Aktuálně jsou v komerčním provozu pouze jaderné elektrárny se štěpnými reaktory. Jako palivo využívají (prakticky vždy) uran nebo plutonium, ve kterém probíhají štěpné jaderné reakce. Do budoucna se uvažuje o thoriu, které má některé výhody.
Energie se uvolňuje díky změnám v jádru atomů paliva. Atomové jádro drží pohromadě extrémně velké síly – mnohonásobně větší než síly chemických vazeb, které se uvolňují například při klasickém spalování.
Z toho plyne, že štěpné palivo doslova přetéká energií. V jaderných elektrárnách se typicky využívá uranové palivo, které je obohacené do 5 procent uranem -235. Jak praví Wikipedie, jedna peletka oxidu uraničitého UO2 o hmotnosti 5 g vydá tolik energie, jako 850 kg standardního černého uhlí.
Uranové peletky jsou relativně bezpečné, lze s nimi manipulovat v rukavicích. Po 1-2 letech v reaktoru se z nich stane životu nebezpečný zářič tvrdého gama záření, k němuž se lze přiblížit jen na pár metrů, a to musí být hluboko pod vodou.
Z reaktoru do bazénu
Proto se použité jaderné palivo po vyjmutí z reaktoru skladuje v bazénech vyhořelého/použitého paliva (Spent Fuel Pool), kde ho obvykle 12 metrů vody izoluje od okolí a postupně ochlazuje. Po poklesu radioaktivity se použité palivo přesouvá do meziskladu – buď mokrého (opět bazén), nebo suchého, v němž jsou skladovací kontejnery na vzduchu.
Bazény vyhořelého paliva v elektrárnách Fukušima a Caorso
Z meziskladu by palivo mělo putovat do hlubinného úložiště nebo na přepracování. Oboje ale provázejí nemalé komplikace. Hlubinná úložiště je nutné vybudovat, což je v osídlené krajině velmi problematické – prakticky nikdo nestojí o úložiště ve svém okolí. Stavba úložiště je nákladná, trvale uskladněné palivo bude radioaktivní po tisíce let a po celou tu dobu bude představovat riziko.
Není divu, že vlastně ještě není v provozu žádné trvalé hlubinné úložiště použitého paliva. Prvním by se v dohledné době mělo stát úložiště Onkalo ve Finsku. Některé země dříve shazovaly jaderný odpad do oceánu v ocelových sudech. Podle Mezinárodní agentury pro atomovou energii je na mořském dně asi 100 tisíc tun jaderného odpadu.
Z odpadu palivo? Technologii máme
Zároveň existuje celá řada technologií v různé fázi vývoje, s jejichž pomocí lze použité palivo recyklovat. Ať už pro opětovné využití v jaderných elektrárnách anebo pro jiné účely, například pro radioizotopové generátory kosmických sond. Problémem ovšem bývá, že kvůli útlumu jaderné energetiky nemusí být dostatek paliva pro ekonomicky přijatelný provoz už tak dost drahé recyklace. Vytěžit a připravit nové palivo vyjde výrazně levněji, než recyklovat použité.
Manipulace s jaderným odpadem při jeho přepracování je nejen podstatně nákladnější, ale také komplikovanější než při běžné obsluze reaktoru. Zásadní problém spočívá v tom, že zpracování použitého jaderného paliva vlastně původně sloužilo k získávání plutonia pro výrobu jaderných zbraní. Proto má recyklace jaderného paliva dlouhou historii regulace, omezování, zákazů a velmi pečlivých kontrol.
Například v USA se použité jaderné palivo nejprve dlouho zpracovávalo. Prezident Jimmy Carter poté v roce 1977 recyklaci paliva pro komerční účely zakázal, především kvůli obavám ze šíření jaderných zbraní. V roce 1981 byl zákaz zrušen Ronaldem Reganem. Administrativa George W. Bushe měla velké plány s komerčním zpracováním jaderného paliva, Barack Obama z toho opět vycouval. Budoucnost zůstává v tomto směru otevřená.
Zdroj: Wikipedia (Spent nuclear fuel)