Přidat EnviWeb k oblíbeným odkazům
RSS kanályMobilní verze EnviWeb.cz

Cesta za jaderným palivem

16.12.2005  |  zdroj: Technik  |  136× přečteno      vytisknout článek

Cesta za jaderným palivem Ruské město Elektrostal leží asi sedmdesát kilometrů od Moskvy. Dříve byla tato oblast tzv. zakázanou zónou - kromě obrany hlavního města bývalého SSSR tu sídlila řada strategických průmyslových podniků. Nyní v rámci politiky lepší informovanosti mohou i zahraniční novináři nahlédnout do míst, jejichž návštěvu by si ještě před několika lety nedokázali představit ani ve snu.

Jaderné palivo produkuje asi 17 % světové spotřeby elektrické energie. Na světě je pouze několik firem, které ho vyrábějí. Jedna z nich se nachází v továrním komplexu MSZ (MašinoStrojitělnyj Zavod) v podmoskevské oblasti, který patří do konsorcia ruské společnosti TVEL (korporace sdružující ruské podniky specializované na zpracování uranu a jaderného paliva).

Samotný název TVEL označuje zkratku názvu palivového článku (toplivo vyděljajuščij element), takže výrobní program bývalé zbrojovky založené proslulým ruským podnikatelem Vorotovem je zřejmý. Ještě za druhé světové války se zde vyráběla munice včetně legendárních sovětských reaktivních střel Kaťuší a jejich mohutnější pokračování s názvem Vaňuša, ale krátce po válce byl závod převeden na jaderný program. V roce 1953 v něm byla zahájena výroba palivových článků a od té doby se zde vyvíjí a vyrábí palivo do jaderných reaktorů (včetně těch, které se používají na lodích a ponorkách).

NOVÉ TECHNOLOGIE ZA STAROU BRÁNOU

I když samotný areál podniku vypadá, že zažil lepší časy, v jeho nitru se nacházejí technologické celky, které patří k nejmodernějším ve svém oboru - např. automatická linka na výrobu paliva pro jaderné reaktory tzv. suchou konverzí, unikátní technologický proces, který reprezentuje absolutní špičku ve zpracování uranového paliva. Podle vedení podniku Elemaš je na modernizaci výroby každoročně vynakládána suma v objemu 30 milionů dolarů.

Závod vyrábí jaderné palivo v rozsahu celého výrobního cyklu od vypracování technické dokumentace až přes konverzi hexafluoridu uranu pro reaktory různých typů (grafitem moderované RBMK, tlakovodní VVER, rychlé množivé reaktory BN, PWR), pro další typy (EGP-6, BWR, CEFR) doplňuje sortiment palivových článků závod v Novosibirsku, "dvojče" podmoskevského MSZ. Celkem zásobuje TVEL asi 17 % světového trhu. Kromě Ruska patří k odběratelům jeho produkce 13 dalších zemí včetně Finska, Švýcarska, Švédska, Německa i ČR aj. K odběratelům jeho produktů patří např. jaderná elektrárna Dukovany, Výzkumný ústav v Řeži a také Jaderná fakulta ČVUT v Praze, kam právě minulý měsíc dodala firma TVEL nové palivo pro školní jaderný reaktor Vrabec.

Kromě samotného jaderného paliva se tu vyrábějí i součástky příslušenství kazet, v nichž jsou pruty s jaderným palivem umístěny a některé speciální zařízení pro provoz závodu, ale také části reaktoru SEFR (používán v Číně) a reaktoru BN-600. Výrobní linky byly vytvořeny odborníky zdejšího podniku ve spolupráci s firmami Siemens a Festo, v provozu je zde i automatická linka na výrobu palivových prutů pro francouzsko-německou firmu Framatome ANP pro faktory provozované v Německu, Švýcarsku, Švédsku a Nizozemí.

Ke třem dosavadním se v současné době dokončuje čtvrtá. Na té by měly vznikat i nové typy jaderného paliva včetně nejmodernějších kazet vyvinutých pro nabídku, s níž TVEL oslovil jadernou elektrárnu Temelín. "Atomščici" ze zdejšího vývojového střediska ji proto také označují jako Temelínská a je představitelem nové generace palivových článků s vysokou účinností a prodlouženou dobou použití. Pokusný typ nabízený pro Temelín je už nasazen v Kalininské jaderné elektrárně.

