Vyhořelé jaderné palivo

Transkript

1 Vyhořelé jaderné palivo

2 Jaderné palivo - složení Jaderné palivo je palivo, z něhož se energie uvolňuje prostřednictvím jaderných reakcí Nejběžnějším typem jaderného paliva je obohacený uran ve formě oxidu uraničitého. Pro jaderné využití uranu je vhodný především izotop 235 U, dále izotop 238 U

3 Jaderné palivo - čerstvé

4 Vyhořelé jaderné palivo Vyhořelé palivo z jaderných reaktorů tvoří méně než 1 % objemu všech jaderných odpadů na světě, avšak obsahuje přes 90 % veškeré radioaktivity. z provozu Jaderné elektrárny Dukovany za celou dobu její plánované životnosti by bylo možné v kontejnerech o vnějším průměru 2,6 m vyskládat toto palivo na plochu ne větší, než jaká je rozloha asi poloviny fotbalového hřiště. Na celém světě přibude ročně z provozu jaderných elektráren asi tun použitého paliva.

5 Vyhořelé jaderné palivo - složení

6 Co s ním? Možnosti v současnosti: přepracování do formy nového čerstvého paliva trvalé uložení použitého paliva do vhodné geologické formace tzv. vyčkávací strategie, kdy použité palivo čeká na eventuální nové technologie dalšího využití.

7 Přepracování Princip je znám již od čtyřicátých let minulého století a stále se zdokonaluje. Dnes se pepracovává 10% vyhořelého paliva. Vyhořelé palivo se rozpouští v kyselině dusičné a z roztoku se chemicky oddělují jednotlivé složky. Plutonium se opět použije jako jaderné palivo. Uran se uskladní, nebo použije pro výrobu nového paliva. Zbytky kovového pokrytí palivových článků se zpracují jako středněaktivní odpad. Štěpné produkty se oddělí a vitrifikují. Z jedné tuny vyhořelého paliva tak vznikne pouze 115 litrů vysokoaktivního odpadu, převedeného do formy skla. Komerční přepracovatelské závody: Francie, Velká Británie. + využití suroviny + redukce vyhořelého paliva - nákladné

8 Trvalé uložení Předchází tomu: Uložení v bazénu použitého paliva roky Uložení ve skladu použitého paliva desítky let Účel: snížit zbytkový tepelný výkon použitého paliva na míru potřebnou pro jeho další přepracování nebo definitivní uložení v hlubinném úložišti jaderného odpadu

9 Trvalé uložení Struktura hlubinného úložiště podzemní prostory pro ukládání a manipulaci s kontejnery s vyhořelým palivem a vysokoaktivními odpady přístupové šachty a tunely nadzemní povrchový areál. + Úložiště jaderného odpadu patří státu (SÚRAO) + eliminace nebezpečí, bezpečné a trvalé uložení odpadu - rozměr stavby pro vzhled krajiny - konečná kapacita

10 Struktura hlubinného uložiště v ČR

11 Vyčkávací strategie + uložení energetické suroviny do budoucna, kdy bude nedostatek přírodního uranu + Snížení tepelného výkonu vyhořelého paliva, následné menší nároky na hlubinné uložiště + radioaktivita v palivu klesá, přepracování bude snadnější a levnější - ekonomické nároky na skladování - nutnost zvýšeného dozoru po dlouhou dobu

12 Technologie ADTT(Accelerator Driven Transmutation Technologies) vystavení např. již vyhořelých palivových článků proudu neutronů z urychlovače. Dojde při tom k jaderným reakcím, které vytvoří materiál vhodný pro výrobu nových palivových článků do energetických reaktorů podkritický typ reaktoru - přísun chybějících neutronů je třeba zajistit externím zdrojem, kterým je výkonný urychlovač protonů - ostřeluje jádra těžkých kovů - další štěpení pomocí neutronů Tyto procházejí přes moderátor do aktivní zóny reaktoru, kde je ve vhodném prostředí rozpuštěn štěpný materiál a též odpadní izotopy, jejichž transmutace je z hlediska bezpečnosti skladování "odpadů" jaderných elektráren žádoucí umožňují zpracovávat palivo, které není schopné samostatně udržet řetězovou reakci - thorium

13 Technologie ADTT + palivo thorium, více než dnešní 235 uran + nemůže dojít k nekontrolované řetězové štěpné reakci + schopnost přeměny (transmutace) dlouhožijících a aktivnějších radionuklidů na stabilní snížení nebezpečnosti jaderných odpadů - určité množství bude nutné i nadále skladovat v trvalých úložištích - současné urychlovače nejsou tak výkonné - náročnost na investice - spíše teoretický horizont

14 Množivé reaktory Budou to reaktorová zařízení, ve kterých bude tekuté palivo cirkulovat. Během provozního cyklu vznikne pouze odpad tvořený stabilními či krátkodobými radioizotopy a energie pro pohon turbín a generátorů Pracují s vyšším tokem neutronů, což umožňuje přeměnit na jaderné palivo a energeticky využít také uran 238 a thorium 233, které se v přírodě vyskytují mnohem častěji než dnes používaný uran základem vývoje tzv. reaktorů IV. Generace + využití vyhořelého paliva - rizikovější provoz - mohou sloužit i k výrobě materiálu pro zbraně hromadného ničení

15 Vize do budoucna Děkuji za pozornost!

16 Zdroje cez_a_pokrocile_jaderne_technologie_-_nahled.pdf