Jaderné palivo

Osnova prezentace

Těžba uranu Úprava uranové rudy Obohacovací závod Palivové pruty a jejich výroba Srovnání výhřevností (jad. palivo, uhlí) Jaderná elektrárna Hospodaření s vyhořelým palivem Mezisklad vyhořelého paliva Trvalé úložiště odpadů Uranový palivový cyklus

Těžba rudy

V hlubinných nebo povrchových dolech Klasicky nebo chemicky (vyluhuje se z hornin kyselinou) Těží se již od obsahu 0,1 % uranu V ČR těžba cca 408 tun ročně

Naleziště: oblast Jáchymova (v době 2.sv.války) Příbram, Stráž pod Ralskem. Dolní Rožínka na Jihlavsku

Nyní pokračuje omezená těžba uranu jen v Dolní Rožínce Za dobu existence průmyslové těžby se u nás vytěžilo

109 000 tun uranu

Úprava uranu

● Vytěžená ruda je nejprve rozdrcena

● Jemně rozemleta a poté se vylouhuje roztokem kyseliny sírové

● Po vysrážení se z roztoku získá koncentrát žluté barvy ve formě oxidu uranu

● Uranový koncentrát se odesílá do konverzního závodu na vyčištění a konverzi na plynný hexafluorid uranu.

● Ten pak slouží jako vsázka do obohacovacího závodu.

Obohacovací závod

Přírodní uran: 0,71 % štěpitelného izotopu

Slabě obohacený: 1 – 5 %

Středně obohacený:

5 – 20 %

Silně obohacený: 20 a více %

● V obohacovacích závodech se zvýší obsah štěpitelného izotopu na přibližně 2 až 5%.

● Z původní vsázky uranu se obohatí asi 1/6, zbytek tvoří tzv. ochuzený uran obsahující zejména neštěpitelný uran.

● Obohacený plynný hexafluorid uranu se ve speciálních kontejnerech dopravuje do závodů na výrobu palivových článků.

Palivové pruty a jejich výroba

● Hexafluorid se v závodu na výrobu pal. proutků přemění na pevný oxid uraničitý (UO2)

● z OU2 se vyrábí malé tablety(pelety)

● Energetický obsah jedné pelety je 1,87.104 MJ a může nahradit 1,6 t hnědého uhlí, 880 kg černého uhlí nebo 438 kg benzínu.

● Tato energie se z pelety získává v průběhu 4 let.

● Pelety se ukládají do několik metrů dlouhých trubek vyrobených ze speciálních slitin především Zirkonia (tvoří bariéru proti úniku štěpných produktů).

● Palivové tyče se montují do palivových kazet

Palivový článek (peleta)- Průměr 1,5 cm- Každá váží asi 4,8 g- Hermeticky odolný kovový obal- V aktivní zóně reaktoru je jich asi 19,2

milionů pelet

Palivový proutek- Průměr pal. tyče:9,1 mm- Počet pelet v pal. proutku: 386 ks- Hmotnost oxidu uraničitého v 1 tyči:1575 g

Kazeta

- Počet palivových tyčí v kazetě: 317 ks- Počet kazet v reaktoru: 163 ks

Srovnání výhřevností

PALIVO Výhřevnost MJ/kg

Černé uhlí 21,3

Hnědé uhlí 11,4

Suché dřevo 16,0

Benzín 42,7

Petrolej 44,4

Vodík 95,5

Jaderné palivo cca 45 MWd/kg = 3,9 .106 MJ/kg

Jaderná elektrárna

Vsázka paliva do reaktoru - 92 tun UO2 = 163 palivových kazet (19,2 milionů pelet)

Asi 1/3 palivových kazet se musí každoročně vyměnit za čerstvé (vyhořelé palivo)

Každoročně se tak z reaktoru odstraňuje asi 28 tun vyhořelého paliva, které obsahuje:

95% neštěpitelného izotopu uranu, 3% štěpných produktů, 1% štěpitelného izotopu uranu a 1% plutonia.

● Pouze 3% štěpných produktů je skutečný odpad

● Zbytek může být po přepracování znovu využit jako palivo (ekonomicky velmi náročné – VB, Francie, Belgie a Japonsko)

Hospodaření s vyhořelým uranovým palivem

Mezisklad vyhořelého paliva

Vyhořelé palivo se nejprve po dobu 5 let skladuje ve vodních bazénech poblíž reaktoru. Zde se ochlazuje a také mu rychle klesá aktivita.

Poté se palivové kazety z vodního bazénu u reaktoru v hermetických kontejnerech buď odvezou do přepracovacího závodu, nebo do meziskladu vyhořelého paliva, kde se skladuje 40 – 50 let

Pak se natrvalo uloží do hlubokých geologických úložišť.

Mezisklady: v areálu JE Dukovany a JE Temelín

Trvalé úložiště

● Budovy v hluboko položených podzemních prostorách (70-90 m s nepropustným nadložím i podložím)

● Několika násobné bezpečnostní bariéry bránící styku vyhořelého paliva s okolním prostředím

● Jsou to zejména obaly a schránky, v nichž je palivo umístěno, speciální těsnící materiály a vlastnosti hornin, v nichž je úložiště vybudováno.

Úložiště v ČR: Richard u Litoměřic

(upravený vápencový důl),

Bratrství u Jáchymova

Uranový palivový cyklus