Paliwo jądrowe wielokrotnego użycia. Francja wie, jak wykorzystać „odpady z elektrowni”

Zakład w miejscowości La Hague w Normandii, należący do spółki Orano, jest perłą w koronie francuskiego przemysłu jądrowego. To potężny kompleks przemysłowy – rozciąga się na 3,5 kilometra wzdłuż linii wybrzeża, a zatrudnienie znajduje tam ok. 6000 osób. Praca trwa nieprzerwanie 24 godziny na dobę przez wszystkie dni w roku – dlatego jest zorganizowana w trybie trzyzmianowym. Od 1976 przerobiono tam 40 000 ton zużytego paliwa jądrowego.

Jedyny taki zakład w Europie

Na całym kontynencie europejskim nie ma drugiego takiego obiektu; najbliższy odpowiednik znajduje się w rosyjskim Siewiersku, który – jako miasto zamknięte – pozostające w gestii spółki Rosatom. Kompleks La Hague rozpoczął pracę w roku 1966, kiedy otworzono pierwszy blok recyklingu paliwa jądrowego. Przez pierwsze 10 lat działania przerabiano tam względnie proste paliwo, którym ówcześnie zasilano francuskie reaktory.

Nowoczesny materiał paliwowy upowszechnił się we Francji dopiero po rozpoczęciu tzw. planu Messmera w 1974 roku. Obecnie w La Hague działają dwa bloki – jeden na potrzeby wewnętrzne Francji, a drugi dla klientów zagranicznych (jednostka uruchomiona w 1966 roku została zamknięta w roku 2003).

Zakład należy do Orano, spółki będącej pod kontrolą francuskiego państwa, która zajmuje się wydobyciem uranu, wzbogacaniem go oraz późniejszym recyklingowaniem. Produkcja samych prętów paliwowych leży po stronie Framatome – innej francuskiej spółki państwowej. To, co dzieje się w La Hague, to odzyskiwanie z wypalonego paliwa jądrowego materiałów, które można wykorzystać do ponownego zasilenia elektrowni jądrowych.

Coś z niczego

Co dokładnie dzieje się w normandzkim kompleksie? W skrócie: do La Hague wraca wypalone w jednostkach jądrowych paliwo jądrowe, z którego pozyskuje się uran oraz pluton, by ponownie wykorzystać je do zrobienia paliwa jądrowego.

Najpierw do zakładu przyjeżdżają 110-tonowe specjalne pojemniki, które zawierają 6 ton wypalonego paliwa jądrowego. Ok. 96% tego materiału da się recyklingować; w skład tych 96% wchodzą pluton (1%, będący składnikiem do tzw. paliwa MOX, w którym pluton łączy się ze zubożonym uranem) oraz uran (95%, wykorzystywany m.in. do paliwa ERU, czyli paliwa wytwarzanego ze wzbogaconego – a przedtem przetworzonego – uranu).

Pozostałe 4% to takie substancje, które nie nadają się do ponownego użytku, a które trzeba składować (m.in. metalowe elementy prętów paliwowych). Trafiają one do składowisk tymczasowych, a w przyszłości – do stałych. Natomiast produkty recyklingu używane są ponownie w elektrowniach – obecnie z paliwa MOX produkuje się 10% energii elektrycznej wytwarzanej we Francji.

Kiedy zużyte paliwo jądrowe trafia do La Hague, jest najpierw składowane w specjalnym basenie przez okres ok. 7 lat celem dezaktywacji. Pojemniki z prętami paliwowymi zanurza się w wodzie zdemineralizowanej, którą zakład samodzielnie zbiera poprzez magazynowanie wody deszczowej. Kiedy zużyte paliwo jest zdatne do dalszej obróbki, trafia do chemicznej części zakładu.

Dalsze procesowanie jest zależne od materiału, którym zajmują się pracownicy. Uran i pluton są oczyszczane i koncentrowane, z kolei pozostałe elementy zatapia się w szkle oraz składa w specjalnych, szczelnych pojemnikach. Całość tych procedur trwa ok. 600 godzin. Jak to wygląda, jeśli chodzi o masę? Przy założeniu, że do zakładu trafia 100 ton zużytego paliwa do recyklingu nadaje się z tego 96 ton. Po zakończeniu procesu masa wytworzonego z tego nowego paliwa jądrowego sięga ok. 12 ton.

Gospodarka atomowego obiegu zamkniętego

Dla francuskiego przemysłu jądrowego recykling zużytego paliwa to obowiązek – jest on nałożony przez tamtejsze prawo; można więc powiedzieć, że istnienie Orano jest zasadzone na ustawodawstwie Francji. Jednakże ponowne wykorzystanie tego materiału jest czymś więcej niż tylko wypełnieniem powinności prawnej.

Francja ma największą flotę reaktorów jądrowych w Unii Europejskiej i drugą co do wielkości na świecie (po USA). Dlatego też odpowiednio zabezpieczone dostawy uranu są dla tego kraju interesem strategicznym. Obecnie ok. 15% francuskiego zapotrzebowania na ten surowiec (sięgającego 8000 ton rocznie) pokrywają własne źródła wydobywcze. Według szacunków, recykling ma dołożyć do tego dodatkowe 25% (2000 ton) już w 2025 roku. Z kolei celem długofalowym jest pokrycie 40% zapotrzebowania procesami recyklingu.

Warto podkreślić, że zakład Orano w la Hague to nie tylko fabryka nowego paliwa jądrowego, ale też istotna część francuskiej gospodarki. Jest to jeden z największych pracodawców w Normandii, który tylko w 2023 roku zapłacił w 50 milionów euro podatków, danin oraz opłat.