Motto: "Zima je pěkná, když sedíme u kamen a pijeme grog"
Letošní zima probudila i Evropu. Stačily na to tři věci: sníh, ropa a plyn. Sněhu a zimy moc, ropa drahá a plyn se nějak nemohl přepasírovat přes Rusko-ukrajinské hranice. Pomalu se i ti největší optimisté začínají ptát, zda plynovětrná koncepce bude stačit, když trochu přituhne. Cena plynu roste a burza elektrické energie ji ochotně následuje. Musíme se smířit s tím, že ropy bude míň a bude dražší, plynu bude také míň a rozhodně nezlevní. Při uměle deformovaném trhu s elektřinou nemůžeme čekat, že získáme levnou alternativu. Jaderná elektrárna se nepostaví přes noc. Navíc ekologisté nyní přišli s novým bubákem: uranu je málo a nebude stačit ani pro stávající jaderné elektrárny. Vždyť už teď jeho cena prudce stoupla. Co k tomu dodat? Posledních dvacet let dochází k potlačování jaderné energetiky k velké radosti ropných šejků a uhlobaronů. Řada uranových dolů skončila z důvodů nerentability a naši uhlobaroni zálibně pokukují pod Horní Jiřetín a Frenštát pod Radhoštěm. Teprve v poslední době se zvýšil zájem o jadernou energetiku. To samozřejmě zvýšilo i zájem o uran, a burza je neúprosná.
Jaká je tedy optimální koncepce? Postavit v Temelíně další dva GW, nebo patnáct tisíc dvou MW větrníků? Problém je v tom, že v situaci jako byla letos v zimě by se příliš netočily a moderní paroplynové elektrárny by vycucly naše podzemní zásobníky jak ústřici.
Je tedy jasné, že dosavadní koncepce nahrává uhlí. Dokonce jsem slyšel mluvčí OKD, že pod Frenštátem by ho šetrně podzemně zplynovali. Přiznám se, že mě polil studený pot. V šedesátých letech se zkoušelo podzemní zplynování v malé izolované hnědouhelné sloji u Bořislavi. Jak jsem slyšel, les byl v té době plný cedulí Pozor podzemní zplynování Vstup zakázán a místní lidé při návštěvě sklepa neměli jistotu, že se vrátí živí. Už teď jsou na Ostravsku problémy s výrony methanu z podzemí. Při podzemním zplynování by se k tomu přidal i oxid uhelnatý. Co tedy dělat? Když postavíme další jaderky, seženeme pro ně palivo? Nebude příliš drahé? A co problémy s vyhořelým palivem?
Zvyšování ceny uranu
Problém vyhořelého paliva je ale opačný. Uran je pořád příliš levný. Velké množství uranu je totiž vyprodukováno jako vedlejší produkt při těžbě jiných surovin. Obrovské kapacity původně vojenských komplexů na obohacování uranu jsou využity maximálně z jedné pětiny. V důsledku toho je nevýhodné zpracovávat vyhořelé jaderné palivo a množivé reaktory, ať už na bázi štěpení rychlými neutrony, nebo využití cyklu 232Th -233U jsou zoufale neekonomické.
Co by se tedy stalo, kdyby náhle 5x, nebo ještě lépe 10x vzrostla cena přírodního uranu? Pominu-li, že to je nereálné, neboť již při pětinásobném zdražení by se během velmi krátké doby obnovila těžba v dnes uzavřených dolech, která by cenu rychle stlačila zpět, přineslo by to jen mírné zdražení jaderné energie, která by i potom zůstala nejlevnější alternativou. Aby se cena jaderné energie srovnala s větrnou (při menším zatížení přírody a vyšší spolehlivosti), musela by cena uranu stoupnout asi 50x. Jediné, k čemu by došlo, by byl náš pohled na vyhořelé jaderné palivo.
Takže co s vyhořelým palivem? To co mě bude zajímat v první řadě, bude to nejstarší, tedy z Dukovan, které původně obsahovalo 3,4% 235U a už nám poskytlo 700 GWh/t. O vyhořelém palivu se dá říci totéž co o dobrém vínu: čím starší, tím lepší. Zatímco množství štěpitelného materiálu se v rámci tisíců let nemění, aktivita štěpných produktů postupně klesá. Palivo vyjmuté z reaktoru má aktivitu cca 60000 GBq/g (1Bq je 1 rozpad za vteřinu) a po několika měsících klesne pod 1000 GBq/g. Za několik desítek let klesne na tisícinu původní aktivity a jeho přepracování je snadnější. Z problematických prvků se jedná zejména o jod, ruthenium a krypton které při zpracování rozpuštěním v kyselině dusičné unikají v plynném stavu a činí největší potíže. Při stáří paliva v desítkách let je už problémem jenom 85Kr, který vymře po sto letech (snížení množství na 1/1000).
Druhá možnost je použít tzv. vápníkové extrakce, kdy reakcí redukovaného paliva s kapalným vápníkem získáme na jedné straně kovový uran s plutoniem použitelný na výrobu nového paliva a na druhé straně většinu štěpných produktů rozpuštěných v kovovém vápníku.
