Трошоците на финансирањето (каматните трошоци), коишто учествуваат во CapEx дополнително ја усложнуваат споредбата. Анализата на CapEx и OpEx за електричната енергија добиена од нуклеарна фисија (разбивање на атомски јадра на ураниумот) ќе ја разгледаме друг пат, но сега ќе видиме со колку мал удел учествува самото нуклеарно гориво во цената на електричната енергија.

Процесот на добивање на нуклеарно гориво не е едноставен и започнува со набавка на триураниум октооксид (U3O8) во форма на жолт прав, популарно наречен „жолт колач“. Тој се добива со преработка на ураниумовата руда, најчесто надвор од земјата каде што се ископува рудата. На пример, ураниумовата руда од Нигер се извезува во Франција, каде што со нејзина преработка се добива „жолт колач“.

Единечната цена на „жолтиот колач“ на светските берзи се изразува во USD/lb, односно во американски долари за фунта (либра) ураниум во жолтиот колач. Инаку, 1 kg ураниум се содржи во околу 1,3 kg „жолт колач“ и ова мора да се земе предвид при нарачката. На ден 19.4.2024 година цената изнесувала 89,3 USD/lb, односно 196,7 USD/kg ураниум во „жолтиот колач“.

За добивање 1 kg нискозбогатен ураниум (Low-Enriched Uranium - LEU), во форма на пелети од ураниум диоксид (UO2 - крајниот производ), потребни се околу 8,9 kg „жолт колач“, односно потребно е да се плати 1750,6 USD/kg ураниум во форма на готов производ (пелети UO2).

„Жолтиот колач“ најпрво мора да се конвертира во ураниум хексафлуорид (UF6) во форма на гас. Цената на конверзијата изнесува околу 16 USD/kg UF6. Од 8,9 kg U3O8 се добиваат околу 7,5 kg UF6, односно потребно е да се плати вкупно околу 120 USD/kg ураниум во финалниот производ (UO2).

Следен чекор претставува збогатување на ураниумот, од природната концентрација од 0,71% ураниум U-235 на 3,5%...5% ураниум U-235. Остатокот го чини изотопот U-238, којшто не е фисибилен (не подлежи на фисија), односно не може да се користи за добивање топлинска енергија во класичните нуклеарните реактори (иако постојат и други технологии за негово искористување).

Збогатувањето во денешно време се врши со помош на центрифуги, бидејќи овој начин е поефикасен отколку постариот начин, со дифузија. Количеството механичка работа потребно за сепарирање збогатен ураниум се изразува во SWU (separative work units). Приближно за 1 SWU е потребно околу 40-50 kWh електрична енергија за центрифугирање. За збогатување од 0,71% до 4% U-235 потребно е околу 7,17 SWU/kg ураниум во LEU гориво, а цената на збогатувањето изнесува околу 100 USD/SWU. Така доаѓаме до вкупната цена за збогатување од 717 USD/kg ураниум во финалното LEU гориво.

Интересно е што најголемо количество работа е потребно за збогатување до концентрација од 4%...5% U-235, а потоа со релативно мало количество работа може да се изврши збогатување до 20% U-235 (за експериментални, односно научни реактори), па дури и до концентрација >90% U-235, што претставува класа на збогатено гориво за изработка на нуклеарни бомби. Од овие причини, поради ризикот од пролиферација на нуклеарно оружје, бидејќи збогатувањето се врши во истите центрифуги како за LEU, Иран постојано се наоѓа било под меѓународна супервизија било под санкции, а нам сигурно никогаш не би ни дозволиле самите да збогатуваме ураниум. Тоа не ни е ни потребно, бидејќи ќе видиме дека практично ниту се исплати да се занимаваме со тоа.

Конечно, после збогатувањето до 3,5%-4,5% U-235, потребно е да се изврши деконверзија на UF6 од гасна состојба во цврста состојба и тоа во форма на ураниум диоксид (UO2). Цената на деконверзијата и фабрикувањето на пелети од UO2 изнесува околу 300 USD/kg LEU гориво.

Собираќи ги сите трошоци, доаѓаме до крајната цена од 2887,6 USD/kg LEU гориво фо форма на UO2 пелети. Овие пелети потоа се ставаат и запечатуваат во цевки од циркониум, таканаречени горивни прачки, а снопови од овие прачки чинат пакети коишто се ставаат во нуклераниот реактор, каде што ќе се одвива контролирано кршење на атомските јадра - нуклеарна фисија.

Нуклеарната фисија претставува огромен извор на топлинска енергија, којашто преку топлински изменувачи се користи за генерирање пареа за погон на парни турбини и електрични генератори.