Zmíněnou novinkou je palivový článek typu TVS-A, kde písmeno A označuje alternativní. Jde o inovovanou variantu typu TVS (teplo vydeljajuščiaja sborka) používaného v reaktorech typu VVER, umožňující využít nového typu paliva. Ve srovnání se svými předchůdci má řadu vylepšení, mezi než patří mj. pevná konstrukce pláště zajišťující geometrickou stabilitu, disky a mřížky jsou vyrobeny z odolného zirkonu.

Nový typ paliva má kazetu s pevnou konstrukcí, jejímž cílem je zabránit problémům s kroucením paliva a deformaci kazet, na které narazili ruští vývojáři před zhruba deseti lety, byl uveden na trh v roce 2003. Problémy způsobené změnou geometrie mohou mít za následek změny termomechanických vlastností. Kromě nové konstrukce se používají i nové modifikace materiálů, které podporují odolnost formy.

Je rovněž rozebíratelný, což je významná změna proti předchozím typům - díky tomu lze totiž v případě, že by některý z vnitřních prvků palivového článku, tj. palivových tablet, byl přes důsledný systém řady výstupní kontrol vadný, lze ho vyměnit, a tak zajistit přesně stanovené parametry provozu, takže nedojde ke snížení energetické účinnosti. Toto konstrukční řešení navíc umožňuje případnou opravu palivových kazet přímo v atomové elektrárně (disponující potřebným vybavením), takže se nemusí vozit zpět k výrobci.

OD URANU AŽ PO KAZETU

Ke stěžejním provozům patří dílna, kde se vyrábí prášek na výrobu paliva z plynného materiálu - hexafluoridu uranu (UF6), který se přeměňuje pomocí speciální technologie na kysličník uraničitý (UO2). Právě provoz suché konverze je zdejší technologickou chloubou. Při "mokré" konverzi se používá jako surovina uran 238, který se rozpustí v kyselině dusičné nebo ve čpavku a posléze je podrobován extrakci a reextrakci. Mokrou cestou lze zpracovat prakticky veškerý uranový odpad - vadné tablety, filtry, použité ochranné rukavice... vše se rozpustí v kyselině a z toho se potom vyžíhá oxid uranu. Ve zbytku poté je obsah uranu už tak nízký, že se může podle běžných norem běžně skladovat. Voda, která po umývání strojů obsahuje uran, se posílá zpět do mokrého procesu.

Ze získaného materiálu se vyrábějí uranové tablety, kterými se plní na speciálních linkách duté tyče vyráběné s mikrometrůetrickou přesností - tzv. tvely. (toplivo vyděljajuščij element, jak zní ruský název palivového článku, který dal název i korporaci zabezpečující jejich výrobu).

Ačkoli výroba tvelů na první pohled vypadá jako běžná tovární linka, avšak přísná bezpečnostní opatření nasvědčují, že jde o něco speciálního. Obsluha ve sterilních bílých pláštích a čepicích připomíná spíše nemocniční personál (technická obsluha a údržba má pracovní oděvy černé barvy, takže v kombinaci s bílými čepicemi vypadá naopak jako tým kominíků). Bílé ochranné rukavice, podobně jako gumové rukávy trčící do hermetických průhledných skříní a dozimetry připnuté na kapsách napovídají, že se tu pracuje s radioaktivním materiálem. Radiace je však pod přísným dozorem a pracovníci jsou podrobováni pečlivé kontrole.V současném rozkolísaném Rusku s ostrými sociálními kontrasty je špičková lékařská péče, které se dostává pracovníkům MSZ, pro zaměstnance státního podniku nepochybně výhodou, takže přes normy doporučené pracovními předpisy s odchodem do důchodu nijak nespěchají - svou roli nepochybně hraje i štědré sociální zabezpečení.

