Jaderné palivo

1. Jaderné palivo

2. 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

3. 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

4. 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.

5. Obohacovací závod ●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.

6. 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

7. 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

8. Srovnání výhřevností

9. 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)

10. Hospodaření s vyhořelým uranovým palivem

11. 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

12. 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

13. Uranový palivový cyklus