Andrej Žiarovský sa v podcaste VUJE #8 venuje kovu, ktorý navždy zmenil energetický priemysel. Aký je proces od uránovej rudy až k jadrovému palivu?

Podcast na YouTube sledujte TU: bit.ly/4dJDUfg

Chemický prvok, ktorý dominuje jadrovej energetike, bol objavený v roku 1789 a nazvaný podľa Uránu, vtedy po prvýkrát spozorovanej planéty. Je všeobecne známe, že urán má v atómovom jadre 92 protónov a jeho izotopy sa líšia len počtom neutrónov, ktorých súčet s protónmi určuje tzv. nukleónové číslo. Práve rozdiel len troch neutrónov medzi uránom 235 a 238 delí schopnosť uránu štiepiť sa v jadrovej reakcii pre ďalšie jadrové využitie.

Uránová ruda sa ťažila aj na území bývalého Československa v hlbinných baniach v okolí Příbramu a práve z podobnej lokality na území Českého kráľovstva pochádzal aj urán z prvých pokusov Marie Curie Sklodowskej. V riedko obývaných oblastiach, ako je Austrália, Kanada či Kazachstan sa však ešte stále nájdu aj povrchové lomy, ktoré sa netešia veľkej popularite, pretože príliš zasahujú do rázu krajiny.

Takto vyťažená ruda obsahuje 99,3 % neštiepneho izotopu uránu 238 a len 0,7 % štiepneho izotopu uránu 235, ktorý sa využíva pri výrobe jadrového paliva. Najmodernejšou metódou získavania uránu dnes je však tzv. in situ lúhovanie, kedy sa tento kov rozpúšťa s minimálnymi zásahmi do krajiny. Do uránového ložiska sa navŕta niekoľko otvorov na aplikáciu oxidačného činidla, ako je plynný kyslík, peroxid vodíka alebo uhličitan sodný, ktoré urán rozpustí a zvyšným otvorom vytlačí na ďalšie spracovanie.

Prvý jadrový reaktor na území Slovenska, A1, operoval s palivom vo forme kovových valčekov vyrobených z roztaveného uránu, čo ale malo svoje úskalia. „Na to, aby sme z uránu získali oveľa viacej energie, je potrebné sa dostať z obsahu 0,7 % uránu 235 v prírodnej rude, k hodnote 4 až 5 % pre palivo do tlakovodných jadrových reaktorov, 20 až 90 % pre pohon ponorkových reaktorov, no a pri zbraňovom uráne je to vysoko nad 90 %,“ hovorí Andrej Žiarovský.

Obohacovanie uránu

„Práve kvôli obohacovaniu uránu o izotop 235 je výroba jadrového paliva zložitejšia, než len jednoduché roztavenie vyťaženej rudy,“ dodáva Andrej a zároveň objasňuje celý proces. Ten zahŕňa konverziu tzv. „žltého koláča“, zlúčeniny U3O8 získanej prepieraním uránovej rudy, na hexafluorid uránu.

Metód obohacovania je hneď niekoľko. „Takmer všetky, okrem modernej laserovej metódy, boli vyvinuté počas tajného amerického atómového projektu Manhattan,“ hovorí Andrej Žiarovský a vysvetľuje, prečo sa energeticky náročná elektromagnetická metóda, použitá pri skonštruovaní bomby Little Boy počas druhej svetovej vojny, už ďalej nepoužívala, alebo to, kde sa dodnes používa metóda plynovej difúzie.

Najznámejšou je však metóda plynových odstredivých centrifúg, ktorú špionážou z projektu Manhattan získal aj vtedajší Sovietsky zväz a vo veľkom ju rozvíjal aj Irán. Dodnes sa dajú vidieť kaskády odstredivých centrifúg vysoké niekoľko metrov v rôznych štátoch, napríklad aj v americkom Ohiu.

„Predstavte si valec o priemere asi 15 cm, ktorý je vysoký niekoľko metrov a na oddelenie uránu 235 od uránu 238 je potrebná obvodová rýchlosť viac ako 600 m za sekundu, pričom rýchlosť zvuku je 340 m za sekundu,“ porovnáva Andrej a dodáva, že práve táto obrovská rýchlosť bola dôvodom, prečo v minulosti metóda nebola dostatočne konkurencieschopná. Dnešné moderné materiály však zvládnu rýchlosť odstreďovania už aj 1000 m za sekundu.

Celý podcast Andreja Žiarovského, člena predstavenstva a riaditeľa pre strategický rozvoj a medzinárodné projekty, VUJE, a. s., si môžete vypočuť na Spotify v rubrike Jadrová energia alebo na YouTube kanáli našej spoločnosti VUJE, a. s. Dozviete sa ďalšie zaujímavé fakty o výrobe jadrového paliva, ako aj o spôsoboch, ako sa dnes nakladá s už vyhoretými palivovými článkami na Slovensku aj vo svete.