Hlubinné úložiště jaderného odpadu: Princip fungování

Jaderný odpad je odpadem vznikajícím v odvětvích, kde se zpracovávají radioaktivní látky. V ČR je evidováno několik set producentů jaderného odpadu, kteří podléhají kontrole ze strany Státního úřadu pro jadernou bezpečnost (SÚJB).

Typy radioaktivních odpadů

Z praktických důvodů se radioaktivní odpady třídí na nízko (N), středně (S) a vysoce (V) aktivní odpad. Hlavním kritériem pro zařazení odpadu do těchto tříd je jeho měrná aktivita nebo teplo uvolňované v jeho hmotě při absorpci emitovaného záření.

• Nízkoaktivní odpady: tvoří asi 90% veškeré produkce radioaktivních odpadů. Značnou část radioaktivních odpadů jako celku lze chladit a lze je ukládat do povrchových úložišť. Nízkoaktivní odpad bývá před uložením zpopelněna.
• Středně aktivní odpad: vyžaduje stínění, ale uvolňované teplo je malé.
• Vysokoaktivní odpad: vzniká ozářením jaderného paliva v reaktoru. Vyžaduje chlazení a stínění.

Zpracování a úprava radioaktivních odpadů

Úprava a zpracování radioaktivního odpadu před jeho uložením závisí na typu a skupenství odpadu. Úprava N a S aktivních pevných odpadů spočívá pouze ve zmenšení jejich objemů lisováním do ocelových sudů nebo beden. Sudy se většinou umísťují do větších sudů a zalévají se betonovou směsí tak, aby mezi stěnami obou sudů vznikla betonová vrstva několik centimetrů silná.

Z vysoce aktivních odpadů se zpracovávají jenom kapalné odpady vznikající při přepracování vyhořelého paliva. Většina z nich se zatím uchovává v ocelových nádržích v přepracovatelských závodech. Zpracovaný radioaktivní odpad se ve vhodných kontejnerech ukládá na úložiště, kde se skladuje izolovaně od okolního prostředí. Konstrukce a vybavení úložiště závisí na aktivitě a charakteru odpadu.

U nízkoaktivních a středněaktivních odpadů dochází před samotným uložením ke zpracování (např. zahuštění a zpevnění kapalných odpadů, nebo lisování pevných odpadů). Zpracované odpady se naplní do sudů, které se zafixují cementem, či asfaltem a jsou vloženy do většího sudu (meziprostor je vyplněn betonem).

Čtěte také: Hluboká ekologie: Průvodce pro začátečníky

Na správné uložení dohlíží SÚJB, který kontroluje a schvaluje například nepřekročení limitu aktivity pro daný radionuklid, hmotnost sudu, dávkový příkon na povrchu sudu a další. Zpracování odpadů zajišťují firmy specializující se na práci s jadernými odpady.

Vitrifikace

Vyhořelé palivové články z jaderných elektráren procházejí procesem zvaném vitrifikace. Vitrifikace je technologie, při které se odpad smíchá se sklem a zataví se do speciálních kontejnerů. Kontejnery jsou pak uloženy v hlubinném úložišti. Odpad se rozpadá sto tisíc i více let.

Většina radioaktivních odpadů se zpracovává a jistou dobu uchovává izolovaně od životního prostředí, aby nepředstavovaly pro lidstvo riziko ani v současnosti ani v budoucnosti. Radioaktivní látky vytvářejí tzv. budoucí populaci a je nutné zabránit jejich rozptýlení do životního prostředí.

Ukládání vysoce aktivních odpadů a vyhořelého paliva

U vysokoaktivních odpadů a vyhořelého jaderného paliva je situace složitější. Pro tyto odpady se plánuje do roku 2065 vybudovat hlubinné úložiště. Vyhořelé jaderné palivo se do této doby nejprve dochlazuje ve speciálních bazénech poblíž reaktoru, odkud se poté na několik desetiletí uskladní do tzv. V těchto meziskladech je vyhořelé palivo skladováno ve speciálních kontejnerech CASTOR.

Po přechodnou dobu je vysoce aktivní odpad uchováván na teritoriu jaderné elektrárny, a pokud není určen k dalšímu přepracování, je přemisťován do tzv. meziskladu. Tam je odpad uložen po dobu asi 40 let, než přestane produkovat příliš mnoho tepla a může být uložen v konečném hlubinném úložišti, kde bude uchováván mnoho tisíc let.

