Jaderná elektrárna
Radioaktivita
Jak funguje jaderná elektrárna
Jak funguje jaderná elektrárna
Většina lidí si nedokáže představit, na jakém principu funguje jaderná elektrárna. A přitom nejde o nic složitého - jaderná elektrárna je ve své podstatě parní elektrárnou anebo také uhelnou elektrárnou. Jaderná elektrárna je však zdravější. Nevychází z ní totiž žádný škodlivý kouř, jako je tomu u uhelné elektrárny při spalování uhlí. V jaderné elektrárně vzniká teplo řízenou reakcí při štěpení jader uranu v reaktoru. Reaktor je napojen na primární okruh, v němž proudí obyčejná voda a ve výměníku voda předává své získané teplo sekundárnímu okruhu ve formě páry, který pohání páru k turbíně a roztáčí ji. Turbína pohání generátor, který vytváří elektrickou energii.
Palivo v jaderné elektrárně
Všechny jaderné elektrárny na světě používají jaderné palivo obohacené do pěti procent. Z jaderným palivem je obohacený Uran, což je hornina. Z jaderného paliva se uvolňuje energie prostřednictvím jaderných reakcí. V současnosti jaderné elektrárny využívají tedy uran či plutonium a do budoucnosti se počítá s thoriem. Z jaderného paliva se vyrábějí součásti, které zabraňují unikání radioaktivních látek do okolí.
Thorium
Uran
Životnost a výstavba nových bloků
Výstavba nových bloků jaderných elektráren je neuvěřitelně drahá a každý investor jde vždy do velkého rizika, protože netuší, zda se mu investice vrátí. Po dostavbě jaderné elektrárny jsou zapotřebí další investice k vylepšení energetické efektivnosti.
Jaderná elektrárna Temelín se začala stavět již v roce 1987 a dokončena byla až v roce 2000. Na druhou stranu jaderná elektrárna Dukovany se stavěla od roku 1974 do roku 1985 - jednalo se o náročnější stavbu. Nejnáročnější stavby se stavějí v Číně, Rusku a Indii, kde je jsou stavby i ekonomičtěji náročnější než kdekoliv jinde.
Životnost jaderných elektráren
Reaktory mají omezenou životnost, ale v poměru jiných elektráren jsou výkonnější a dlouhodobější, nejstarší reaktor je v provozu již 45 let a ještě by měl pracovat dva roky, poté by měl být odstaven a nahrazen novým.
Výhodou jaderných elektráren je to, že neprodukují skleníkové plyny, a proto nedochází ke znečišťování ovzduší.
Například v okolí Temelína nebyly za celou dobu zaznamenány žádné zvýšené radiační hodnoty a ani nebyl potvrzen jakýkoliv zdravotní problém, který by byl ve vztahu s elektrárnou.
Největší problém, který mají jaderné elektrárny je to, že je problematické ukládání jaderného odpadu, jenž se ukládá do hlubokých uložišť a není jisté, jak se bude do budoucnosti likvidovat.
Typy reaktorů
V jaderném reaktoru probíhá řízené uvolnění jaderné energie. Reaktory rozdělujeme na tři části: štěpný (nejčastější typ reaktoru v němž se štěpí těžká jádra uranu či plutonia), fúzní (v tomto reaktoru se slučují lehká jádra z deuteria či tritia) a radioizotopový termoelektrický generátor (využívá se jako zdroj napětí v těžce dostupných místech - zdroj pro vesmírné sondy).
Palivový cyklus jaderných elektráren je poměrně složitý a vždy začíná těžbou uranové rudy a pokračuje chemickým zpracováním.
K získání 1 kg jaderného paliva jsou zapotřebí dvě až čtyři tuny uranové rudy. Jeden tento kilogram dokáže nahradit až 100 tun kvalitního černého uhlí. Z rozemleté rudy se získá žlutý koncentrát oxidu uranu U308, obsahující minimálně 65% přírodního uranu. Z něhož se rafinuje čistý kovový uran a obohacuje se izotopem 92U235 z přírodních 0,7 na 2,5 až 4%.
Těžba uranu na Českolipsku v ČR
Výroba paliva
Výroba paliva začíná přeměnou na oxid uraničitý UO2, který se lisuje do malých pelet o hmotnosti asi 5 gramů. Pelety se vkládají do hermeticky uzavřených trubek ze zirkoniové slitiny a vytvářejí palivové proutky.
Svazek palivových proutků tvoří palivovou kazetu - palivový soubor a článek. Například v každém reaktoru (v Temelíně) je uloženo 163 palivových kazet, každá kazeta je sestavena z 312 palivových proutků - každý proutek obsahuje asi 370 pelet.
Použité palivo se po několika letech nahrazuje palivem novým a staré se ukládá v meziskladu použitého paliva.
Použité palivo obsahuje v průměru 95% 92U238, 3% štěpných produktů, 1% 92U235 a asi 1% nově vytvořeného plutonia 93Pu239. Z toho pouze 3% můžeme považovat za skutečný jaderný odpad. Ze zbytku lze vypracovat nové palivo. Přepracování je v současné době ale hodně náročné a to jak technicky, tak i ekonomicky. Provádí jej jen několik zemí. Česká republika tuto změnu neprovádí z důvodu vysoké ekonomické náročnosti. A použité palivo končí v hlubinném úložišti.
Výroba jaderného paliva je ale nižší s minimálními emisemi. Pro jaderná paliva a elektrárny je i ten fakt, že docházejí zásoby fosilních paliv. Uranu však nemáme tolik, že bychom jej mohli používat tisíce let. Podle posledních statistik je roční spotřeba uranu kolem 65 000 tun, což naší planetě vystačí zhruba na dalších 200 let. Poté budeme muset hledat nové zdroje.
Jaderné palivo je palivo, z něhož se energie uvolňuje prostřednictvím jaderných reakcí a to buďto rozpadem (štěpením) anebo fúzí. V současné době se nejvíce používá však štěpení.
Součástí jaderné elektrárny je "parní turbína", což je točivý tepelný stroj, který převádí tlakovou a kinetickou energii páry přicházející z generátoru páry - tzv. "parního kotle" na energii mechanickou, která pohybuje hřídelí osy stroje.