Moszkvától jó másfél óra autóútra, Elektrosztál városában van a világ legnagyobb nukleáris üzemanyaggyára, ahol nemcsak a Paksi Atomerőmű fűtőelemeit, hanem a majdani Paks II. Atomerőmű üzemanyagát is gyártani fogják. Ottjártunkkor a 2023-ban, illetve a 2024-ben esedékes paksi szállítmány urántablettáit égették éppen ki. A Paks II. Atomerőmű indításához szükséges üzemanyagot a blokk üzembe helyezése előtt két évvel kezdik el gyártani. De ne szaladjunk ennyire előre, nézzük meg, hogyan is készül az üzemben a Paksi Atomerőmű üzemanyaga!

 

Az orosz TVEL Elektrosztál városában üzemelő nukleáris üzemanyaggyára. Itt készülnek a Paksi Atomerőmű friss üzemanyag-kazettái isFotó: Hárfás Zsolt

A Roszatomhoz tartozó TVEL nukleáris üzemanyaggyártó vállalat meghívására szakértőként, magyar sajtóküldöttséggel tekinthettem meg a gyárat, ahová alapos biztonsági ellenőrzés után lehet csak bejutni. A szokásos biztonsági tájékoztató után beöltöztünk a védőruhába. A köpeny, a sapka és a maszk, illetve a lábbelivédő kötelező, mert itt hasadóanyaggal dolgoznak. Látogatásunk állomásai követték az üzemanyaggyártás technológiai folyamatát, de erről kicsit később.

Mire az üzembe kerül az urán-dioxid por, amiből ténylegesen az üzemanyag készül, már egy sor állomáson túljutott az urán. Először is ki kellett bányászni az uránércet, amelyet ezt követően megtisztítottak a különböző szennyeződésektől. A természetes urán döntően urán 238-as izotópból áll, és csak 0,71 százalék az urán 235-ös izotóp, mely gyakorlatilag nem hasad neutronok hatására. A bökkenő az, hogy a termikus erőművekben, mint amilyen például a paksi is, csak a 235-ös izotóp használható hasadóanyagként, miután elhasad két kisebb rendszámú atommagra, miközben 2-3 neutron keletkezik. A hasadási láncreakció elérésére és fenntartására az atomerőmű felépítésétől és a használt moderátor anyagától függően az U-235 arányát legalább 3-5 százalékra kell növelni, hogy használni lehessen az atomerőművekben. Ezt a célt szolgálja az urándúsítás. Nem belebonyolódva a mélyebb részletekbe, ehhez az uránt gáz halmazállapotú urán-hexafluoriddá kell alakítani. Miután kémiailag a két izotóp azonos, ezért a tömegkülönbséget kihasználva a percenként háromezret forgó gázcentrifugákkal választják szét a két izotópot. A végtermék az urán-dioxid, illetve a szegényített urán.

E rövid kitérő után folytassuk most a helyszínen! A por alakú, immár dúsított urán-dioxid speciális konténerekben érkezik az üzembe. Ottjártunkkor megmutatták, hogy a szükséges adalékanyagok hozzáadása és a keverés után miként préselnek pasztillákat a masszából. A nyers pasztillák ezután egy másik konténerbe kerülnek, és a kemencében 1770 Celsius-fokon 24 órán át kiégetik őket. A lehűtött és immár fémesen csillogó pasztillákat egy automata rendszer ellenőrzi, 30 mikronos a méretbeli tűréshatár. Amelyik tabletta nem felel meg az előírásnak, azt visszaalakítják porrá és újra tablettát készítenek belőle. A gyár kapacitása napi 3,6 tonna uránpasztilla. Érdekesség, hogy egyetlen ilyen pasztilla energiatartama egy átlagos hazai háztartás éves áramigényét fedezi.   

Az elkészült pasztillákat ezután a következő üzemrészben speciális cirkónium-nióbium ötvözetből készült üzemanyagpálcákba töltik, hermetikusan lezárják, majd ezeket a pálcákat kazettákba kötegelik. Mindezt folyamatos minőségellenőrzés mellett, amit a vonalkódos nyilvántartás tesz lehetővé. A gyár napi 8-10 üzemanyag-kazettát gyárt. A Paksi Atomerőműhöz készülő kazettákban 126 uránpasztillával töltött pálca van, a kazetták hossza 2,5 méter. A Paks II. VVER-1200 típusú reaktoraiban használt kazetták nemcsak méreteikben, hanem az üzemanyagot tekintve is jócskán eltérnek majd a régi paksi kazettáktól.

Folyamatos fejlesztések

A sok évtizedes gyártási tapasztalatnak köszönhetően a TVEL nemcsak az orosz nyomott-vizes VVER típusú reaktorok, hanem a nyugati nyomottvizes típusú reaktorok számára is képes üzemanyagot gyártani. A svéd Ringhals Atomerőműben már négy üzemanyagciklus során tesztelték az orosz üzemanyagot és nagyon jók az üzemeltetési tapasztalatok – mondta el Alekszandr Ugrjumov, a TVEL első alelnöke. Emellett az orosz cég jelenleg is szállít más nyugati országok számára dúsított uránt, uránpasztillát vagy komplett üzemanyagot. Jó példa erre, hogy a TVEL egyik állandó nyugati megrendelője a franciaországi Framatome cég.

A TVEL folyamatosan fejleszti a jövőre már teljes egészében 15 hónapos üzemanyagciklussal működő Paksi Atomerőmű mellett a szlovák Mohi, a cseh Dukovany, illetve Paks finn testvérerőműve, a Loviisai Atomerőmű számára gyártott üzemanyagokat is a még jobb üzemeltetési és gazdaságossági paraméterek elérése érdekében.