Čtěte také: Ekologie a výživa

Možnosti budoucího ukládání radioaktivních odpadů

Radioaktivní odpady je nutné nakonec nějakým způsobem uložit. Uvažuje se o podzemních a podmořských úložištích. Ukládání v geologických formacích pod mořským dnem. Další možností by také mohlo být čedičové podloží pod mořským dnem. Přestože má tato koncepce bezesporu mnoho výhod, např. nedotknutelnosti mezinárodních vod.

Princip hlubinného úložiště

Hlubinné úložiště si lze představit jako systém bariér, které mají zabránit proniknutí radionuklidů do biosféry. Jednotlivé bariéry jsou navrhovány ve vztahu k funkci celého systému. Důležité je, že se nejedná o systém jedné bariéry a při selhání takovéto bariéry by se zhroutil celý systém.

Základem správného návrhu konstrukce hlubinného úložiště je dobrý průzkum. Při ražbě hlubinného úložiště, je možné použít jen omezený počet metod. Používají se geofyzikální a radiogeologické metody.

Vysoce radioaktivní odpad je ukládán při procesu zvaném vitrifikace do kontejneru. Pro výrobu kontejnerů se uvažují jednak hlediska bezpečnosti (různé nehody - např. pád letadla), jednak co největší životnost. Aby se zpomalila koroze kontejneru, používají se inženýrské bariéry, tzv. geotechnická bariéra. Jako materiál pro geotechnickou bariéru se používá bentonit, protože má ve srovnání s ostatními materiály nejstálejší reologické vlastnosti - tzn. že se chová stejně po dobu tisíců let.

Povrchová úložiště v ČR

V ČR se využívají povrchová úložiště pro institucionální odpady. Část těchto odpadů je zpopelnitelná. Ukládaného odpadu se co nejvíce zmenšuje objem a uzavírá se do bezpečného obalu. Fixace je provedena “zacementováním“ do 500 litrových sudů. Během uložení v úložišti se musí počítat s vlivy vnějšího prostředí, patří koroze, tepelná pnutí atd. Po naplnění se úložiště uzavřou a po dobu řádově v desítkách let se monitorují. Po této době se předpokládá, že nebudou dále ohrožovat životní prostředí.

Čtěte také: Environmentální myšlení a hlubinná ekologie

• První úložiště bylo vybudováno v podzemního lomu Alkazar u Hostími v roce 1959. Toto úložiště je uzavřeno. Důvodem uzavření byla nedostatečná ochrana proti násilnému vniknutí. V roce 1997 zaplněním všech prostorů úložiště betonem.
• Další úložiště se nachází v dolu Richard II u Litoměřic. Toto úložiště je stále v provozu.
• Třetí úložiště pro institucionálního odpadu se nachází v důlním komplexu Bratrství u Jáchymova. Používá se výhradně k ukládání odpadů s přírodními radionuklidy.

Provozní odpady a jejich ukládání

Provozní odpady vznikají v provozech jaderných elektráren. Jsou to např. povlaky paliva, konstrukční materiály palivových souborů atd. Tyto odpady jsou lisovány a posléze fixovány tak, aby neznečišťovaly okolní prostředí. Provozní odpady se ukládají v areálu jaderné elektrárny Dukovany. Úložiště je tvořeno 112 jímkami ve 4 řadách. Úniku radioaktivních látek zabraňuje soustava inženýrských bariér s dlouhodobou životností. Například sudy jsou vyplňovány maltovou směsí. Doba kontroly povrchového úložiště Dukovany se odhaduje na 300 let.

Instituce dohlížející na ukládání radioaktivních odpadů v ČR

Jak je již uvedeno výše, v České republice se o ukládání radioaktivních odpadů stará SÚRAO a kontroly provádí SÚJB. Činnosti těchto institucí jsou financovány z tzv. jaderného účtu, který je vedený u ČNB a spravovaný ministerstvem financí.

Výběr lokalit pro hlubinné úložiště v ČR

V současnosti v ČR probíhá výběr lokalit vhodných pro budoucí úložiště. Na těchto lokalitách by proto v současnosti měla proběhnout tzv. první fáze výběru, tedy povrchový geofyzikální průzkum, který se skládá z odběru vzorků půdy v hloubkách od jednoho do pěti metrů.

Během tří až čtyř měsíců pomocí měření na povrchu (při pochůzkách v terénu) budou odborníci odebírat vzorky, aby následně mohlo být určeno ideální místo pro hluboký vrt (700 - 1000 m), který ověří geologickou stavbu území v hloubce. V budoucnosti bude o úložišti radioaktivních odpadů v ČR ještě zajisté hodně slyšet, protože rozhodnutí o finálním umístění, stejně jako následná stavba a uvádění do provozu je otázkou následujících desítek let.

