Patentovaný postup TVELu na výrobu hafnia zvýší bezpečnost jaderných elektráren

Středa, Listopad 11, 2015

Provozní bezpečnost tlakovodních jaderných reaktorů může zvýšit nový patent ruského výzkumného ústavu VNIINM, který patří do ruské palivové společnosti TVEL. Tento ústav si nechal patentovat technologii výroby trubic z hafnia, které mohou nahradit v současnosti používané prvky pro řízení výkonu jaderného reaktoru, čímž dojde díky vlastnostem tohoto chemického prvku ke zvýšení bezpečnosti jaderných elektráren.

Výzkumný ústav VNIINM se v rámci palivové společnosti TVEL, která je součástí státní korporace Rosatom a je tvořena podniky na výrobu jaderného paliva, konverzi a obohacování uranu a výrobu plynových centrifug, zabývá výzkumem a vývojem jaderného paliva a materiálů používaných pro jeho výrobu.

Součástí aktivní zóny jaderného reaktoru jsou i prvky sloužící pro řízení výkonu – v případě reaktorů VVER-440 to jsou regulační kazety, v případě reaktorů VVER-1000 řídící tyče, které jsou součástí palivových kazet. Ústav se zabývá výzkumem a vývojem i těchto prvků. Řídicí prvky jsou obvykle vyrobeny z karbidu boru, což je látka, která velmi dobře pohlcuje tepelné neutrony, čímž zabraňuje štěpení dalších jader uranu a snižuje tak intenzitu řetězové štěpné reakce a tím i výkon reaktoru. Opačné vlastnosti má zirkonium, které velmi dobře neutrony propouští, a proto je z něj vyráběno ochranné pokrytí palivových proutků.

Generální ředitel ústavu VNIINM, Valentin Ivanov, sdělil, že absorpční vlastnosti hafnia jsou několikanásobně vyšší než v případě karbidu boru a navíc ve srovnání s touto sloučeninou ubývají s postupem času podstatně pomaleji. Hafniové řídicí elementy tak budou mnohem trvalejší, než ty současné, což bude přispívat k bezpečnému provozování jaderných reaktorů.

Kromě toho připravil ústav VNIINM také technologii výroby ochranných clon – desek z hafnia. Používáním těchto clon bude možné omezovat hromadění druhotné radioaktivity v materiálu reaktorové nádoby – jde o radioaktivitu, která vzniká ozařováním původně neradioaktivního materiálu. Díky tomu dojde ke snížení radiační zátěže materiálu reaktorové nádoby a tím k prodloužení doby jejího provozu.

Vědci ze společnosti Čepeckij mechaničeskij závod (součást TVELu) otestovali výrobu hafniového prášku pomocí elektrolýzy. Tento postup podstatně zlevní výrobu hafnia a umožní tak jeho použití v jaderné energetice v průmyslovém měřítku.

Vědci z ústavu VNIINM připravili aplikaci patentovaných postupů výroby v petrochemickém a elektrotechnickém průmyslu a v lékařství.

Pro informaci

Výzkumný ústav VNIINM vznikl ji ž v počátcích ruského jaderného průmyslu. Podílel se na vytváření systému ruských jaderných zbraní a později se přeorientoval na mírové využívání jaderné energie – námořní jaderné reaktory, jaderné elektrárny a kosmická jaderná zařízení. Soustředí se především na vývoj jaderného paliva a jeho konstrukčních materiálů a na přepracování použitého jaderného paliva. Dále se zabývá také nakládáním s radioaktivními odpady a materiálovým výzkumem.

Akciová společnost TVEL byla založena 12. září 1996 a je součástí státní korporace Rosatom. Je tvořena podniky na výrobu jaderného paliva, konverzi a obohacování uranu, výrobu plynových centrifug a patří do ní také vědecko-výzkumné ústavy a konstruktérské kanceláře. Je jediným dodavatelem jaderného paliva pro ruské jaderné elektrárny. TVEL zásobuje palivem 78 energetických reaktorů v 15 zemích, výzkumné reaktory v deseti zemích a také námořní reaktory flotily jaderných ledoborců. Jaderné palivo TVEL využívá každý šestý reaktor ve světě, včetně českých jaderných elektráren Temelín a Dukovany. Všech devět českých jaderných reaktorů (šest energetických, dva výzkumné a jeden univerzitní) pracuje v současné době s palivem vyrobeným v Ruské federaci.