Diverzifikácia jadra | Slovenské elektrárne začnú spoluprácu s jednou z najvýznamnejších firiem v globálnom jadrovom biznise

Slovenské elektrárne pokračujú v diverzifikácii zdrojov jadrového paliva.

Podpísali dlhodobú zmluvu na dodávku prírodného uránu a konverzie, ktorá sa používa pri výrobe jadrového paliva, s kanadskou spoločnosťou Cameco.

Definitívne spečatenie dohody sa udialo na pozadí sympózia World Nuclear Association v Londýne 5. septembra. Slovenské elektrárne o nej informovali tlačovou správou na sklonku minulého týždňa. Koordinovane v tom istom čase zverejnila tlačovú správu o dohode na svojej webovej stránke aj spoločnosť Cameco.

Cameco je v jadrovom svete pojem, patrí medzi najvýznamnejšie spoločnosti v oblasti ťažby, spracovania a rafinácie uránu. Globálne sa najviac uránu ťaží v Kanade, Austrálii a Kazachstane. Vo všetkých týchto krajinách má Cameco svoje akvizície.

Predmetom dohody je dodávka UF₆, flouridu uránového, v jadrovom svete aj hexaflourid uránu – plynu, z ktorého sa obohacovaním získava urán, resp. oxid uraničitý (UO₂), použiteľný ako jadrové palivo.

Na počiatku procesu je ťažba uránovej rudy, koncentrácia uránu v nej sa pohybuje od 0,1 do troch percent. Tá sa spracuje, pomelie a rôznymi procesmi sa zvyšuje koncentrácia uránu. Vznikne takzvaný žltý koláč (U₃O₈), čo je práškový materiál s vysokou koncentráciou uránu.

Na to, aby sa z neho dalo vyrobiť palivo, musí prejsť tento materiál konverziou, premeniť sa na plyn, spomenutý hexaflourid uránu. Ten potom ďalej smeruje už do obohacovacích zariadení, kde vzniká materiál na samotné jadrové palivo, teda UO₂.

Tento materiál nakupujú výrobcovia jadrového paliva, spravidla zároveň výrobcovia jadrových reaktorov, ktorí mu dajú konečnú podobu palivových tyčí, zoskupených do palivových kaziet.

Na ilustráciu: na fotografii nižšie sú vedľa seba palivové kazety od ruského TVEL-u a amerického Westinghousu (ruské sú šesťuholníkové a americké štvorcové).

Ruské šesťuholníkové a americké štvorcové palivové kazety. Zdroj: atominfo.cz

Od Cameca k Westinghousu

Fyzikálne sa materiál paliva nijako nelíši, rozdiel je iba v konštrukcii palivových kaziet. Ak teda meníme dodávateľa paliva – prvé dodávky od Westinghousu by mali prísť v roku 2027, resp. 2028. Westinghouse musí prispôsobiť svoje palivové kazety tak, aby „pasovali“ do ruského reaktora VVER.

Westinghouse má túto technológiu dávno zvládnutú, už v roku 2018 úspešne absolvoval aj licenčné skúšky vo Fínsku (v elektrárni Loviisa), kde sa takisto využíva ruský typ reaktora VVER.

Westinghouse sa angažoval aj v ukrajinských jadrových elektrárňach, ktoré takisto pracujú na ruských typoch.

Vojna a energieAlternatívy k ruskému plynu, rope a jadru

Erik Potocký

Táto americká spoločnosť má teda túto technológiu dobre preskúmanú. Otázka v našom prípade znie, či by v prípade postupnej výmeny paliva v našich reaktoroch bolo potrebné absolvovať celý licenčný proces, keďže už úspešne prebehol vo Fínsku, alebo by postačovala technická časť, ak by sme administratívne náležitosti mohli takpovediac prebrať od Fínov.

I tak by to nešlo zo dňa na deň. Jadrové palivo sa nevymieňa všetko naraz ani v prípade, že sa dodávateľ nemení. V zásade sa vždy obmení tretina paliva.

Najskôr by sa teda do reaktora zapojilo niekoľko kaziet od Westinghousu k naďalej aktívnym kazetám od ruského TVEL-u. Práca reaktora s takto „zmiešaným“ palivom by sa sledovala podobne ako pri štandardnom spúšťaní a postupne by sa podiel paliva od Westinghousu navyšoval.

