Jak se peče uran. Reportáž z hlídané továrny, kde vzniká palivo do elektráren

Čtyři a půl metru dlouhé tenké trubky ze zirkoniové slitiny uspořádané v šestnácti svazcích do obdélníkového tvaru leží na stojanu před vstupem do konferenční místnosti. Chladný a čistý design produktu je zajímavý, složitý postup jeho výroby ještě víc. Běžně však není k vidění. Jde o palivovou kazetu HIPER 16, bez které se lehkovodní tlakový reaktor jaderné elektrárny neobejde.

Na chodbě jedné z budov společnosti KEPCO NF, jihokorejské společnosti, která se jako jediná v zemi věnuje výzkumu, vývoji, a hlavně produkci jaderného paliva, se podobných kazet nachází více. Všechny jsou prázdné a slouží jako ukázky pro návštěvníky.

Firma sídlí ve střední části Korejské republiky ve městě Tedžon, které má jeden a půl milionu obyvatel. Komplex budov se nachází na kopci, je obklopen zelení, kousek od obytných čtvrtí.

Společnost KEPCO NF byla založena v listopadu 1982 s cílem zajistit Jižní Koreji ve výrobě paliva pro jaderné elektrárny co největší technickou vyspělost a také samostatnost. Dnes zde pracuje 1 200 zaměstnanců, všichni fungují v režimu přísného utajení. Hlavním důvodem je nebezpečný a nepředvídatelný soused na Severu.

Jižní Korea sází hlavně na jádro, nic jiného jí nezbývá

Pořizování snímků je v celém prostoru firmy striktně zakázané. Předem ohlášení návštěvníci musí u hlavní brány připomínajícího přechod státní hranice odevzdat pasy a také vyplněné bezpečnostní formuláře. Čočky mobilů zalepí příslušník ochranky speciálními nálepkami a až poté může skupinka přes kratší tunel dovnitř do areálu.

Výroba pro domácí i zahraniční trh

Palivovou kazetu pro jadernou elektrárnu si lze zvenku představit jako zmenšený model moderního úzkého ocelového mrakodrapu. Uvnitř ji tvoří pruty ze zirkoniové slitiny uložené ve svazcích, které na několika místech kolem obvodu obepínají vnější pásy odolné vůči roztržení. Trubky jsou usazené na spodní mřížce, nahoře jsou zakončeny čtyřmi tryskami. Jednotlivé druhy paliva se na první pohled mírně liší délkou, hlavně pak počtem svazků.

„Palivo HIPER 16 je nejnovější verze pro reaktory OPR 1000 a APR 1400. Každý soubor obsahuje 256 palivových tyčí v poli 16x16. Tyto zde jsou však prázdné. Jinak plná kazeta s palivem váží 650 kilogramů, z toho 450 kilogramů tvoří uranová náplň,“ vysvětluje Jung-Won Sun, generální manažer a vedoucí sekce pro zahraniční projekty společnosti KEPCO NF, který skupinu návštěvníků doprovází.

Firma KEPCO NF dodala první palivové kazety pro jaderné elektrárny v roce 1989, dnes vyprodukuje za rok palivo o hmotnosti 550 metrických tun uranu (MTU) určené pro tlakovodní reaktory a dalších 400 MTU pro těžkovodní reaktory.

„Vyvíjíme vlastní technologii výroby a designu. Palivo dodáváme pro 25 jaderných reaktorů, které jsou v provozu u nás v Jižní Koreji a také pro čtyři bloky jaderné elektrárny Baráka, tu jsme postavili ve Spojených arabských emirátech. Palivo však vyvážíme také do Spojených států amerických, Brazílie a do Číny,“ říká Jeong Yeup Lee, seniorní výzkumný pracovník, člen sekce pro zahraniční projekty KEPCO NF, který odvádí návštěvníky do vedlejší budovy.

Odsud, z horního patra lze přes bezpečnostní sklo pozorovat část samotné výroby. Pracovní proces připomíná běžnou dílnu, i když zdejší prostředí působí více sterilně. I zde se však brousí, měří, lisuje, peče, a nakonec i kontroluje. V první nevelké hale se pohybují zaměstnanci v bílých pláštích, žádný jiný ochranný oděv nemají. Ani přilby. Ty však musí nosit jejich kolegové, kteří v místnosti vedle manipulují s menším jeřábem.

Reportáž od zářivě modrého bazénu. Místo lidí se v něm „koupe“ jaderné palivo

Výrobní hale dominují stojany, na nichž jsou uloženy dlouhé hladké trubky. Jeden ze zaměstnanců kontroluje v bílých rukavicích jejich povrch. U zdí se nachází skříně s technickým zázemím a počítače. Žádný velký ruch na pracovní ploše nepanuje. Produkce jaderného paliva je složitý proces a rozhodně není automatizovaná.

