Stany Zjednoczone wyprodukują paliwo HALEU dla energetyki jądrowej

1 lutego 2019, 14:30 Alert
atom energetyką jądrowa
fot. Pixabay

Departament Energii USA (DOE) ukończył ocenę środowiskową, otwierając drogę do produkcji w Narodowym Laboratorium Idaho (INL) niskowzbogaconego uranu o podwyższonym stopniu wzbogacenia (high-assay low enriched uranium – HALEU), przeznaczonego dla zaawansowanych reaktorów jądrowych. Jednocześnie ogłosił plany przyznania kontraktu spółce zależnej Centrus Energy Corp na produkcję HALEU w oparciu o technologię wirówek gazowych w zakładach wzbogacania uranu w Piketon w stanie Ohio.

Ustalenie nastąpiło po opublikowaniu w październiku 2018 r. projektu oceny oddziaływania na środowisko, która pozostawała otwarta do publicznej wiadomości do 30 listopada.

Ostateczna ocena środowiskowa wydana w dniu 17 stycznia stwierdza, że produkcja paliwa w obiektach Materials and Fuels Complex (MFC) oraz Idaho Nuclear Technology and Engineering Center (INTEC), zlokalizowanych w laboratorium INL nie będzie miała znaczącego wpływu na środowisko. Paliwo to ma być wytwarzane przy użyciu HALEU należącego do DOE i przechowywanego dotychczas na terenie INL. Ma ono wspierać amerykańskie firmy w opracowywaniu i wdrażaniu nowych technologii reaktorowych.

HALEU pochodzi ze zużytego paliwa z wycofanego z eksploatacji eksperymentalnego reaktora powielającego Experimental Breeder Reactor-II (EBR-II), który działał w tym miejscu w latach 1964-1994. W 2000 r. DOE uruchomił w MFC proces elektrometalurgiczny w celu oczyszczenia i obniżenia stopnia wzbogacenia wypalonego wysokowzbogaconego paliwa uranowego wyładowanego z reaktora. W wyniku tego procesu wyprodukowano około 10 ton uranu HALEU i jest on obecnie przechowywany w INL.

Paliwo z niskowzbogaconego uranu (LEU) stosowane w elektrowniach jądrowych zazwyczaj zawiera mniej niż 5% uranu-235, ale wiele projektów zaawansowanych reaktorów, będących aktualnie w trakcie opracowywania i rozwoju, wymaga stosowania paliwa HALEU wzbogaconego od 5% do 20% w rozszczepialny uran-235 (U-235) W chwili obecnej nie istnieje na terytorium Stanów Zjednoczonych żaden komercyjny zakład, który byłby zdolny do podjęcia natychmiastowej produkcji takiego paliwa.

Na początku tego miesiąca DOE ogłosił plany przyznania kontraktu spółce Centrus Energy Corp w celu zademonstrowania produkcji HALEU z wykorzystaniem amerykańskiej technologii wzbogacania w zakładzie American Centrifuge Plant w Piketon w stanie Ohio.

Program demonstracyjny produkcji HALEU ma dwa podstawowe cele: uruchomienie do października 2020 r. kaskady składającej się z 16 wirówek gazowych AC-100M, która będzie wytwarzać uran wzbogacony w izotop U-235 do wartości 19,75%, oraz wykazanie zdolności do produkcji HALEU przy wykorzystaniu istniejącej rodzimej technologii wzbogacania pochodzącej ze Stanów Zjednoczonych, dostarczając DOE „małej ilości” HALEU do wykorzystania w pracach badawczo-rozwojowych „i innych programowych misjach”. Program ma być realizowany od stycznia 2019 r. do grudnia 2020 r., z możliwością przedłużenia na kolejny rok.

Centrus Energy jest spółką zależną firmy American Centrifuge Operating LLC (ACO) i według DOE jest jedynym podmiotem zdolnym spełnić wymagania powyższego programu.

Do produkcji HALEU może być wykorzystana tylko technologia pochodząca ze Stanów Zjednoczonych. Ponadto „ze względu na newralgiczny charakter, jaki ma dostęp do technologii wzbogacania pochodzącej ze Stanów Zjednoczonych i możliwość jej wykorzystania”, DOE wymaga, aby wykonawca był zarówno własnością, jak i kontrolowany przez rząd USA. Technologia wirówek gazowych AC-100M – opracowana i zademonstrowana przez ACO – jest jedyną istniejącą technologią wzbogacania uranu pochodzącą ze Stanów Zjednoczonych, którą można wykorzystać do realizacji projektu, podczas gdy firmy ACO i Centrus Energy Corp spełniają kryteria własności i kontroli. ACO posiada również licencję Komisji Regulacji Jądrowych (NRC), która umożliwia jej spełnienie harmonogramu prac założonego przez DOE oraz dzierżawę od DOE obiektu w Piketon, przeznaczonego uprzednio do prowadzenia wzbogacania uranu w ramach programu American Centrifuge Project.

Operacje w demonstracyjnym zakładzie wzbogacania uranu firmy American Centrifuge w Piketon zostały zakończone w lutym 2016 r. Kaskada, która działała przez trzy lata, miała na celu zademonstrowanie wydajności i niezawodności, opracowanej w Stanach Zjednoczonych technologii wzbogacania za pomocą wirówek gazowych, przed ich komercyjnym wdrożeniem do produkcji w zakładach American Centrifuge Plant. W 2007 r. NRC wydała licencję na budowę i eksploatację tego zakładu, ale projekt został ostatecznie zatrzymany po zaistnieniu problemów z zabezpieczeniem federalnych gwarancji kredytowych.

DOE zamierza zainwestować w ciągu najbliższych trzech lat 115 milionów USD w projekt wzbogacania HALEU i senator z Ohio, Rob Portman, powiedział, że „przywrócenie pełnego potencjału zakładom w Piketon przynosi korzyści dla wykwalifikowanych pracowników, lokalnej gospodarki i wzmacnia narodowe bezpieczeństwo energetyczne i obronne”.

„Jeśli Ameryka chce być konkurencyjna w dostarczaniu nowej generacji reaktorów jądrowych na całym świecie, potrzebuje własnego źródła paliwa HALEU do zasilania tych reaktorów. Jesteśmy gotowi do współpracy z Departamentem Energii, aby projekt był realizowany tak szybko, jak to możliwe „, powiedział przedstawiciel Centrus Energy.

Prezes US Nuclear Energy Institute (NEI), Maria Korsnick, stwierdza, że program pilotażowy HALEU demonstruje pewność DOE odnośnie sukcesu następnej generacji zaawansowanych reaktorów jądrowych i nowych opcji paliwowych dla istniejącej floty reaktorów.

„Inwestycje DOE stanowią istotny punkt wyjścia dla budowy infrastruktury paliwowej HALEU. Doceniamy zaangażowanie Sekretarza Energii Perry’ego i cieszymy się na współpracę z DOE i Kongresem, aby zapewnić USA możliwość konkurowania na całym świecie w zakresie projektowania i wdrażania zaawansowanych technologii reaktorowych” – powiedziała prezes Korsnick.

World Nuclear News/CIRE.pl