aktualizované: 08.02.2020 13:05:40
Rádioaktívne odpady z prevádzky JE a ich vplyv na životné prostredie
Budúcnosť rádioaktívnych odpadov |
|
Palivovým cyklom sa označuje postupnosť technologických procesov realizovaných s cieľom výroby energie v jadrových reaktoroch. Jestvujú dva principiálne odlišné cykly - otvorený palivový cyklus a uzavretý palivový cyklus. Otvorený palivový cyklus je nasledovný: ťažba uránovej rudy - spracovanie uránovej rudy - konverzia uránovej rudy na jadrový materiál (dioxid alebo hexafluorid uránu) - obohatenie - výroba paliva - využitie paliva - skladovanie VJP - trvalé uloženie VJP.
Uzavretý palivový cyklus možno opísať nasledovne: ťažba uránovej rudy - spracovanie uránovej rudy - konverzia uránovej rudy na jadrový materiál - obohatenie - výroba paliva - využitie paliva - medziskladovanie VJP - prepracovanie paliva - konverzia, alebo priamo výroba nového paliva - opätovné využitie paliva. Hlavný rozdiel oproti otvorenému palivovému cyklu je v tom, že využiteľná časť vyhoreného jadrového paliva sa opätovne stáva materiálom pre výrobu nového jadrového paliva a tak sa palivový cyklus uzatvára. Jedna tona prepracovaného jadrového paliva predstavuje úsporu dvoch ton prírodného uránu.
Vyhorené jadrové palivo z tlakovodných reaktorov predstavuje cenný jadrový materiál, pretože má ešte stále vyšší obsah 235U ako prírodný urán, a naviac, aj nové štiepne izotopy 239Pu a 241Pu. Preto niektoré štáty prepracovávajú VJP. Výsledkom je nové jadrové palivo a vysokoaktívne zvyšky. Vyhorený jadrový materiál sa tak opäť vracia do palivového cyklu a efektívne sa energeticky využije.
Prepracovanie vyhoreného jadrového paliva predstavuje zložitý chemický proces slúžiaci na oddelenie uránu od plutónia a na odstránenie produktov štiepenia. Pred jeho realizáciou je nevyhnutné VJP niekoľko mesiacov až rokov skladovať v bazénoch, pričom dochádza k významnému zníženiu aktivity štiepnych produktov s krátkym polčasom rozpadu. V súčasnej dobe je rozpracovaných niekoľko desiatok technologických spôsobov prepracovania VJP. V praxi je najrozšírenejšia purexová metóda (PUREX - Plutonium Uranium Extraction). Vysoká rádioaktivita paliva núti, aby celý proces prepracovania bol realizovaný diaľkovo riadenými manipulátormi a robotmi. Z palivových kaziet sa najskôr odstráni ochranný povlak, ktorý je vyrobený zo zirkónia. Vyhorené palivo sa rozpustí v kyseline dusičnej a z roztoku sa chemicky oddeľujú jednotlivé zložky. Výsledným efektom procesu prepracovania je urán, ktorý je vo forme oxidu alebo hexafluoridu, a plutónium, zvyčajne ako oxid. Plutónium a urán sa ďalej využije ako palivo pre rôzne typy reaktorov. Ostatky kovového pokrytia palivových článkov sa spracujú ako stredneaktívny odpad. Štiepne produkty sa koncentrujú odparovaním, prechodne sa uskladňujú v kvapalnej forme a pred konečným uložením sa fixujú, zvyčajne vitrifikáciou. Z jednej tony VJP tak vznikne iba 115 litrov vysokoaktívneho odpadu vo vitrifikovanej forme.
Uzavretý palivový cyklus sa všeobecne považuje za veľmi perspektívny a metódy prepracovania paliva sa ďalej zdokonaľujú. Väčšina krajín si zvolila cestu otvoreného palivového cyklu. Prepracovanie je ekonomicky a technologicky veľmi náročné. Čerstvé palivo, vyrobené zo surovín, získaných pri prepracovaní, je drahšie ako palivo vyrobené z vyťaženého uránu. Plutónium získané pri prepracovaní je možné využiť v tzv. rýchlych reaktoroch. Prepracovateľské služby ponúkajú Francúzsko, Ruská federácia a Veľká Británia.
Prepracovanie sa uskutočňuje na základe komerčných kontraktov, pričom zákazník môže byť aj zo zahraničia. Vo všetkých prípadoch však platí, že zákazník dostane naspäť nielen materiál na nové palivo, ale aj vysokoaktívne zvyšky, o ktoré sa musí náležite postarať.
Pokročilé technológie nakladania s RAO
Za prepracovanie vyhoreného jadrového paliva sa považuje aj transmutácia, ktorá je založená na premene rádionuklidov s dlhým polčasom premeny na rádionuklidy s kratším polčasom. Vzniknutý kvapalný vysokoaktívny odpad, obsahujúci rádionuklidy s kratším polčasom premeny, sa musí spracovať analogickým postupom ako v prípade prepracovania vyhoreného jadrového paliva a po dočasnom skladovaní ukladať v hlbinnom úložisku. Z tohto pohľadu transmutácia, podobne ako prepracovanie, predstavuje len parciálne riešenie problému, pričom transmutácia vyžaduje ešte niekoľko desaťročí vývoja, aby sa stala priemyselne dostupnou technológiou. Odstránenie rádionuklidov s dlhým polčasom rozpadu by mohlo pozitívne zmeniť niektoré bezpečnostné a technické aspekty úložiska, ale s vyššími nákladmi.
Všetky metódy nakladania s RAO (skladovanie, prepracovanie, prípadne transmutácia) môžu ovplyvniť vlastnosti rádioaktívnych odpadov a znížiť nároky na niektoré technické požiadavky na hlbinné úložisko, ale neeliminujú potrebu hlbinného ukladania vysokoaktívnych odpadov.
[7], [9]
|
