Výroba jaderného paliva

Z Enpedie
Přejít na: navigace, hledání

Výroba jaderného palivaObecně lze říci, že výroba jaderného paliva je proces, na jehož počátku je těžba uranu (či jiného štěpného materiálu – thoria) a na jehož konci je hotový palivový soubor. Co se děje mezi tím, to záleží na typu paliva. Výroba jaderného paliva pro lehkovodní reaktory začíná těžbou uranové rudy. Vytěženou rudu je třeba za mokra rozemlít na velmi malé částečky. Ruda je ve formě velmi hrubého štěrku drcena v ohromných kovových mlýnech železnými koulemi o různých průměrech na jemný prášek, který s vodou vytváří tzv. rmut. Ten je pak veden do venkovních zahušťovacích nádrží, které fungují na principu sedimentace. Prášek postupně přirozeně klesá na dno za mírného přispění flokulačních činidel, odkud jej sbírají shrabováky. Rozemletím je povrch částic uranové rudy zvětšen natolik, že je možné je podrobit tzv. zásaditému karbonátovému loužení, při kterém uran reakcí s uhličitanem sodným přechází z oxidické formy, ve vodě nerozpustné, do rozpuštěné formy uhličitanu uranylu. Ze zásaditých roztoků je potom uran vychytáván, koncentrován a přečišťován na ionexech (iontoměničích). K vychytávání dochází protiproudem. Dalšími procesy, zahrnujícími reakci se čpavkem a sušení vzniklé sraženiny, je z roztoků nakonec ve formě žlutého prášku vytvořen diuranát amonný, tzv. žlutý koláč. Říká se mu také uranový koncentrát, protože obsahuje již asi 74 % uranu. Tento koncentrát se sype do kovových 200litrových sudů, ve kterých je přepraven do konverzního závodu.

Konverze spočívá v převedení diuranátu amonného na sloučeninu fluorid uranový (UF6). Během konverze jsou odstraněny přísady a uran je kombinován s fluorem za vzniku plynného UF6. Tato sloučenina je stlačena a zchlazena do kapalné formy. Kapalný UF6 je nalit do 14-tunových sudů, kde chlazen přechází do formy pevné. Tento proces trvá cca 5 dní. Poté následuje přeprava pevného UF6 do obohacovacího závodu. V obohacovacím závodě je uran obohacen izotopem 235U dle potřeb zákazníka (dle typu reaktoru a specifikací provozovatele elektrárny). Obohacený uran se pak zpracuje do formy palivových tablet. Tabletami se naplní palivové proutky, proutky jsou pak součástí palivových souborů. Během sestavování souborů jeho jednotlivé části (tablety, povlakové trubky i ostatní konstrukční části – např. distanční mřížky, vodicí trubky ad.) prochází kontrolami, aby se identifikovaly vadné kusy. Hotovým palivovým souborem výroba končí a následuje provoz, skladování a nakonec trvalé uložení či přepracování.

Závod pro zpracování uranové rudy najdeme na našem území v Dolní Rožínce, avšak konverzní a obohacovací závody se nacházejí v zahraničí. Závody konverzní najdeme v Brazílii, Kanadě, Číně, Francii, Íránu, Rusku, Velké Británii a USA a závody obohacovací v zemích jako Argentina, Brazílie, Čína, Francie, Indie, Írán, Japonsko, Korea, Německo, Nizozemí, Pákistán, Rusko, Velká Británie a USA. Některé země obohacují metodou plynné difúze, jiné pak vlastní centrifugy (odstředivky). Nutno podotknout, že obohacování je energeticky i časově velice náročné a vyžaduje vyspělou technologii. Obsah izotopu 235U, který se v lehkovodních reaktorech používá jako štěpný materiál, v přírodním uranu je pouhých cca 0,7 %. Pro potřeby štěpení v lehkovodních reaktorech je nutno uran obohatit na cca 3–5 %.

Zdroje

Vytiska T., Malá M., Zlámal O.: Česko – švédská jaderná exkurze, Zpravodaj ČSVTS 11/2012
wise-uranium.org
world-nuclear.org