Základním palivovým článkem v jaderné elektrárně není kus uranu, ale palivový soubor složený ze stovek tenkých palivových proutků.
Název tohoto objektu napovídá, že se jedná o prostory pro dočasné uložení zbytků paliva, které již v elektrárně svou energii odevzdalo. A protože jsme v jaderné elektrárně, není to, co se ukládá, popel, ale palivové soubory s vyhořelým uranem. Palivový soubor je vlastně takovým základním článkem jaderného paliva, se kterým je možné v elektrárně samostatně manipulovat. Na rozdíl od uhlí, jež se hořením změní v popel, je vyhořelé jaderné palivo (palivové soubory) na první pohled stejné jako palivo čerstvé. Stejně jako u baterie bez měření nepoznáte, jestli je nabitá nebo vybitá, u jaderného paliva bez měření nezjistíte, jestli již bylo v reaktoru. Změny se totiž odehrávají jen na mikroskopické, atomární úrovni.
Základním palivovým článkem v jaderné elektrárně není kus uranu, ale palivový soubor složený ze stovek tenkých palivových proutků.
Od momentu výroby palivového souboru se každá další zastávka jaderného paliva prodlužuje. Po dovezení do elektrárny pobývá ve skladu čerstvého paliva přibližně rok. Následuje čtyřletá etapa, kdy je palivo vloženo do reaktoru a probíhají v něm jaderné reakce (vyrábějí teplo, přičemž se mění jeho složení). Když je štěpný materiál v palivu spotřebován, umisťuje se palivový soubor na 5 až 10 let do bazénu vedle reaktoru, kde se neustále chladí. V tomto momentu je již značně radioaktivní a manipulace s ním probíhají za zvýšených bezpečnostních opatření. Když radioaktivita i vývin tepla klesne po 10 letech pod stanovenou mez, jsou palivové soubory vloženy do speciálních kontejnerů a uloženy ve zmiňovaném meziskladu. Tam odpočívají dalších 50 až 60 let. Posledním místem pobytu souborů jaderného paliva je následně hlubinné úložiště, kde se počítá s dobou jejich uložení v řádu tisíců až desetitisíců let.
Standardní putování palivového souboru a délka jeho zastávek v jednotlivých fázích života
Bájný Fénix symbolizuje znovuzrození jaderného paliva technologickým přepracováním paliva již použitého.
Toto standardní putování jaderného paliva může ještě narušit jeho přepracování. Jako bájný Fénix, který je po určité době znovu zrozen ze svého popela, může z vyhořelého (použitého) paliva vzniknout přepracováním nové palivo, znovupoužitelné v jaderném reaktoru. Vyhořelé palivo je totiž využito jen ze čtyř procent a obsahuje zbytkové množství štěpitelného uranu i určitý podíl nově vzniklého plutonia (taky použitelného jako palivo). Zrození nového jaderného Fénixe je ale technologicky dost náročné, a proto si jej mohou dovolit jen nejvyspělejší státy. Kdo ale ví, co bude za pár let…
Mezisklad použitého paliva v areálu Jaderné elektrárny Temelín je jednoduchá železobetonová stavba připomínající montážní halu. V podstatě se jedná o krytou skladovací plochu, na kterou jsou postupně umisťovány kontejnery s palivovými soubory. Plocha přibližně velikosti fotbalového hřiště je navržena na 152 kontejnerů, shromažďujících použité jaderné palivo za 30 let provozu elektrárny. Z uvedených čísel vyplývá, že každoročně je z dvou bloků doplněno do meziskladu 5 kontejnerů. Je to málo nebo mnoho?
Když si uvědomíme, že do jednoho kontejneru se vejde 19 palivových souborů, což představuje asi 9 tun paliva, ročně se do meziskladu uloží jen 45 tun použitého paliva. Kdybychom to převedli na uhlí, stejné množství uhlí by se vešlo na jeden železniční vagón a stačilo by v uhelné elektrárně s výkonem 50 MW na necelou jednu hodinu provozu. Jaderná elektrárna Temelín pracovala díky palivu z pěti kontejnerů skoro rok a za tu dobu vyrobila přes 14 milionů MWh. Rozdíl je zřejmý na první pohled.
Není palivo jako palivo – stejná hmotnost, ale úplně jiná výroba elektřiny.
Ukládání použitého paliva z obou temelínských bloků bude tímto tempem pokračovat v průběhu celé životnosti elektrárny. Již dnes je ale jasné, že to není místo jeho konečného uložení. Proto je to jenom mezisklad – sklad mezi použitím v elektrárně a trvalým uložením. V České republice se podle plánu počítá s tím, že hlubinné úložiště by mělo být dokončeno někdy kolem roku 2065 (to již Temelín pravděpodobně nebude v provozu). Pak se veškeré kontejnery s použitým palivem uloží natrvalo do hlubin a mezisklad se zruší.
Mezisklad tvoří přestupní stanici na cestě paliva k vyřazení a trvalému uložení
Technologie i technický vývoj však jdou mílovými kroky kupředu, takže je možné, že do data vybudování podzemního úložiště se proces přepracování použitého paliva natolik zjednoduší a zlevní, že bude efektivnější a výhodnější palivo zpracovat, vyrobit z něj nové palivo a později uložit jen opravdu malou část nevyužitelných aktivních zbytků. V dnešní době vzniká přepracováním jedné tuny vyhořelého paliva pouze 115 litrů vysokoaktivního odpadu převedeného do formy skla.
Vlastně dnes ještě s určitostí nevíme, jestli se půjde cestou přepracování nebo trvalého hlubinného uložení, a proto mezisklady použitého paliva připomínají tak trochu přestupní stanice s dlouhou čekací dobou a neznámým konečným cílem.
Řez transportně skladovacím kontejnerem na použité jaderné palivo
V meziskladu použitého paliva se všechno točí kolem CASTORu. Ne, není to generál, který by všechno řídil, ale ocelový kontejner, speciálně navržený a vyrobený pro převážení a skladování použitého jaderného paliva. Je to hlavní bariéra, udržující nebezpečné zbytky jaderného štěpení pod zámkem. Název vychází z anglického „CAsk for Storage and Transport Of Radioactive material“, vyrábí se v zahraničí. Před naplněním je každý kontejner podroben řadě velice přísných testů. Vydrží řádění přírodní pohromy, požáru a ani zemětřesení nesmí v budoucnu ohrozit jeho hermetičnost.
Tato tlustostěnná válcová nádoba se dvěma pokličkami umožňuje skladovat přes 9 tun paliva, což v Temelíně odpovídá 19 palivovým souborům (v Dukovanech se do jejich verze CASTORu vejde až 48 souborů). Naplněný kontejner je po uložení do meziskladu docela horký, teplota jeho povrchu může dosahovat (ale nesmí převýšit) až 100 °C. To už by se nám na něm začala vařit voda… Nežádoucí teplo je z žebrovaného kontejneru odváděno prostou přirozenou cirkulací vzduchu. Po obvodu ve spodní části budovy je chladný vzduch nasáván a pak ohřátý je vypouštěn střechou ven.
Každý kontejner s použitým palivem ze začátku topí jako větší kotel ústředního topení. Jistota je ovšem v tom, že časem se vývin tepla znatelně zmenšuje a po uplynutí několika desítek let bude mít kontejner s palivem téměř pokojovou teplotu.