Да пресметаме сега колкава е цената на електричната енергија добиена со фисија на нискозбогатен ураниум (LEU). Типичната брзина на согорување на нуклеарното гориво изнесува околу 45 000 MWd(t)/t (мегаватденови топлинска енергија врз тон гориво). Сметајќи со вкупен електричен коефициент на корисно дејство од 33%, тоа одговара на 15 000 MWd(e)/t (мегаватденови електрична енергија врз тон гориво), односно 360.000 kWh(e)/kg LEU, односно 360 000 MWh(e)/t LEU.

Така доаѓаме до цената на горивото по единица произведена електрична енергија од:

2887,7 USD/kg / 360 000 kWh/kg = 0,008022 USD/kWh(e).

Цената на горивото деновиве изнесува околу 0,8 американски центи за 1 kWh електрична енергија, односно изразено во евра, според курсот на еврото на ден 19.4.2024 година (1 EUR = 1,065 USD), цената на горивото изнесува само 7,53 EUR/MWh!

За споредба, само цената на јагленот за добивање 1 MWh електрична енергија во РЕК „Битола“ моментално чини околу 80 EUR/MWh, односно 10 пати повеќе. За труењето со чад и загубата на околу 3000 животи годишно во Македонија како последица на загадениот воздух, споредено со нултата емисија од нуклеарните централи не вреди ни да се зборува.

Додека сме кај јагленот, ќе направиме уште една споредба. Сметајќи со топлинската моќ на најквалитетниот лигнит од 7000 MJ/t (мегаџул врз тон), каков што одамна нема во рудниците на РЕК „Битола“, произведеното количество електрична енергија од 1 t јаглен изнесува околу 0,64 MWh(e)/t. Оттука доаѓаме до енергетскиот еквивалент на 1 kg LEU нуклеарно гориво:

360 000 MWh(e)/t LEU / 0,64 MWh(e)/t = 561 t јаглен / kg LEU.

Тоа значи дека од 1 kg нискозбогатен ураниум (LEU) може да се произведе електрична енергија колку од 561 t квалитетен лигнит. Тука не треба да испуштиме од вид дека потрошеното нуклеарно гориво сé уште содржи околу 2,5% U-235. Теоретски, доколку би можел да согори сиот U-235 во горивото, од 1 kg LEU би се добивало енергија колку од 3000 t јаглен - податок што сме го учеле по физика уште во основното училиште.

На крајот, да видиме за колкави количества нуклеарно гориво се работи кај една типична нуклеарна централа со инсталирана електрична моќност од 1200 MW. При капацитетен фактор од 92% (нуклеарните централи просечно произведуваат со 92% од максималната моќност), годишното производство на електрична енергија изнесува околу 9671 GWh/год, што изнесува повеќе од целокупната потрошувачка на електрична енергија во Македонија, заедно со се загубите.

Годишната потрошувачка на LEU гориво (со 3,75% збогатување) изнесува околу 26,9 t/год. Вкупното почетно количество гориво во реакторот изнесува околу 71,6 t, а 1/4 од гориво се заменува на секои 18 месеци.

За колкави количества нуклеарен отпад се работи ако разгледаме една мини-нуклеарна централа од 20 MW, базирана на најновите мали нуклеарни реактори (small modular reactors - SMR)? Ставајќи ги горните бројки во размер, годишно би имале околу 448 kg потрошено нуклеарно гориво, односно земајќи ја предвид голамата густина (специфична маса) на ураниумот, сé на сé околу 0,05 кубни метри, односно само 50 литри, односно едно мало буренце со високорадиоактивен нуклеарен отпад.

Изработеното гориво, после извлекувањето на горивните прачки се потопува во базени со вода, најчесто во самата нуклеарна централа. Таму горивото останува од неколку месеци до неколку години и непрекинато се лади, бидејќи фисионите фрагменти (продуктите на нуклеарната фисија на U-235, од кои најрадиоактивни изотопи се цезиумот-137, стронциумот-90 и јодот-131) сé уште интензивно се распаѓаат и генерираат топлина.

После околу една година, откако потрошеното гориво доволно се изладило во базените, тоа се пренесува во специјални бетонски бочви, каде што се залева со стакло (процес наречен витрификација). Ваквото потрошено гориво во витрифицирана форма не претставува никаков ризик за транспортирање, па се пренесува во специјални подземни геолошки депозитари - складови за долгорочно чување.

После околу 1000 години радиоактивноста на потрошеното гориво во тие буриња се намалува до нивото на радиоактивност на ураниумовата руда, односно практично на ниво на природниот фон на зрачење.

Што се однесува до зрачењето од самиот нуклеарен реактор, благодарение на слоевите бетон и олово во обвивката (биолошки штит од неутрони), зрачењето ефективно е сведено на нула, односно на ниво на природниот радијациски фон. Човек може да седи покрај самиот реактор исто како што седи дома и нема да му се случи ништо. Интересно е што дури ни самите горивни прачки со пелети од свежо гориво самите од себе не зрачат и како такви не претставуваат никаква опасност за човекот и околината.