THORP – krocení radioaktivity

THORP je zkratka, která znamená „thermal oxide reprocessing plant” a označuje průmyslový závod na zpracování použitého jaderného paliva. Byl uveden do provozu v roce 1990. Provozuje ho British Nuclear Group (BNG) a je umístěn na západním pobřeží Velké Británie v Sellafieldu. Při příležitosti otevření obchodního zastoupení BNG v České republice jsme požádali p. Steva Barnese, pracovníka komunikace BNG, aby čtenářům Třetího pólu přiblížil funkci a úlohu přepracovacího zařízení.

Jak se přepracovává jaderné palivo? Palivo pro jaderné elektrárny je vyrobeno z uranové rudy procesem tzv. obohacování, což znamená, že se zvýší poměr zastoupení štěpitelného izotopu 235U v přírodní směsi izotopů. Oxid uraničitý zpracovaný do tvaru palivových proutků se pak používá v reaktoru. Uranová jádra se štěpí, uvolňuje se teplo, které ohřívá vodu a dál se již klasickým způsobem vyrobí elektřina. Průměrná doba pobytu palivové tyče v reaktoru je 4 roky. Po této době způsobí nahromaděné „odpadní” štěpné produkty snížení účinnosti paliva. Chemickým procesem nazvaným „reprocessing” (přepracování) se z něj oddělí přibližně 3 % odpadních produktů. Zbývajících 97 % je nespotřebovaný uran a nově vzniklé plutonium, které mohou být použity znovu. Palivové kazety se po přivezení z elektráren uloží do vodních bazénů, kde se dále chladí (rozpadem radioaktivních izotopů se v nich stále vyvíjí teplo). Vrstva vody slouží také jako stínění před zářením. Celé palivové články pak putují automatickými podavači do horkých komor, kde je hydraulikou poháněná robotická ramena krájejí na malé, asi pěticentimetrové kousky. Kousky padají do košů z nerezavějící oceli, které leží v horké kyselině dusičné. Po několika hodinách se palivo rozpustí a v koši zůstanou jen prázdné kovové obaly. Kyselý roztok putuje do centrifugy, kde se oddělí kapalina od i těch nejmenších zbytečků pevných částí. Roztok se pak pečlivě proměřuje na radioaktivitu, neboť celý proces je sledován z hlediska zajištění nezneužití jaderného materiálu. Také ocelový koš se omyje čistou kyselinou dusičnou a zbytky se proměří, zda opravdu všechno palivo přešlo do roztoku. Zbytky palivových článků se pak dají do přepravní nádoby a odešlou na zpracování a uložení jako jaderný odpad. Kyselina dusičná s rozpuštěným palivem postoupí na chemickou separaci. Nejprve se pomocí rozpouštědla na bázi parafínu oddělí uran a plutonium, zbylé štěpné produkty zůstanou v kyselině dusičné. Tak jako olej plave na vodě, oddělí se i parafínové rozpouštědlo a kyselina s odpady. Odpad se vypustí do skladovacího tanku a odešle do vitrifikační jednotky. Zde se zahustí, odpaří, smíchá ze sklotvornými přísadami a přetaví se do formy stabilní skloviny. Plutonium se separuje od uranu pomocí vodní fáze. Chemický separační proces je velmi složitý a jeho úspěch závisí na použití tzv. pulsních kolon. Fungují jako veliký koktejlový šejkr, ale místo mechanických vibrací se užívá pulsů stlačeného vzduchu. Uvnitř kolon je spousta děrovaných destiček z nerezavějící oceli, kterými se roztok promíchává. Z uranu a plutonia se pak v závodě na výrobu paliva vyrobí čerstvé palivové kazety. THORP pracuje s pekelně nebezpečnými látkami. Před časem proběhla tiskem zpráva o úniku kyseliny s rozpuštěnými radioaktivními štěpnými produkty, která vedla k přerušení práce závodu. Jak jste se s tou nehodou vypořádali? Rutinní monitorování uvnitř přepracovacího závodu THORP odhalilo netěsnost v jedné z komor, která obsahuje rozpuštěné palivo. Inspekce pomocí CCTV kamery identifikovala 19. dubna, že z prasklé trubky uniklo asi 83 m3 kapaliny do záchytného tanku v sekundárním