ANEEL: Nové jaderné palivo tu může být ještě rychleji než nové reaktory

Datum 04.02.2022

Palivové tyče pro jaderné reaktory CANDU/PHWR, které budou vypadat podobně jako CCTE ANEEL, ale s jiným složením uranu a thoria. Průměr obou typů palivových tyčí je 10 cm při délce 50 cm. Foto: Dreamstime

Pro stávající reaktory a reaktory nové generace se vyvíjí řada nových jaderných paliv, která jsou odolná vůči haváriím, mají delší životnost, jsou levnější, poskytují větší energetický výkon, umožňují větší míru recyklace paliva, snadnější doplňování paliva, snadněji se skladují a následně likvidují.

Nové palivo od společnosti Clean Core Thorium Energy (CCTE) a Texaské univerzity (Texas A&M) řeší hned několik z těchto problémů. Jde o palivo využívající thorium (Th) a HALEU (High Assay Low Enriched Uranium – Vysoký obsah nízko obohaceného uranu), které se nazývá Advanced Nuclear Energy for Enriched Life (ANEEL) a řeší také výrazně nižší náklady na umístění odpadu, což bývá často velký argument pro odpůrce jaderné energetiky jako takové. Společnost CCTE na tomto palivu spolupracovala s Texaskou univerzitou 15 let.

Thorium se v zemské kůře vyskytuje asi třikrát častěji než uran a lze ho získat z mořské vody, i když v mořské vodě není tak hojné. Přírodní uran obsahuje pouze 0,7 % uranu 235 (U-235), který se snadno štěpí. Zbytek tvoří U-238, který se tak snadno už neštěpí. Musí být obohacen na přibližně 5 % U-235, aby se ve většině jaderných reaktorů zachovala kontinuální řetězová reakce. Výjimkou jsou reaktory CANDU (Canada Deuterium Uranium)/PHWR (Pressurized Heavy Water Reactor), které používají přírodní uran a těžkou vodu (D2O – deuterium je vodík s jedním neutronem v jádře).

ANEEL má velmi vysokou míru vyhoření paliva, přibližně 1 320 000 MWh na tunu paliva, ve srovnání s palivem z přírodního uranu, které se v současnosti používá v reaktorech PHWR/CANDU s vyhořením přibližně 320 000 MWh na tunu paliva.

Již dlouho je však známo, že vyšší úroveň obohacení U-235 poskytne více energie na hmotnost paliva, zajistí delší životnost aktivní zóny reaktoru, umožní menší rozměry elektrárny a vyšší míru vyhoření jaderného odpadu.

Stávající světová flotila lehkovodních reaktorů LWR (light water reactors) používá palivo obohacené na přibližně 5 % U-235. Mnoho pokročilých koncepcí reaktorů však vyžaduje HALEU, které je obohaceno na vyšší stupeň – mezi 5 a 20 %. Reaktory CANDU/PHWR mohou mít z HALEU obzvlášť velký užitek. Obohacení na více než 20 % je považováno za vysoce obohacené a pro civilní použití nepřijatelné.

Výše zmíněné palivo ANEEL je patentovanou kombinací thoria a HALEU s mnohem menším obsahem U-238 než běžné palivo, méně než 20 % ve srovnání s více než 94 % používanými v LWR. Většinu paliva tvoří matrice thoria, která je poháněna U-235 jako štěpným motorem, neboť poskytuje dostatečné množství neutronů pro pokračující štěpení.

ANEEL má velmi vysokou míru vyhoření paliva, přibližně 1 320 000 MWh na tunu paliva, ve srovnání s palivem z přírodního uranu, které se v současnosti používá v reaktorech PHWR/CANDU s vyhořením přibližně 320 000 MWh na tunu paliva. To je důležité v několika ohledech. Vyšší vyhoření znamená, že palivo zůstane v reaktoru déle a ze stejného množství paliva se získá více energie.

Vyšší vyhoření paliva ANEEL také sníží množství odpadu o více než 80 % a výsledkem je mnohem méně plutonia (Pu), protože se jej více spálí na výrobu energie. Méně vyhořelého paliva znamená méně doplňování paliva, méně nákladů, méně manipulace s palivem a následný menší objem k likvidaci. Palivové tyče ANEEL s váhou 10,65 kg jsou lehčí než patnáctikilové CANDU.

A jak vypadá spotřeba palivových tyčí po dobu 60 let životnosti elektrárny? Elektrárna CANDU/PHWR na přírodní uran o výkonu 600 MWe potřebovala 348 000 palivových svazků, na ANEEL pak jen 61 500 – a to při stejném výkonu.

U nás sice reaktory CANDU/PHWR nemáme, ale všude tam, kde se tyto reaktory používají může být ANEEL dokonalým příkladem paliva navrženého tak, aby maximalizovalo výhody u stávajících CANDU/PHWR reaktorů. Kromě toho lze tyto koncepce paliva na bázi thoria přijmout pro stávající lehkovodní reaktory nebo malé modulární reaktory (SMR), které se nyní vyvíjejí.

Ondřej Novák
zdroj: Global News Wire, Forbes

Eaton 700 x 200 px

Komentáře k článku (3)

  1. Tak dokud tady bude šaškovat vláda petikoalice a Babiše co podporují green deal, tak aj kdyby to byli bůh ví jak revoluční, tak nejásejte, protože to stejně proženou přes burzu a nastřelí tam až 5-ti násobnou cenu. Protože my obyčejní plebové nemůžem zbohatnout, kdo by tam na ty naše moci pány vydělával. Trošku lidi přemýšlejte…

Napsat komentář