Ruské jaderné palivo? Závislost nehrozí, Evropa se obejde i bez něj
Evropa se odstřihla od ruského plynu a podobné snahy má u ropy nebo uhlí. Dokážeme se ale zbavit závislosti na ruském palivu pro jaderné elektrárny?
Obchodní sankce zavedené po rozpoutání válečného konfliktu na Ukrajině se pro Evropany nejviditelněji a nejcitelněji dotýkají zejména energetických surovin. I když se starý kontinent loni zcela odstřihl od ruského plynu a podobné snahy jsou také u ropy a uhlí, kritici připomínají, že v otázce jaderného paliva je pětina evropských jaderných bloků stále závislá na Rusku.
S plánovaným boomem jaderné energetiky v Evropě včetně České republiky se navíc tato závislost může jen prohlubovat. Jak moc jsou kritické úvahy (ne)opodstatněné, si ukažme na aktuální situaci na trhu s jaderným palivem.
Jeho výroba sestává z několika částí a souhrnně ji označujeme jako jaderný palivový cyklus. Ten pokrývá vše od samotné těžby uranu až po uložení jaderného odpadu. Pro náš kontext je klíčová zejména situace na trhu s těžbou uranu, jeho obohacováním a samotnou strojní výrobu.
Už z tohoto rozdělení je patrné, že situace se nedá zjednodušit do výroku ohledně závislosti na jedné zemi, protože jen ta má zásoby uranu – důležité jsou i následné procesy.
Žlutý uran na snímku je pomocí kyseliny sírové vylouhován z vytěžené rudy rozdrcené na prach. Po vysrážení je produktem koncentrát oxidu uranu ve formě žlutých až khaki pelet, ve kterých je přibližně pětaosmdesát procent uranu ve formě oxidu uraničito-uranového.
Jde o komoditu, obchodovanou na světových trzích, kde ji nakupuje například i skupina ČEZ provozující jaderné elektrárny Temelín a Dukovany. Cena uranu se na světovém trhu pohybuje kolem padesáti dolarů za libru, což je v přepočtu zhruba 0,45 kilogramu.
Například Temelín se dvěma reaktory o celkovém výkonu 2,2 gigawattu obměňuje osmdesát palivových souborů ročně, což v přepočtu vychází na zhruba čtyřicet tun uranu. Každý z nás tak ročně přispěje na zhruba čtyři gramy uranu pro Temelín.
Na celém světě se ročně vytěží šedesát tisíc tun uranu. A samotné Rusko se krčí na chvostu největších světových producentů. Podle posledních dostupných dat Mezinárodní agentury pro atomovou energii (IAEA) byl v roce 2020 největším producentem Kazachstán s roční produkcí 19 500 tun uranu (43,7 procenta celkové světové produkce), následovala jej Kanada (13,3 procenta) a Austrálie (12,2 procenta).
Rusko má podíl jen 5,5 procenta a je až na páté pozici za Namibií (8,2 procenta). Těžba uranu v Evropské unii skončila v roce 2017 s vytěžením zásob poblíž Dolní Rožínky u Žďáru nad Sázavou, kde byl poslední činný uranový důl v Evropské unii.
Diametrálně odlišná situace je v segmentu obohacování uranu. Na tomto trhu již dominuje Rusko. Uran, který se nachází v přírodě, má obvykle poměrně nízkou koncentraci uranu-235 (U-235), který je klíčovým izotopem pro výrobu jaderné energie. Pro využití uranu jako paliva v jaderných reaktorech je proto třeba ho obohatit: zvýšit podíl izotopu U-235 a snížit podíl izotopu uranu-238 (U-238).
Většina jaderných elektráren používá uran obohacený na úrovni mezi třemi a pěti procenty U-235. Bez obohacení by bylo použití uranu jako paliva pro jaderné reaktory velmi omezené, protože by nebylo možné dosáhnout dostatečně vysoké reakční rychlosti a tím ani dostatečného množství produkované energie.
Podle dat Světové jaderné asociace Rusku předloni patřilo první místo s 44,5 procenta, na druhém se umístila Evropská unie s 33,9 procenta (zejména Francie) a poté Spojené státy s 15,8 procenta.
Konverze a obohacení uranu kupodivu nejsou velkou raketovou vědou a náskok Ruska je dán zejména patrnou nadprodukcí a skutečností, že Americe i Unii polovina trhu stačí. Do budoucna se však s rozvojem jaderné energetiky dá očekávat, že podíly obou regionů vzrostou.
Pelety z obohaceného uranu nazývané jako jaderné palivo se skládají do takzvaných palivových tyčí, které už jsou čistým strojírenským výrobkem. Palivové tyče jsou vloženy do jádra jaderného reaktoru, kde probíhají řetězové jaderné reakce, při kterých se uvolňuje teplo, využívané následně k výrobě elektřiny.
V segmentu výroby jaderného paliva patří prim Spojeným státům (33,8 procenta), Francii (17,4 procenta) a na třetí pozici je Rusko (16,2 procenta). Z prvně dvou jmenovaných zemích si loni palivové soubory objednal i ČEZ pro Temelín, když uzavřel smlouvy na jejich dodávky se společnostmi Westinghouse a Framatome.
„Smyslem výběru více dodavatelů bylo především posílit energetickou bezpečnost České republiky a minimalizovat rizika výpadku dodávek,“ uvádí pro Forbes mluvčí jaderné elektrárny Temelín Marek Sviták. Dodávky prvních palivových souborů se očekávají během příštího roku.
Palivový soubor pro jadernou elektrárnu zahrnuje nejen samotné palivové tyče, ale také další součásti nezbytné pro správnou funkci reaktoru. Patří sem například palivové kazety nebo obaly chránící před mechanickým poškozením či kontaminací, ale také regulační tyče, chladicí systémy, tlakové nádoby, čerpadla a podobně.
„Obecně se mohou palivové soubory různých dodavatelů v detailech lišit, nicméně vždy splňují jednotné základní technické parametry – rozměry, tvar, počet palivových proutků, úroveň obohacení. Lišit se mohou naopak například ve způsobu zajištění mechanické stability nebo využití paliva,“ odvrací Sviták obavy, že by reaktory Temelína nebyly kompatibilní s palivem od jiných než ruských dodavatelů.
Odlišná situace však panuje u jaderné elektrárny v Dukovanech. Do tamního reaktoru VVR 440 umí palivo v současnosti dodávat jen ruská firma TVEL. Na alternativním řešení už nicméně pracuje americká firma Westinghouse a poptávané je například i ze Slovenska nebo Finska, kde jsou v provozu totožné typy reaktorů.
Jaderné elektrárny v Česku běžně disponují zásobou jaderného paliva na dva až tři roky. Ze statistik je patrné, že ani v jedné části celého jaderného cyklu Rusko nedrží žádný monopol – a výjimku v podobě málo rozšířených reaktorů VVR 440 půjde rozbít.