Jaderný odpad - Zpětné využití jaderného odpadu

k navigaci

Jaderné elektrárny - obnovitelný zdroj energie a surovin

Jaderné palivo vyňaté z reaktoru obsahuje stále ještě 95 % nespotřebovaného uranu, z toho 1 % štěpitelného 235U a 1 % štěpitelného izotopu plutonia 239Pu. Hlavní podíl radioaktivity nesou štěpné produkty cesium 137Cs a stroncium 90Sr, oba s poločasem rozpadu okolo 30 let. V důsledku radioaktivního rozpadu použité palivo postupně ztrácí radioaktivitu a četné radioizotopy přecházejí na neaktivní prvky, jejichž oddělení z odpadu by mohlo být v budoucnu z průmyslového hlediska zajímavé. Jde např. o platinu, ruthenium, rhodium, paladium, stříbro, prvky vzácných zemin apod.

Většina atomových elektráren ve světě sleduje možnosti recyklace použitého paliva

Některé země z rozsáhlým jaderným programem se rozhodly pro přepracování použitého jaderného paliva. V provozu jsou komerční přepracovací závody např. v La Hague a v Marcoule ve Francii či v Sellafieldu ve Velké Británii. Kapacita těchto závodů představuje asi jen 25 % použitého paliva ze současných jaderných elektráren. Francouzi vypočítali, že recyklace 10 až 11 tun plutonia z vyhořelých palivových článků za rok se rovná 11 milionům tun ropného ekvivalentu.

Přírodní uran obsahuje 0,7 % štěpitelného izotopu 235U, zatímco téměř veškerý zbytek představuje izotop 238U. Tento izotop se v reaktoru částečně přeměňuje na plutonium 239Pu, které je také štěpitelné. Část 235U může být v jaderných elektrárnách nahrazena plutoniem v palivových článcích pro nejběžněji používané tlakovodní reaktory. Použité palivo, které obsahuje plutonium, je tedy možné přepracovat a vyrobit z něj palivo nové. Je to tzv. MOX palivo (Mixed Oxides) - směs oxidů uranu a plutonia.

Princip přepracování použitého paliva je znám od 40. let minulého století. Z palivových kazet se odstraní ochranný zirkoniový obal a palivové články se rozdělí na kratší kusy - vše pomocí dálkově řízených manipulátorů a robotů. Použité palivo se rozpustí v kyselině dusičné a z roztoku se chemicky oddělují jednotlivé složky. Plutonium se opět použije jako palivo. Uran se uskladní nebo použije pro výrobu nového paliva. Zbytky kovového pokrytí palivových článků se zpracují jako středněaktivní odpad. Štěpné produkty se oddělují a vitrifikují. Z jedné tuny použitého paliva tak vznikne pouze 115 litrů vysokoaktivního jaderného odpadu převedeného do formy skla.

V nedávné době se mezi státy zabývajícími se výzkumem transmutace použitého paliva, která je základem technologie likvidace izotopů s dlouhým poločasem rozpadu a opakovaného energetického využití použitého jaderného paliva, zapojila i ČR.

Technologie ADTT (Accelerator Driven Transmutation Technology) stále aktuálnější

Perspektivní možností energetického využití použitého jaderného paliva jsou postupy známé pod zkratkou ADTT (urychlovačem řízené transmutační technologie). Jde o vývoj technologií směřujících k dalšímu využití velkého potenciálu jaderné energie, kterou současné typy reaktorů nedokáží z paliva uvolnit. Současně tato technologie umožní jadernou přeměnu dlouhožijících radionuklidů tak, aby se podstatně zkrátila doba, po kterou jsou odpady svou radioaktivitou nebezpečné pro životní prostředí.

Princip ADTT byl navržen již v 50. letech minulého století. Spočívá v tom, že se radioaktivní odpad roztaví nebo rozpustí a ostřeluje neutrony. Ty vznikají v olověném terčíku, na který dopadá svazek protonů urychlených mohutným lineárním urychlovačem. Neutrony pak doslova "rozstřílejí" radioaktivní izotopy buď na radioizotopy s krátkým poločasem rozpadu, nebo dokonce na neaktivní izotopy. Zbytky odpadů z takového reaktoru pak stačí uložit na 10 až 50 let, během kterých se stanou neškodnými. Výhodou je i fakt, že reaktor obsahuje pouze podkritické množství štěpitelného paliva a nemůže tedy nastat řetězová štěpná reakce. Výkon reaktoru bude možné regulovat pomocí výkonu urychlovače.

Při transmutaci prvků se vyvíjí velké množství tepla. Pokud by se tedy urychlovač instaloval do areálu jaderné elektrárny, mohl by i po skončení její životnosti likvidovat použité jaderné palivo a dál na elektrárenském zařízení vyrábět elektřinu.

Technologie ADTT umožňuje kromě použitého jaderného paliva využít i thorium. Ze 12 gramů thoria lze uvolnit tolik energie jako spálením 30 tun uhlí. Bude-li tento reaktor schopen přeměnit 99 % svých zplodin, bude k dispozici téměř neomezený a bezodpadový zdroj energie.

Průmyslovému využití ADTT v současné době brání nízká účinnost dodávky neutronů prostřednictvím urychlovače protonů a vysoká cena výstavby podobného zařízení.

nahoru