Dugi put žutog kolača

Uran je svugdje. U stijenama, u tlu, u zidovima starijih kuća. U malim količinama gotovo svugdje oko nas — i nitko ne razmišlja o tome. Sve dok ta ista, nezamijećena ruda ne postane gorivo koje pokreće i nosi grad.

Kako se to dogodi — to je dugi put žutog kolača.

Wallflower

Uran je metal. Nalazi se u stijenama, u tlu, čak i u morskoj vodi — u malim količinama gotovo svugdje. I ne samo tamo: u keramici, bojama, u zidovima starijih kuća. Njegovi raspadni produkti dio su pozadinskog zračenja kojim smo stalno okruženi — i u tom zračenju živimo kao riba u vodi. A opet, iz te sveprisutne, uglavnom nezamijećene rude nastaje gorivo čija mala količina može grijati grad godinama.

Ta gustoća energije najveća je kvaliteta i prednost nuklearnog goriva.

Više od 85% svjetske proizvodnje uranija dolazi iz šest zemalja: Kazahstana, Kanade, Australije, Namibije, Nigera i Rusije. Resursi su geografski koncentrirani — uobičajena priča u energetici. Nafta ima svoje naftovode i kartele, uran ima rudnike i geopolitiku.

Rudarenje se odvija na tri načina. Površinski i podzemni rudnici — klasika, zemlja se kopa, ruda vadi. I sve zastupljenija metoda: in-situ ispiranje. Bez kopanja, bez premještanja tona zemlje. Kroz ležište se pumpa otopina koja otapa uran, izvlači se na površinu, filtrira, suši. Danas tako nastaje više od polovice svjetske proizvodnje.

Na kraju procesa dobiva se žuti prašak — uranijev oksid, U₃O₈. Industrija ga zove žuti kolač. Yellowcake. Nije osobito glamurozan naziv za prašinu iz koje se pravi gorivo koje pokreće elektrane.

Transformer (Od prašine do peleta)

Žuti kolač mora proći kroz niz transformacija da bi bio spreman i ušao u reaktor.

Konverzija. Žuti kolač se nizom kemijskih procesa pretvara u uranijev heksafluorid (UF₆), koji zatim sublimira u plin za obogaćivanje.

Obogaćivanje. Prirodni uran sadrži svega 0,7% izotopa U-235 — onog koji se može fisirati i koji daje energiju. Ostatak je U-238, koji u termalnim reaktorima ne sudjeluje u reakciji na isti način. Za lakovodne reaktore koji čine većinu globalnog nuklearnog parka, potreban je uran obogaćen na 3–5% U-235.

Obogaćivanje se danas gotovo isključivo radi centrifugama — redovi i redovi strojeva, jako brze rotacije, sva ta mehanička kompleksnost za razliku u masi između dva izotopa koju ne možeš osjetiti, vidjeti ni zamisliti bez matematike. Tehnološki zahtjevno, skupo za izgraditi, dugo za licencirati. I: geopolitički osjetljivo. Tko kontrolira centrifuge, kontrolira dio lanca.

Izrada goriva. Obogaćeni UF₆ se pretvara u keramički prah uranovog dioksida (UO₂), koji se preša i sinterira u male cilindrične pelete — svaki veličine gumice na olovci. Slažu se u metalne cijevi od legure cirkonija — gorivne šipke — koje se grupiraju u gorivne elemente. Ti elementi idu u reaktor.

Šaka peleta nasuprot kamionu ugljena.

Stayin’ alive

U jezgri reaktora odvija se kontrolirana lančana reakcija. Neutroni udaraju u U-235, koji se cijepa na dva manja elementa i pri tome oslobađa toplinu i nove neutrone. Ti neutroni udaraju u sljedeću atomsku jezgru i reakcija se ponavlja. 

Gorivo u lakovodnim reaktorima ostaje u jezgri 3–5 godina. Svaki remont zamjenjuje otprilike trećinu — preostali elementi se preraspoređuju unutar jezgre kako bi se gorivo iskoristilo ravnomjerno. Ulazi s oko 3–5% fisibilnog U-235, izlazi s manje od 1%. U međuvremenu je grijalo grad.

I tada kreće sljedeća faza — ovisno o odluci: otvoreni ili zatvoreni ciklus.