Milník v jaderné energetice: Nové palivo z thoria a uranu vydrží 8x déle a sníží množství odpadu

Nové jaderné palivo ANEEL, které kombinuje thorium a obohacený uran, úspěšně dokončilo víceleté testy ozáření v americkém reaktoru Advanced Test Reactor.

Nové jaderné palivo ANEEL, které kombinuje thorium a obohacený uran, úspěšně dokončilo víceleté testy ozáření v americkém reaktoru Advanced Test Reactor. Palivo, vyvinuté společností Clean Core Thorium Energy (CCTE), dosáhlo vyhoření přesahující 60 GWd/MTU, což je více než osminásobek typického vyhoření konvenčních jaderných reaktorů.

Jaderná energie se vrací do popředí zájmu, neboť země usilují o pokrytí rostoucí poptávky po energii a zároveň o snížení emisí uhlíku. Zatímco výstavba konvenčních jaderných elektráren trvá roky, startupy se zaměřují i na menší modulární reaktory. Společnost CCTE však zvolila jiný přístup – snaží se využít stávající jaderné reaktory s kompletně novou palivovou technologií ANEEL. Thorium je považováno za lepší alternativu jaderného paliva, protože je hojné a produkuje méně radioaktivního odpadu než uran. CCTE se s palivem ANEEL snaží spojit výhody thoria i uranu a zároveň prodloužit provozní životnost stávajících reaktorů, jako jsou těžkovodní reaktory (PHWR).

Advanced Test Reactor v Idaho National Laboratory v USA slouží jako testovací zařízení pro nové palivové technologie. V květnu 2024 bylo do reaktoru naloženo dvanáct palivových tyčí ANEEL, aby dosáhly cílových rychlostí vyhoření 20, 40 a 60 GWd/MTU. Osm z těchto tyčí dokončilo první dva cíle vyhoření již loni a poslední sada se nyní blíží k nejvyššímu cíli. Cílem je získat reálná data o výkonu paliva v reaktorových podmínkách.

Po krátké době chlazení jsou tyče přeneseny do komplexu Materials and Fuels Complex (MFC) v INL k post-radiačnímu zkoumání (PIE). Osm tyčí odstraněných loni v současné době prochází PIE, která poskytuje podrobnosti o mikrostruktuře paliva a jeho výkonu při vysokých úrovních vyhoření. Dosud získané výsledky PIE ukázaly, že palivo ANEEL funguje dobře, udržuje si strukturální integritu a příznivou retenci štěpných plynů po celou dobu ozáření.

„Překročení 60 GWd/MTU vyhoření v Advanced Test Reactoru představuje důležitý milník pro program paliva ANEEL,“ uvedl Mehul Shah, generální ředitel Clean Core Thorium Energy. „Tato iradiační kampaň poskytuje smysluplná data o výkonu a demonstruje, že thorium-HALEU palivo může dosáhnout úrovní vyhoření srovnatelných s palivy PWR, přičemž nabízí lepší využití paliva, zvýšené bezpečnostní charakteristiky, inherentní odolnost proti šíření jaderných zbraní a významné snížení dlouhodobých radioizotopů vyhořelého jaderného paliva.“

Palivo ANEEL si zachovává geometrii stávajících paliv, jako jsou 19- a 37-prvkové konstrukce používané v reaktorech PHWR a CANDU. To usnadňuje integraci do stávajících reaktorů bez jakýchkoli úprav konstrukce jádra nebo systémů. „Naším cílem bylo zavést thorium do jaderného palivového cyklu praktickým způsobem pomocí stávajících reaktorů a tento milník představuje významný krok k tomuto cíli,“ dodal Shah. S probíhajícím PIE pro své tyče pracuje CCTE na dalším milníku – demonstraci paliva ANEEL v komerčním energetickém reaktoru, což připraví cestu pro jeho komerční uvedení na trh.