PŘESNOST NADE VŠE

I když většinu výrobního procesu zajišťují automaty, část probíhá po lidskou kontrolou. První operací je mechanické zpracování. Trubky o průměrné délce 9,15 m (délka závisí na konstrukci článku podle typu reaktoru) jsou obvykle vyráběny ze speciální zirkon-niobové slitiny (niob tvoří 1 %), ale i dalších slitin, přesné složení materiálu je výrobním tajemstvím. Po automatické kontrole délky jsou profouknuty 60 °C teplým vzduchem, aby se odstranily třísky a drobné nečistoty. Tvely se poté usazují na automatickou linku, kde se na jeden konec umístí s vysokou přesností vyrobený uzávěr a pomocí kontaktního svařování nepropustně uzavře (svary se pečlivě kontrolují, vzorky jsou podrobovány metalografické analýze, na konci uzavřená tyč projde i ultrazvukovou kontrolou), a poté se dutá tyč plní články - tzv. tabletami. Články připomínající válečky z ložisek se vtlačují a usazují jeden po druhém, pomocí speciálního programu, který na základě předchozích měření skládá a usazuje jejich sestavy do přesně vyladěné konfiguraaru. Povrchové opracování i mezera mezi stěnou trubky a uvnitř vloženým článkem je v řádu mikrometrůetrů. V průběhu následné fáze prochází tvel komplexem chemického zpracování, kdy se odstraňuje část povrchu trubky a na povrch se (pokud další použití předpokládá takovouto operaci) pokládá anodová fólie, s níž pruty získávají typický tmavší lesklý povrch.

Závěrečnou operací je kontrola vnějšího vzhledu hotových trubek - podle tvrzení výrobce, nepřipouští se mechanické vady hlubší než 50 mikronů. Poté se tvely setřídí podle počtu článků v kazetě, každý kus zvlášť se zabalí a připraví k expedici.

Poslední fází výroby tvelu je závěrečná celková kontrola, jejímž cílem je odhalit jakýkoli nedostatek, který by mohl ujít pozornosti v průběhu některého z předchozích testů.

Před osazením do kazety jsou palivové pruty na dalším pracovišti podrobeny kontrole čistoty vnějšího povrchu (sleduje se např. případná kontaminace alfa částicemi).

Hotové palivové pruty jsou v další fázi ukládány do kazet. V kazetě bývají články s různým uranovým obohacením. Jejich správnou polohu zajišťuje čtyřboký nebo šestiboký zirkonový korpus svařený ze dvou částí v ochranné argonové atmosféře. Je vybaven dutými vodicími trubkami, některé jsou připevněny speciálními spojkami, což zvyšuje tuhost korpusu a zabraňuje deformaci mřížky s vodicími kanálky. Do každého "hnízda" se vkládá určitý článek a každému je přidělena jednoznačná identifikace. V průběhu plnění kazety se pečlivě měří geometrické profily a kontrolují vzdálenosti mezi články. Na konstrukce článků se montují v elektrárně snímače. Kazeta může být vybavena částicovým filtrem, což umožňuje zvýšit dobu využití paliva. Součástí každé kazety je tzv.. technologický pas, kompletní historie výroby každého obalu.

Na palivové články se na závěr nanáší ještě ochranný lak - zavěsí se do nádoby s lakem a poté po vytažení suší proudem horkého vzduchu.A po kompletaci, poslední sérii kontrol, už následuje uložení do speciálních kontejnerů a příprava na expedici k zákazníkovi.

ZPRACOVÁVAT SE BUDE I JADERNÝ ODPAD

Problém je, že uranu jako základní suroviny v přírodní podobě je nedostatek.

Cena uranu prudce stoupla, protože jeho zásoby nestačí. V celosvětovém měřítku se používá více paliva, než se těží, a existuje perspektiva, že nedostatek bude ještě větší, konstatuje prezident korporace TVEL Alexander N. Njago. Objem současné těžby nebude stačit potřebám rozvoje jaderné energetiky, pokud nebudou otevřena pro těžbu nová naleziště. To je však poměrně nákladná záležitost, a tak se ke slovu dostávají i neustále vylepšované technologie na získávání uranu z vyhořelého paliva . Slovo vyhořelé však v tomto případě není zcela přesné, protože právě starší použité jaderné palivo v sobě ještě obsahuje dost uranu, aby stálo za to jej recyklovat pro získání paliva do nových článků. Právě z tohoto důvodu jsou zajímavé hlavně články z prvních dodávek pro Dukovany a další jaderná zařízení.

ATOMOVÍ VĚDCI PŘIPRAVUJÍ "RECYKLACI" PONOREK

TVEL úzce spolupracuje s největším ruským vědeckým zařízením svého druhu - Kurčatovským institutem, kde byl spuštěn první jaderný reaktor v Evropě. Nyní se zde připravují projekty pro budoucnost jaderné energetiky a využití nukleární energie.