Az üzemanyaggyárban tett látogatásunkkor egyébként az egyik gyártósoron éppen a Paksi Atomerőmű friss nukleáris üzemanyagához szükséges uránpasztillákat gyártották, ezek fogják ellátni a paksi reaktorokat 2023-ban és 2024-ben friss üzemanyaggal. Idén már több szállítmány is érkezett Magyarországra légi úton. Más országokba – köztük a Szlovákiába – a megrendelt üzemanyagot szintén repülőgéppel szállították, miután a hagyományos vasúti szállítás az ukrán-orosz fegyveres konfliktus miatt ellehetetlenült. Az üzemanyagszállítások tehát megbízhatóan zajlanak, hiszen az elmúlt évtizedekben az orosz fél mindig jó minőségben és határidőre elkészült a megrendelt üzemanyaggal, amelyet időben a helyszínre szállított.  

Az ellátásbiztonság mellett az atomenergetikai iparban a nukleáris biztonság prioritást élvez bármilyen szakmai vagy politikai természetű szempont előtt, ami feltétele az atomenergia széles körű társadalmi elfogadottságának. Éppen ezért jelent kockázatot, hogy az Európai Unió az orosz atomenergetikát is szankciókkal sújtaná. Ma több európai ország döntően politikai és nem szakmai alapon kívánja kiválasztani az új atomerőművi beruházások szállítóit, vagy éppen az orosz típusú atomerőművekhez a friss nukleáris üzemanyag szállítóját.

A paksi reaktorok 2023-2024-es szállítású friss nukleáris üzemanyag gyártásához szükséges, már elkészült, „bedobozolt” uránpasztillák egy részeFotó: Hárfás Zsolt

Mint megtudhattuk, a nukleáris üzemanyag egy olyan speciális termék, amelynek gyártásához elengedhetetlen a hosszú évtizedek gyártási és üzemeltetési tapasztalata. Különösen azért, mert a friss üzemanyagot a vevők egyedi specifikációi alapján kell legyártani, mivel az egyes reaktorok fizikai jellemzői, a működési és üzemanyag-kezelési stratégiája is különböző. Emellett a gyártónak számos más, többek között az adott ország nemzeti engedélyezési követelményeinek is meg kell felelnie. 

A nukleáris biztonság elsőrendűsége mellett ma legalább hét évre lenne szükség ahhoz, hogy egy atomerőmű üzemeltetője új, más gyártó által készített nukleáris üzemanyagra térjen át. Ez még abban az esetben is így van, ha már rendelkezésre áll a kifejlesztett új üzemanyag. Ugyanis ennyi idő alatt zajlik le az üzemi tesztelés, a mérések, a használt üzemanyagok pihentetése, valamint a nukleáris hatóság engedélyeztetési folyamata. Arról nem is beszélve, hogy ez hatalmas költséget is jelent, ezért szakmai, biztonsági és gazdasági okokból teljesen ésszerűtlen és veszélyes az orosz nukleáris üzemanyag elleni szankció lebegtetése. A Roszatom az ukrán-orosz válság közepette is folyamatosan teljesíti a nemzetközi kötelezettségeit és szállítja a friss nukleáris üzemanyagot.

A TVEL üzemei 15 ország atomerőműveinek, 9 ország oktató- és kutatóreaktorainak, az orosz atomjégtörő flotta egységeinek, továbbá a gyorsneutronos reaktorok számára gyártanak üzemanyagot.

Teherszállító repülőgéppel való szállításra előkészítve a szlovák Bohunicei Atomerőmű számára elkészült friss nukleáris üzemanyag egy része. Minden egyes speciális csőben 1-1 üzemanyag-kazetta találhatóFotó: Hárfás Zsolt

Mindezek mellett a cég üzemi körülmények között tesztel kiégett üzemanyag újrahasznosításából kinyert új üzemanyagokat és kísérleti balesetálló „toleráns" üzemanyagokat is. Sőt, a partnereinek már konkrét megoldásokat is kínál a kiégett üzemanyagok újrahasznosítására. Ennek módja, hogy miután Oroszországba szállítják őket, az újrafeldolgozást követően egyrészt orosz gyorsneutronos reaktorok számára készíthető üzemanyag válik belőlük, másrészt pedig az adott megrendelő számára új urán-plutónium, REMIX üzemanyag is gyárható belőlük. Ilyen üzemanyagot használhat akár a Paks II. Atomerőmű is, ha ilyen döntést hoz Magyarország és megállapodik a Roszatommal a Magyarországon felhalmozott kiégett üzemanyag újrahasznosításáról. A világon egyébként bőven van újrahasznosítható kiégett üzemanyag. Eddig 290 ezer tonna keletkezett és ez a szám évente 10 ezer tonnával fog nőni.

Az oroszországi feldolgozás során visszamaradt hulladék pedig több ezer év helyett 300 év alatt „lecseng", azaz sugárzási szintje ekkor szinte megegyezik a természetes uránéval. A mélységi tárolóba ily módon csak olyan izotópok kerülnek, mint a stroncium vagy a cézium. Az olyan hosszú felezési idejű aktinoidákat, mint az amerícium vagy a neptúnium a gyorsneutronos reaktorokban alkalmazhatják majd.

Mindez jelentősen hozzájárul az atomenergia elfogadottságához a világban, hiszen sok országot eddig részben az tartott vissza, hogy nem volt megoldott a nukleáris hulladék hosszú távú kezelése. A Roszatom és a TVEL ezt a kérdést is megoldja az úgynevezett kiegyensúlyozott üzemanyagciklussal a fent vázolt elvek mentén, azaz nem marad a következő generációkra a nukleáris hulladékkérdés megoldása.

Szerző: Hárfás Zsolt atomenergetikai szakértő, az atombiztos.blogstar.hu oldal szerzője