaktor BR-1200 s výkonem 1200 MWe, který už bude srovnatelný s jinými zdroji energie.
Vladislav Větrovec
Foto: Rosatom
115