kontejnmentu (ochranné obálce). Je to silnostěnná betonová buňka vyložená nerezovou ocelí. Záchytný tank představuje naprosto bezpečný prostor, který je právě pro takové případy možných úniků zkonstruován. Sekundární kontejnment pojme mnohem větší množství kapaliny, než které ve skutečnosti uniklo. Je opatřen inženýrskými systémy pro odčerpávání kapaliny zpět do nádrží primárního kontejnmentu. První fáze řešení úniku představovala přečerpání kapaliny do tří skladovacích tanků. V další fázi se zjišťovalo, zda nezůstalo něco nad záchytným tankem. Do buňky byla umístěna kamera, která sledovala manipulační práce. Nakonec byly odstraněny zbytky z podlahy nádrže. Detailní metodologii jsme konzultovali s národním inspektorátem NII (obdoba našeho SÚJB – pozn. překl.), protože se přísně dbá na to, aby množství zachráněné či zlikvidované kapaliny přesně odpovídalo původnímu množství jaderného materiálu a nemohlo tedy nikde dojít ke ztrátě a potenciálnímu zneužití. Přesným měřením se prokázalo, že byl zachycen a zlikvidován úplně všechen materiál, který zařízením procházel ve chvíli zjištění netěsnosti. Pro navrácení zařízení THORP zpět do rutinního režimu se zvažovalo a hodnotilo několik možných scénářů. Preferujeme opatření, kdy se postižený záchytný tank i s příslušným potrubím izoluje a dál by se používal pouze druhý – v buňce jsou připraveny pro případ takových nenadálých událostí dva. Nyní stále probíhá rigorozní bezpečnostní hodnocení takového postupu a konzultace s dozorným úřadem NII. Jak se monitoruje okolí závodu? Dostávají pracovníci nebo někdo, kdo by bydlel v bezprostředním sousedství, zvýšené dávky radiace? Střední radiační dávka, které je vystaven zaměstnanec přepracovacího závodu v Sellafieldu, je kolem 1 milisievertu ročně, čili méně než polovina roční dávky z přírodního radiačního pozadí ve Velké Británii. Údaje z osobní dozimetrie se publikují, vaši čtenáři si mohou přečíst roční report o životním prostředí, zdraví a bezpečnosti na webovském stránce www.bnfl.com/ehsreport2003. Program monitorování výpustí ze všech zařízení v Sellafieldu je velmi obsáhlý. Vliv na životní prostředí se hodnotí prostřednictvím odebírání vzorků flory a fauny v okolí závodu a v okolním moři. Odhadovaná dávka, kterou obdrží konzument mořských pochoutek z okolního moře, je kolem 70 mikrosievertů, neboli asi 7 % střední roční dávky z přírodního radiačního pozadí ve Velké Británii. Detaily o vlivech naší činnosti na životní prostředí jsou publikovány v každoroční zprávě Discharges and Environmental Monitoring Report, kterou najdete na www.bnfl.com/dischargesreport2002. Další zvláštní a nezávislý program monitorování provozuje agentura pro potravinové standardy United Kingdom Foods Standards Agency. Její nejnovější zprávu najdete na
http://www.food.gov.uk/science/surveillance/radio/rife9. Pro které státy palivo přepracováváte? Nabídnete své služby i České republice? Použité jaderné palivo zpracováváme pro Spojené království, Japonsko, Švýcarsko, Švédsko a Německo. Každou novou zakázku pro THORP musí vyhodnotit vlastník zařízení, jímž je Nuclear Decommissioning Authority (NDA), a to podle přísných kriterií stanovených naší vládou. Vláda by také musela učinit rozhodnutí, zda povolit přepracování pro nového zákazníka. Když by se jaderné palivo nepřepracovávalo, nebo když nebudou do provozu nasazeny rychlé množivé reaktory, dojdou zásoby uranu přibližně ve stejné době jako zásoby uhlí. Co potom? To není otázka pro British Nuclear Group. Mohu vám doporučit zeptat se na to Světové jaderné asociace (WNA) nebo Světové energetické rady (WEC). Well, příště se zeptáme u nich. Děkujeme za rozhovor.