A nyní otázka. Proč musíme palivo přepracovat? Hlavní problém je v tom, že vzniklé štěpné produkty zachycují neutrony a reaktor se stává podkritickým a reakce se zastavuje. Palivo je v důsledku stěpné reakce mechanicky narušeno a rovněž zirkoniový obal vykazuje známky deformace. To jsou tedy dva hlavní důvody, proč je nutno palivo přepracovat.
Zpracováním tuny paliva získáme uran ve kterém je 1,2% 235U, dále 10 kg plutonia s 63% 239Pu, tedy lze říci, že to lze zpracovat na 270 kg paliva s 3,4% štěpitelných izotopů. Odpadem, který má možnost dalšího využití, je 30 kg štěpných produktů a necelý kilogram vyšších transuranů.
Kdy tedy bude zpracování uranu na pořadu dne? Ekonomicky vytěžitelné zásoby jsou cca 108 tun, ze kterých můžeme v tepelných reaktorech bez přepracování vyhořelého paliva získat energii odpovídající 1013 tunám kvalitního černého uhlí. Spálením tohoto množství uhlí by stoupla koncentrace oxidu uhličitého v ovzduší k 1%, což by mělo za následek naprostý rozvrat současného klimatu. Pokud bychom uran spálili na sto procent (včetně 238U), je tento podíl ještě výraznější, ale neaplikovatelný. Na toto množství by nám totiž nestačil kyslík v atmosféře. Vyhořelé palivo z tohoto množství uranu by se vešlo do jámy středně velkého povrchového dolu, jichž jsou v severních Čechách desítky. Pokud nám i tento uran dojde, není problém využít uran z mořské vody, kterého je ještě desettisíckrát více. Zdá se tedy, že přepracování vyhořelého paliva nebude nikdy ekonomické. Je ale nutno přihlédnout i k jiné příznivé stránce. Ve štěpných produktech je mnoho zajímavých prvků: lehké platinové kovy, stříbro, ale i xenon a všechny lanthanoidy. Navíc s postupným snižováním aktivity cena přepracování klesá.
Jak tedy dál? Z hlediska šetrnosti k životnímu prostředí a klimatu by asi bylo vhodné utlumit spíš energetiku založenou na fosilních palivech. Zvýšení podílu jaderné energie by přineslo snížení ceny elektrické energie. To by se velice příznivě projevilo i na kvalitě ovzduší v našich obcích. Zelení budou určitě bouřit, že se bude elektřina vyvážet. Proč ne? Lepší, když budou přes hranice bzučet dráty, než vrčet a dýmat kamiony. Navíc jaderná elektrárna je pro životní prostředí šetrnější než automobilka se svými slévárnami a lakovnami. Vzhledem k tomu, že jsou jaderky neregulovatelné, případný přebytek by se mohl použít na výrobu vodíku. Nemyslím ani tak na auta na vodíkový pohon, ale obrovské množství vodíku spotřebované v chemickém průmyslu, dnes vyráběné ze stále dražšího zemního plynu. No, možná i na ta autíčka by něco zbylo. Hlavně bychom mohli začít uvažovat o využití těžké vody jako moderátoru, což by zlepšilo využití paliva. Možná se divíte, proč najednou horuji pro vodík, když jsem se o něm zmiňoval tak skepticky. Prostě proto, že by byl levnější.
Jak jsou tato čísla důvěryhodná?
Myslím, že podobně jako zprávy HMÚ na ČT teletextu strany 174 a 175 dnes, 8.5.2006 ve 20.00. Když se podívám ven, je oblačno, spíše větrno a přitom ze 37 meteorologických stanic pouze tři hlásí vítr nad 6m/s a to jsou stavěny většinou na otevřených místech. Většinu uvedených hodnot jsem převzal z článků z tohoto webu. Pokud chcete srovnání, nabízím knihu Jaderná chemie, Academia, Praha 1985. Tedy před Černobylem, oproštěná od jakéhokoli fandovství ke kapitalistickým zemím.
Celkové ekonomicky těžitelné množství uranu ze zemské kůry a mořské vody 4,5.1010 kg, celkové množství uranu pouze v mořské vodě je asi 4. 1014 kg. Zásoby uranu v kapitalistických státech představují 4,2.106 tun, získatelných při nákladech menších než 130 dolarů/kg a zásoby thoria 6,3.105 tun při ceně do 75 dolarů na kg. Pokud srovnáme dnešní ceny uranu i se započítáním inflace, zjistíme, že jsou cca 3x nižší. ČEZ je díky tolik proklínanému a drahému Temelínu nejziskovější firmou v naší republice. Ceny energií vzrostly asi na trojnásobek a přesto jsou propagované větrníky bez až 90% dotací naprosto ztrátové. Kladu si otázku. Proč tedy stavíme větrné elektrárny. Máme to v hlavě v pořádku?
Za kolik si zítra zatopíme?