„Abychom zajistili, že palivo vložené do reaktoru bezpečně funguje a produkuje dostatek energie potřebné pro výrobu energie, provádíme řadu analýz, v průběhu kterých simulujeme nejrůznější jevy. Než palivo vyexpedujeme, musí se prokázat, že neexistuje žádný problém týkající se bezpečnosti, a to ani za předpokladu havárie elektrárny,“ vysvětluje manažer Sun.

Malá, ale účinná

Nejdůležitějším obsahem palivových tyčí jsou malé válečky, tzv. peletky z oxidu uraničitého (UO₂). Ty korejské mají průměr 0,82 centimetrů, délku 0,98 cm a každá váží pět gramů. Energie se z pelety získává v průběhu čtyř let. Tento drobný článek nahradí tuny uhlí. Vše ovšem začíná těžbou nejdůležitější suroviny, kterou je uranová ruda. K získání kilogramu paliva jsou třeba dvě až čtyři tuny.

Hlavní známá ložiska ve světě se nachází v Austrálii, Kazachstánu, Rusku a Kanadě. Velké zásoby má i Jihoafrická republika, USA, Brazílie, Niger, Namibie, Ukrajina, ložiska jsou i v Českém masivu. Uran se po vytěžení převede do formy tzv. žlutého koláče (oxid uranu U₃O₈), který je výchozí surovinou pro výrobu paliva. Pro většinu současných reaktorů se však nejdříve musí obohatit o štěpitelný izotop 235U.

„My uran neobohacujeme, nedovoluje nám to dohoda se Spojenými státy americkými,“ přiznává inženýr Lee. Jedná se o tzv. „dohodu 123“ pojmenovanou podle paragrafu 123 amerického zákona o atomové energii z roku 1974, která omezuje dodávky surovin a zakazuje obohacování uranu a zpracování použitého paliva. Její platnost vypršela v březnu 2014, obě komory Kongresu USA ji však prodloužily o dva roky. Po intenzivním vyjednávání Jižní Korea podepsala v červnu 2015 prodloužení smlouvy o dalších dvacet let. I když je její nynější verze pro Korejce příznivější, samostatné obohacování uranu a recyklaci použitého jaderného paliva jim však neumožňuje.

„Žlutý prášek, koncentrát oxidu uranu U₃O₈ se v procesu mění na oxid uraničitý UO₂, který poté lisujeme právě do peletek. Říkáme jim zelené. Ty pak postupují do pece, kde při teplotě převyšující 1700 stupňů Celsia mění hustotu a následně se obrábějí tak, aby měly požadované rozměry a hmotnost 5 gramů,“ vysvětluje Lee. Přitom ukazuje směrem dolů na zařízení, uvnitř kterého se peče jaderné palivo.

Peletky se pak vkládají do hermeticky uzavřených trubek ze slitiny zirkonia, jenž tvoří 95 procent obalového materiálu, zbylých pět procent jsou další přísady. Každá firma věnující se této speciální výrobě má jiný poměr doplňkových komponentů, kterými může být nikl a kobalt.

V speciálních kontejnerech po moři do cíle

Výrobní proces v KEPCO NF následně pokračuje fází, při které se pelety vkládají právě do plášťových trubek ze zirkoniové slitiny. Na jednom konci je v trubce tlačná pružina držící celkem 170 pelet nad sebou, vnitřek je vyplněn heliem. Oba konce se utěsní za pomoci odporového svařování. Posledním krokem je výroba palivového svazku skládajícího se z jednotlivých palivových tyčí. Svazky pak tvoří finální palivovou kazetu.

Předposlední zastávkou je pohled do haly, uvnitř které se palivové kazety skladují. Ve vertikální poloze se celé zasunou pod zem. Každé parkovací místo je označené jakýmsi polokruhovitým víkem. Žlutá barva znamená, že kazeta je uvnitř a šedá vypovídá o tom, že konkrétní skladovací místo je momentálně prázdné. Dohromady zde může být uloženo 784 kazet.

Jižní Korea se vrací k jádru. Reaktory chce i vyvážet, ve hře jsou Dukovany

Exkurze končí u balírny, v jejíž prostorách se palivo ukládá do speciálních kontejnerů určených na přepravu po moři. Do jednoho válcového tubusu se umísťují dvě palivové kazety. Obal chrání zboží před poškozením a v případě katastrofické nehody také před únikem radiace.

„Doposud jsme všechno naše palivo dopravili do cíle bezpečně a včas. Žádnou nepředvídatelnou situaci jsme prozatím neměli. Nikdy však neposíláme kompletní dodávku paliva pro konkrétní elektrárnu najednou. Obvykle to jsou tři zásilky, přičemž každá má 60 až 70 kontejnerů,“ říká manažer společnosti KEPCO NF Jung Won Sun.