Mezi pozoruhodné patří nejen práce na nové generaci jaderných reaktorů a paliva pro ně (nyní např. je jedním z tamních projektů 3. generace paliva pro velmi rozšířený typ VVER 440), ale i na možnosti využití reaktorů z vyřazených atomových ponorek. Tyto malé reaktory by se totiž mohly stát základem lokálních jaderných elektráren v odlehlých místech země, kde by budování klasické energetické základny bylo náročné a neekonomické. Jaderná elektrárna by se prostě jednoduše postavila kolem reaktoru z rozebrané ponorky. Kromě toho se v Kurčatovském institutu pracuje na vývoji moderních reaktorů středního a menšího výkonu, které by doplnily portfolio dosavadních megastaveb o vysoké kapacitě. Jedním z těchto projektů je reaktor s označením KLT-40. Jde o obdobné zařízení, jaké se používá na ledoborcích a zvláštnosti 40MW reaktoru je to, že je uvažován jako mobilní - mohl by být přepravován na různá místa podle potřeby, a stát se např. základem plovoucích elektráren umístěných na moři. Další podobné miniaturní reaktory
Pracuje se zde na vývoji reaktorů chlazených héliem, které zajišťují větší výkonnost (účinnost vysokoteplotních reaktorů dosahuje 48-50 %), nebo systémů chlazeného kovem (v daném případě jde o reaktor chlazený sloučeninami olova) nebo dusíkem. V letech 2012-2015 by mělo v Rusku dojít ke spuštění prvního modulu zcela nového typu reaktoru, koncipovaného jako modulární systém s možností postupného rozšiřování.

Zatím však je jednou z hlavních oblastí, na kterou se KU zaměřuje v současné době z praktických důvodů "evoluční cesta" zdokonalování v Rusku nejrozšířenějších reaktorů typu VVER, od jejichž prvního uvedení uplynula přece jen už více než tři desetiletí. Probíhá proto intenzivní výzkum nových technologií, materiálů, které už počítají se zásadní změnou, pokud jde o konstrukci a technologie, a možná už v nejbližší době dojde k radikálním technologickým změnám, naznačují výzkumníci z Kurčatovského institutu.

Na práci institutu se u některých projektů podílejí i odborníci z českého Ústavu jaderného výzkumu v Řeži u Prahy, jejichž profesionální kvalifikaci si Rusové velmi pochvalují. Například práce na výzkumu vlivu toku gama záření a neutronů na korpus reaktoru - v Řeži je měřicí zařízení,v Moskvě se pak provádějí hlavně příslušné výpočty.


Související články


Poslední diskuse k článku - 0 příspěvků celkem

přidej nový příspěvek

Zatím žádný příspěvek
můžete na tento článek reagovat jako první...


EnviWeb s.r.o. neručí a nenese zodpovědnost za obsah diskusních příspěvků, diskuse nemoderuje ani nerediguje. Diskusní příspěvky vyjadřují názor jejich autorů. EnviWeb s.r.o. si vyhrazuje právo odstraňovat diskusní příspěvky, a to zejména takové, které odporují dobrým mravům, porušují platné zákony ČR, poškozují dobré jméno serveru nebo obsahují neplacenou reklamu. Diskuse NEJSOU určeny pro dotazy na autory článků nebo redaktory EnviWebu.



Search
Partneři
ZmapujTo.cz
Fandíme EnviWebu
Výrobky a služby pro životní prostředí
Výrobky a služby pro životní prostředí
Partnerské časopisy
<< Předchozí Následující >>



Doporučujeme: Ekologove.cz - ekologie v každodenní praxi, EnviMarket.cz - nabídka výrobků a služeb, ZmapujTo.cz - hlášení podnětů od občanů, Nazeleno.cz - úspory energie, Inspirace v bydlení, Cena elektřiny, Dřevěné brikety, Palivové dřevo, Palivové dřevo, Palivové dřevo, Palivové dřevo, Palivové dřevo, Palivové dřevo


Enviweb s.r.o. využívá zpravodajství ČTK, jehož obsah je chráněn autorským zákonem.
Přepis, šíření či další zpřístupňování tohoto obsahu či jeho části veřejnosti,a to jakýmkoliv způsobem, je bez předchozího souhlasu ČTK výslovně zakázáno.
Copyright (2008) The Associated Press (AP) - všechna práva vyhrazena. Materiály agentury AP nesmí být dále publikovány, vysílány, přepisovány nebo redistribuovány.
Toplist