VYHOŘELÉ PALIVO

V palivu jaderných elektráren štěpnou reakcí vzniká řada prvků, dá se říci, že skoro celá Mendělejevova tabulka. Vyhořelé palivo bývá považováno za odpad, ale již dnes je jasné, že tento odpad se brzy může stát cenným zdrojem surovin nebo palivem pro jiný typ elektrárny. Část vyhořelého paliva se přepracovává zpět na klasické jaderné palivo. Vysokoaktivní odpady, které zbudou po přepracování vyhořelého jaderného paliva, nebo samotné vyhořelé palivo, které se (zatím) nebude nijak zpracovávat, se uloží hluboko pod zem. Je to nejbezpečnější způsob, jak s ním naložit. Ve světě se hlubinná úložiště již budují a existují projekty na nové zajímavé metody. Před únikem radioaktivních látek do biosféry chrání několikanásobné důmyslné bariéry. Sama příroda nám však podává důkaz, že zcela postačuje ta nejpřirozenější z nich - hornina.

Co obsahuje vyhořelé palivo

Vyhořelé palivo z jaderných reaktorů tvoří méně než 1 % objemu všech jaderných odpadů na světě, avšak obsahuje přes 90 % veškeré radioaktivity. Jeden reaktor s výkonem kolem 1000 MW produkuje ročně kolem 30 tun vyhořelého paliva. Protože palivo má vysokou hustotu, představuje to objem jen asi 1,5 m³. Palivo vyňaté z reaktoru obsahuje stále ještě 95 % nespotřebovaného uranu, z toho 1 % štěpitelného ²³⁵U a 1 % štěpitelného izotopu plutonia ²³⁹Pu. Ostatní štěpné produkty, které dnes považujeme za odpad, tedy představují jen asi 1 200 kg. Hlavní podíl radioaktivity nesou mezi těmito štěpnými produkty cesium ¹³⁷Cs a stroncium ⁹⁰Sr, oba s poločasem rozpadu kolem 30 let. V důsledku radioaktivního rozpadu vyhořelé palivo postupně ztrácí radioaktivitu a četné radioizotopy přecházejí na neaktivní prvky, jejichž oddělení z odpadu by v budoucnu mohlo být zajímavé. Je to např. platina, ruthenium, rhodium, paladium, stříbro, prvky vzácných zemin atd.

Jak se změní jaderné palivo po "vyhoření" v reaktoru.

Jak se s ním zachází

Palivové články pro tlakovodní reaktory jsou pokryty obalem z vysoce odolné slitiny zirkonia, která je mnohem odolnější než například nerezavějící ocel. Palivové články v reaktoru musely vydržet teploty kolem 300 ° C a tlak přes 12 MPa, snadno tedy odolají mnohem mírnějším podmínkám při skladování a další manipulaci. Vyhořelé články se z reaktoru vyjmou a pod hladinou vody kanálem převezou do bazénu vyhořelého paliva, který je v reaktorové hale vedle reaktoru. Tam jsou pod vodou uloženy asi 3 až 4 roky. Voda je neustále chladí, protože radioaktivním rozpadem se v nich stále vyvíjí teplo. Jejich radioaktivita klesne mezitím asi na 50 % původní hodnoty. Vyhořelé články se pak vloží do speciálních kontejnerů a odvezou do meziskladu vyhořelého paliva. Zde se skladují řádově několik desítek let.

Mokrý mezisklad vyhořelého jaderného paliva.

Co s vyhořelým palivem

Zatím jedinou možností, jak odstranit dlouhodobé radionuklidy, je počkat, až se rozpadnou na neradioaktivní nuklidy. Toto čekání bude trvat statisíce let a po celou tuto dobu musíme zajistit, aby se nemohly dostat do biosféry. Metody, kterými toho lze dosáhnout, byly náročným výzkumem objeveny,jsou známé a proveditelné. Požadavku na oddělení radioaktivních odpadů od biosféry nejlépe vyhovuje jejich znehybnění v různých druzích skla, keramických materiálů nebo bitumenu a jejich trvalé uložení ve speciálním hlubinném úložišti s řadou ochranných bariér. Druhou možností, jak s odpady naložit, je jejich přepracování.