Nakládání s vyhořelým nebo chceme-li to nazvat přesněji, s vyštěpeným jaderným materiálem, není z technického hlediska úplně jednoduchým úkonem. Dbá se na vysokou úroveň bezpečnosti na všech úrovních.
Při vkládání nových palivových kazet do lehkou vodou chlazených reaktorů se používá mírně obohaceného oxidu uraničitého s obsahem izotopu U-235, neboť použití přírodního uranu není v lehkovodních reaktorech možné. Reaktory řady RBMK mají obohacení paliva kolem 2%, tlakovodní VVER pak používají až 5% – jde o proměnnou hodnotu v návaznosti na model reaktoru a použitý moderátor. Palivová kampaň, po níž jsou kazety vloženy do aktivní zóny, trvá tři až pět let.
Poté jsou články, které mají nejvyšší úroveň vyhoření – udáváno v MWd (megawattdnech) z reaktoru vyjmuty, přemístěny do kompaktních skladovacích mřížích bazénu vedle reaktoru, kde chladicím médiem je stále proudící demineralizovaná voda s přídavkem kyseliny borité. Tepelný výkon reaktoru se v průběhu času s rostoucím vyhořením může mírně měnit, dlouhodobá stabilita výkonu je dána postupným snižováním koncentrace této kyseliny v chladicím médiu. Rychlé změny výkonu jsou pak prováděny klastry z kadmioborové oceli. Kadmium i bór mají velmi účinný průřez pro pohlcování neutronů.
V mezičase
Po pěti a více letech se tepelný výkon palivových článků sníží natolik, že je možno přistoupit k další operaci a tou je vyjmutí těchto kazet z bazénu vedle reaktoru, jejich naložení do speciálních kontejnerů a uložení do skladu použitého paliva, ty se většinou nacházejí v bezprostřední blízkosti jaderné elektrárny. Naše elektrárny mají každá mezisklad svůj, Slovensko používá centrální mezisklad v Jaslovských Bohunicích vedle vyřazovaných bloků a Německo vlastní obří mezisklad kousek vedle bývalé elektrárny Lubmin.
Palivo je v meziskladu uloženo minimálně na dobu 50 let, nejvíce se používají sklady suché, kde je chlazení povrchů kontejnerů zajištěno přirozeným tahem vzduchu. Jediným zajímavým a odlišným řešením je mokrý mezisklad v Jaslovských Bohunicích, kde jsou dlouhodobě skladovány palivové články ve velkoprostorovém bazénu s vodním chlazením. Problémem je, že chlazení musí být zajištěno i pro případ výpadku napájení cirkulačních čerpadel skladu a pro tento účel je zde dieselgenerátorová stanice. Zajímavé řešení předvedla také Černobylská elektrárna, která má sklad venkovního typu, kde kontejnery jsou umístěny v ležaté poloze.
A nakonec?
Konečná likvidace použitého jaderného paliva spočívá v uložení hluboko pod zem, do stabilní horninové masy, kde v kontejnerech přečká mnoho tisíc let až do doby, než dojde ke snížení radioaktivity na přirozenou úroveň. Většina kontejnerů je vyrobena z tvárné litiny, takže houževnatost je zde zaručena už z principu.
Foto: ISF2 – chystaný mezisklad a linka na zpracování vyhořelého paliva v Černobylu.
