Uhlí ani plyn vylepšit nejdou, jaderné palivo se zdokonaluje neustále

• Foto

Nejnověji proběhla médii zpráva o připravovaném přechodu Jaderné elektrárny Dukovany na palivo třetí generace PK3+ od ruského výrobce TVEL. Oproti v současnosti využívanému palivu s označením Gd-2M+ má modifikovanou obálku palivového souboru a jeho konstrukce umožňuje větší rozestupy mezi palivovými proutky. Výrobce díky těmto úpravám slibuje zlepšení poměru vody a uranu v aktivní zóně, což umožní palivu strávit v reaktoru delší dobu. Než ale Dukovany na nové palivo skutečně přejdou, bude to ještě minimálně tři roky trvat.

Zatímco v Rusku již má obdobné palivo za sebou několik let zkušebního provozu v reaktoru Kolské jaderné elektrárny, v Česku bude v souladu s Atomovým zákonem potřebovat povolení od státního úřadu pro jadernou bezpečnost (SÚJB). Tomu ovšem předchází vývojový program a poměrně složitý licenční proces založený na výsledcích komplexního testování paliva a předložení značně rozsáhlé a podrobné dokumentace. Výrobce mimo jiné dodá i maketu paliva (místo štěpného uranu obsahuje olovo, jinak je naprosto shodná s originálním souborem) pro provedení nezávislých hydraulických zkoušek.

Zároveň TVEL poskytne provozní data z ruské elektrárny, aby odborníci mohli připravit vlastní počítačové simulace a analýzy modelující reálný provoz v Dukovanech. Až následně pak určité množství palivových souborů poputuje do ostrého režimu v reaktoru, kde bude dál sledována. I pak ale zůstane pod bedlivým dozorem úřadu: některé technické problémy se totiž v palivu mohou objevit až po několika letech v podmínkách reaktoru.

V Temelíně testují Rusové iWestinghouse

Podobným „martyriem“ prochází v Česku i alternativní palivo LTA pro temelínské reaktory vyrobené ve švédském závodě společnosti Westinghouse. Ráda by jej totiž přihlásila do chystaného tendru na dodavatele paliva pro Jadernou elektrárnu Temelín. Tam ji v roce 2010 vystřídal v roli dodavatele ruský TVEL. Na možnosti ověřit chování s LTA přímo v temelínských reaktorech se švédský Westinghouse dohodl s provozovatelem elektrárny společností ČEZ již v roce 2016. Následně dorazila maketa palivového souboru do Česka k testování v plzeňské Škoda JS. Na vývojovém programu LTA se podílela také ÚJV Řež, jejíž odborníci mimo jiné připravovali výpočetní model termomechanického chování paliva v podmínkách abnormálního provozu a projektových havárií. Licenční řízení trvalo téměř tři roky a teprve letos na jaře pak bylo prvních šest souborů v rámci pravidelné výměny části paliva zavezeno do reaktoru prvního bloku.

Zároveň v Temelíně probíhá provoz s modernizovaným ruským palivem TVSA-T mod.2. Loni v srpnu bylo při výměně paliva z celkem 163 souborů zavezeno 48 nových – s mírně odlišným tvarem tablet a vyšším počtem distančních a mísicích mřížek, celkově s vyztuženou konstrukcí. Od této modifikace ČEZ očekává zvýšení množství uranu v aktivní zóně a zlepšení mechanického chování palivových souborů a proutků. I tuto modifikaci jako u každého systému jaderné elektrárny s vlivem na jadernou bezpečnost musel nejprve schválit státní jaderný dozor.

Zatopit si uranem

Jaderné palivo není jen tak ledajaké „topivo do kotle“. Jedná se o vysoce sofistikovaný produkt, který lze v návaznosti na provozní zkušenosti a nové požadavky různými úpravami neustále vylepšovat. Na rozdíl od uhlí či plynu, které mají jen vyšší či nižší výhřevnost či obsah příměsí, hrají u jaderného paliva svou roli použité materiály, výrobní postupy i „architektura“ palivového proutku a souboru. Proto se také palivo do „jaderek“ neustále vyvíjí – aby déle vydrželo v reaktoru bez poškození, aby bylo bezpečnější a spolehlivější, aby z něj bylo možné získat více energie apod. Dukovany používají ruské palivo od svého spuštění v roce 1985 a s velkou pravděpodobností u něj zůstanou až do ukončení svého provozu. Po většinu času jejich provozu bylo Rusko pro reaktory typu VVER 440, které se v 70. a 80. letech stavěly hlavně v zemích pod vlivem Sovětského svazu, jediným dodavatelem paliva na světě. Letos ale americký Westinghouse oznámil, že je připravený obnovit výrobu paliva pro tyto reaktory, které už v první dekádě XXI století dodával do Finska. Možnost diverzifikace dodavatelů jaderného paliva pro evropské reaktory VVER 440 podporoval projekt ESSANUF evropské agentury Euratom, který Westinghouse v letech 2014-2018 vedl. Již několik let také dodává palivo do ukrajinských elektráren typu VVER 1000.

Možnosti inovací u jaderného paliva:

• Konstrukce palivového souboru
• Konstrukční materiály souboru
• Materiál pokrytí palivových proutků
• Chemické složení, tvar a způsob výroby palivové tablety
• Celkové množství uranu v proutku
• Míra obohacení paliva
• Atd.

Autor

• Svoboda Radek