Napokon, tak ako pri štandardnom spúšťaní, akého sme boli naposledy svedkami v prípade mochovskej trojky. A v prípade bezproblémového priebehu testovacej prevádzky by reaktor s palivom od nového dodávateľa dostal povolenie na štandardnú prevádzku.

Napriek tomu, že tento segment je na globálnej úrovni omnoho užší ako napríklad zdrojové krajiny ropy alebo zemného plynu, predsa len existujú možnosti, ako znížiť našu doteraz výlučnú závislosť od dodávok paliva z Ruska.

Kým v prípade zemného plynu je z technologického hľadiska prakticky jedno, odkiaľ pochádza, koncentrácia molekúl metánu sa líši len nepatrne, v prípade ropy už spracovateľské rafinérie potrebujú technologické úpravy, aby mohli spracúvať iný typ ropy. Týka sa to aj Slovnaftu, ktorý bol technologicky budovaný na spracovanie ruskej ropy s vyšším obsahom síry, tá je v palivovom spektre rafinácie zároveň vhodnejšia na výrobu nafty.

V prípade jadrového paliva je technologická otázka ešte dôležitejšia.

Hoci samotné palivo od rôznych dodávateľov sa fyzikálne nelíši, vo všeobecnosti platí, že výrobca reaktorov dodáva aj palivo, resp. dodáva ho v palivových článkoch, ktoré „pasujú“ práve a len do „jeho“ reaktora.

Naoko sme od Cameca odbočili k Westinghousu. V skutočnosti je však Cameco jedným z významných akcionárov tejto americkej spoločnosti.

Cameco teda neobsluhuje len začiatok procesu výroby jadrového paliva, ale cez podiel vo Westinghouse profituje aj z výroby samotných palivových článkov.

Nová technológia obohacovania na obzore

V celom procese je však ešte tretia, mimoriadne dôležitá fáza, bez ktorej by jadrová energetika ani nemohla existovať – proces obohacovania paliva, keď sa z uránu 238, laicky povedané, stáva urán 235.

Túto službu poskytujú len štyri spoločnosti na svete a je od ťažby a spracovania aj od výroby paliva oddelená. V niektorých prípadoch formálne, v iných reálne.

Konkrétne ide o spoločnosti Uranco (obohacuje pre výrobcov paliva v USA a Európe), Orano (Francúzsko), Rosatom (Rusko, ale stále aj západné krajiny) a CNNC (Čína).

Cameco sa však snaží preniknúť aj do tohto sektora.

Vo svojom portfóliu má aj spoločnosť Global Laser Enrichment, ktorá pracuje na komercionalizácii laserového obohacovania uránu. Oproti existujúcim spôsobom, teda obohacovaniu v centrifúgach, je síce laserové obohacovanie technologicky náročnejšie – preto je stále v experimentálnej fáze –, ale potenciálne menej energeticky náročné a potrebuje aj menší rozsah infraštruktúry.

Cameco sa snaží preniknúť aj do segmentu obohacovania uránu a vo svojom portfóliu má spoločnosť, ktorá pracuje – zatiaľ na experimentálnej úrovni – na technológii laserového obohacovania.

Laicky povedané, laserové obohacovače by boli menšie ako veľké centrifúgy, ťažšie detegovateľné, čo zároveň vyvoláva obavy v regulačnom rámci, jadrovej bezpečnosti aj v otázkach kontroly šírenia jadrových zbraní.

Druhým akcionárom Global Laser Enrichment je Silex Systems Limited a jeho názov vychádza z jednej z technológií, ktorá využíva laserové obohacovanie – SILEX, teda Separation of Isotopes by Laser Excitation (separácia izotopov laserovou excitáciou).

Ani táto, ani ďalšie dve laserové technológie (AVLIS a MLIS) zatiaľ nie sú v komerčnej prevádzke nikde na svete, sú však predmetom intenzívneho výskumu. Odborný text o týchto technológiách je napríklad tu.

Spoluprácou s touto spoločnosťou sa teda Slovenské elektrárne dostávajú do centra nielen výroby a obchodovania s jadrovým palivom, ale aj výskumu a vývoja nových technológií.

V spojení s tým, že sa nedávno slovenská spoločnosť JAVYS zapojila do spoločného projektu s európskou spoločnosťou NewCleo, ktorá sa zas venuje reaktorom pracujúcim s prepracovaným vyhoreným jadrovým palivom, ide o ďalší segment, ktorý sa ponúka slovenským odborným kapacitám na ďalší rozvoj.