MOX a nitridované palivo v Rusku

Rusko se již dlouhou dobu zabývá vývojem rychlých reaktorů. S novými technologiemi reaktorů přichází logicky i nové technologie výroby paliva. Pomocí nitridovaných paliv a MOX paliv chce Rusko zajistit uzavřený palivový cyklus.

Proryv

Proryv, česky průlom, je název projektu ruské korporace pro atomovou energii Rosatom, který se zaměřuje na výrobu a testování speciálních paliv. Jde především o MOX paliva a nitridovaná paliva. Součástí projektu na výrobu a výzkum paliv je i demonstrační reaktor BREST-300.

Projekt Proryv má za úkol dosažení uzavřeného palivového cyklu a tím snížit množství radioaktivního materiálu. Výzkum je testovaný na reaktoru BN-600, kde v září roku 2014 proběhlo testování kazety TSV-4, která je projektovaná pro tento reaktor. Reaktor BN-600 je v současnosti nejvýkonnějším komerčně provozovaným sodíkovým reaktorem a jeho projekt připravila ruská konstrukční kancelář OKBM Afrikantov, který je součástí Rosatomu. Kazeta TVS-4 je vyrobena z nových materiálů, novou technologií, která zvyšuje radiační stabilitu a prodlužuje dobu provozu kazety v reaktoru. Nástupcem kazety TVS-4 je kazeta TVS-5, která je připravovaná pro reaktor BREST-300, což je rychlý reaktor chlazený olovem projektovaný ruským výzkumným a vývojovým ústavem NIKIET.

Dalším milníkem projektu Proryv je výzkum a výroba paliva MOX, jehož průmyslová výroba probíhá v Gorno-chimičeskij kombinat nacházejícím se v Krasnojarském kraji a patřícím do Rosatomu. Palivo MOX je směs oxidů uranů a plutonia. Jde o nový druh paliva, jehož používáním je možné energeticky využít použité jaderné palivo a zbrojní plutonium, a změnšit tak množství materiálu použitelného k výrobě jaderných bomb. V Gorno-chimičeskij kombinat momentálně probíhá vývoj nového paliva pro reaktor BN-800.

MOX

Palivo MOX (z angl. Mixed Oxide) je vyrobeno ze směsi oxidů uranu a plutonia. Při jeho výrobě jsou použity látky z použitého jaderného paliva a zbrojní plutonium. Tím lze podstatně snížit objem použitého paliva a snížit i dobu potřebnou k jeho uskladnění. Vědci v Gorno-chimičeskij kombinat, který se nachází v Železnogorsku, vyrobili v roce 2014 prvních 10 kg palivových pelet s palivem MOX.

Palivem MOX byla odstartována jakási soutěž o prvenství mezi Ruskem a Amerikou, kterou pravděpodobně vyhrálo Rusko. Americký kongres v září tohoto roku oznámil, že projekt výroby MOX paliva odkládá na neurčito. Ruské federaci se mezitím podařilo úspěšně dokončit fyzikální spouštění reaktoru BN-800 s palivem MOX, což je jeden z posledních kroků před plánovaným reaktorem BN-1200.

Palivo MOX je možno využívat i v posledních typech tlakovodních reaktorů, jako například VVER-1200, který by mohl být potenciálně dostaven jako další bloky jaderné elektrárny Temelín, avšak Rosatom počítá s používáním paliva MOX jen v rychlých reaktorech.   

Nitridované palivo

Ruské společnosti Sibirskij chimičeskij kombinat (SCHK), která je součástí palivové společnosti TVEL, a výzkumný institut Luč (Paprsek) podepsaly smlouvu na vypracování a výrobu experimentálních článků s takzvaným tuhým palivem, obsahujícím směs obohaceného uranu a plutonia. Rozdíl oproti klasickému MOX-palivu spočívá v tom, že v tuhém palivu jsou místo oxidů uranu a plutonia použity nitridy (sloučeniny s dusíkem) a karbidy (sloučeniny s uhlíkem).

Stavba podniku na průmyslovou výrobu paliva pro SCHK je prvním a zároveň klíčovým krokem v realizaci projektu Proryv a její dokončení je naplánováno na rok 2017, uvedla skupina Atomenergomaš ve svém tiskovém prohlášení. Společnost SverdNIIchimmaš již zahájila projektování tohoto nového podniku.

Závěr

Výzkum a výroba jaderného paliva je bezpochyby nezbytnou součástí jaderného průmyslu. Vlastnosti, které mají nově vyzkoumaná paliva, jsou vždy mnohem lepší, než vlastnosti, které mají jejich předchůdci, ať se týkají vyhořívání, délky kampaně, bezpečnosti, nebo využívání již použitého paliva. Využívání a přepracování již použitého paliva je velmi důležité, protože reaktorů využívajících zpomalených neutronů je mnohem více, než rychlých reaktorů. Dalším důležitým faktem je, že štěpitelného uranu 235 je na Zemi pouze 0,7 %, a tak je třeba přemýšlet nad novými metodami výroby a získávání štěpitelných nuklidů.

Projekt Proryv spojuje všechny tyto požadavky, a snaží se tak o vytvoření uzavřeného cyklu. Své výzkumy nitridových palivových článků a palivových článků s MOX palivem testuje na rychlém reaktoru BN-600. Rusko má tedy dobrou výzkumnou základnu, co se týče paliv i jejich pozdějšího testování. 

Zdroje: www.atominfo.cz

           http://world-nuclear.org