Světově první přepracování uran-zirkoniového paliva

Klasické palivo pro jaderné bloky tvoří palivové tablety z oxidu uraničitého (UO2) uzavřené v trubičce ze zirkoniové slitiny. Během přepracování jsou palivové tablety vyjmuty, rozemlety a dále zpracovávány s cílem získat z nich znovu použitelné látky, především uran a plutonium.

Jaderné palivo pro malé reaktory je však mnohem rozmanitější a často jde o disperzi oxidu uraničitého a hliníkového prášku. Ruský jaderný průmysl dodal v minulosti do řady zemí reaktory používající právě uran-hliníkové palivo a Rosatom provozuje jedinou flotilu jaderných ledoborců na světě. V roce 2020 uvedl do komerčního provozu jedinou plovoucí jadernou elektrárnu na světě a připravuje projekty malých jaderných bloků s reaktory RITM-200, které používají palivo typu cermet, kdy je uran rozprostřen v hliníkovo-křemíkové matrici. S ohledem na nahromaděné uran-zirkoniové palivo ruské konstrukce a s ohledem na plánovaný rozvoj malých jaderných reaktorů se Rosatom začal zabývat hledáním vhodného postupu pro jeho přepracování.

Výhodou tohoto materiálu je velká tepelná vodivost a to, že reaktorům dává možnost velmi rychle měnit jejich výkon. Zatímco francouzský reaktor EPR, který je uzpůsoben pro rychlé změny výkonu, je schopen zvýšit svůj výkon o 5 % za minutu, reaktory na jaderných ledoborcích zvládají 1 % za vteřinu. Ale problém nastává během přepracování paliva, kdy je potřeba oddělit uran od hliníku nebo zirkonia.

Jedním z podniků, které se v Rusku zabývají přepracováním jaderného paliva, je Majak, který spadá pod Rosatom. Tamní vědci začali v roce 2013 hledat technologii, která by byla nejvhodnější pro přepracování paliva z jaderných ledoborců a dalších reaktorů používajících uran-zirkoniové palivo. Jeho přepracování je obecně považováno za nejnáročnější a zatím ho nikdo nepřepracovává ve velkém měřítku.

V roce 2018 začalo testování nového postupu přepracování uran-zirkoniového paliva, kdy se použité palivo rozemele a elektrochemicky rozpustí v kyselině, a v letošním roce se začal Rosatom připravovat na rozjetí přepracovávání v průmyslovém měřítku.

„Do zahájení našich výzkumů se tento typ paliva ve světě, ani u nás nepřepracovával. Specifické chování uran-zirkoniového materiálu během rozpouštění a samotného zirkonia během celého technologického řetězce neumožňovalo najít plnohodnotný proces přepracování,“ uvádí vedoucí výzkumné laboratoře Centrální závodní laboratoř Majaku Andrej Konnikov.

Palivo, které se nahromadilo nejen v Rusku, ale i v dalších zemích, tak už nebude muset být dlouhá desetiletí skladováno, ale bude možné jej přepracovat, získat z něj znovu použitelné prvky a snížit radioaktivitu a objem zbylého odpadu. Znamená to i to, že malé reaktory, o které je v současnosti ve světě velký zájem, budou mít menší ekologickou stopu a budou tedy přijatelnější pro veřejnost.

Vladislav Větrovec