Aktuální problémy spojené s výběrem lokalit

Klíčovou součástí geologických prací, bez nichž nelze získat potřebná data, měly být hluboké vrty. Takřka rok trvající výběrové řízení na dodavatele prací ale Správa úložišť radioaktivních odpadů (SÚRAO) musela zrušit a začala připravovat nové. Již tak časově napnutý harmonogram pro průzkumy dostal další trhlinu. Plánovaný termín pro výběr finální a záložní lokality pro hlubinné úložiště byl již v tichosti posunut z roku 2028 na 2030.

Technická zpráva připravená Českou geologickou službou a SURAO považovala za nezbytné, aby bylo v každé z lokalit provedeno 7 vrtů - jeden do hloubky 1200 m, dva do cca 600 m a čtyři šikmé do hloubky 300 m. Platforma proti hlubinnému úložišti varuje před rizikem výběru umístění hlubinného úložiště, které má garantovat bezpečnost po statisíce let, na základě velmi neúplných vědeckých dat. Takový spěch a plnění politických termínů by ohrožovalo budoucnost obyvatel v jeho okolí.

Odpovědnost a legislativa

Na základě mezinárodních právních úprav, jimiž je ČR vázána, odpovídá ČR za vlastní radioaktivní odpad a nese všechny náklady s ním spojené. V podmínkách ČR je hlubinné úložiště jedinou reálnou a technicky a ekonomicky realizovatelnou možností, jak uzavřít palivový cyklus jaderných elektráren a výzkumných reaktorů; tj. jak dlouhodobě (navždy) naložit s vyhořelým jaderným palivem. Navíc musí být v HÚ uložen i radioaktivní odpad, který nelze uložit v již provozovaných úložištích. Vývoj HÚ je současně i jedním ze způsobů, jak zabezpečit, aby budoucím generacím nebyla způsobena nepřiměřená technická, ekonomická a společenská zátěž.

Minulé i stávající právní úpravy zakazují dovoz radioaktivního odpadu k uložení na území ČR a nejsou žádné indicie, že by se tyto zákazy v budoucnu zmírnily. Již předešlá právní úprava, zákon č. 18/1998 Sb., zakazovala dovoz radioaktivního odpadu do ČR a tento zákaz byl bez větších změn implementován i do nového zákona č. 263/2016 Sb. V budoucnu lze očekávat, že uvedený zákaz nebude zmírněn a tak nebude možno dovážet ze zahraničí radioaktivní odpad k uložení na území ČR.

Alternativy k hlubinnému úložišti

Dlouhodobě, cca od 60. let minulého století, jedinými dvěma možnostmi, jak bezpečně naložit s vyhořelým jaderným palivem, jsou jeho přímé uložení nebo přepracování. Obě tyto možnosti vyžadují výstavbu hlubinného úložiště. V prvním případě pro vyhořelé jaderné palivo a ve druhém minimálně pro vysoce radioaktivní odpad, který při přepracování vzniká a vyhořelé palivo typu MOX a ERU, pokud bude využíváno. Žádná možnost „bezodpadového“ nakládání s vyhořelým jaderným palivem neexistuje, a s vysokým stupněm pravděpodobnosti v budoucnu ani existovat nebude.

Jediné dvě reálné možnosti zneškodnění vyhořelého jaderného paliva jsou jeho přímé uložení nebo přepracování. Variantu skladování vyhořelého jaderného paliva bez jednoznačného definování konce palivového cyklu (tzv. „wait and see“ strategie) nelze považovat za dlouhodobě udržitelnou a proto není ani uvažována ve vládní Koncepci nakládání s radioaktivním odpadem a vyhořelým jaderným palivem v ČR.

Odpor obcí proti výstavbě úložiště

Obce již ze všech čtyř lokalit ohrožených možným umístěním hlubinného úložiště vysoce radioaktivních odpadů žalují povolení Ministerstva životního prostředí. Nechtějí, aby na jejich území státní Správa úložišť radioaktivních odpadů (SÚRAO) prováděla vrty a další geologické práce.

V žalobách namítají především, že ministerstvo při stanovení průzkumných území pro geologické práce nedostatečně zvážilo veřejné zájmy na ochraně vody, přírody i krajiny, možností udržitelného rozvoje dotčených obcí i pro další generace, ale žalují také nedostatečnou ochranu vlastnických práv. Důvodem pro tyto právní kroky je rovněž fakt, že jak ministerstvo, tak SÚRAO odmítly obcím poskytnout připravené projekty geologických prací. Ty tak v průběhu povolování vůbec nemohly ovlivnit potřebné podrobnosti plánovaných prací. Mezi žalobními důvody samosprávy zmiňují i nedostatečně určený cíl prací.

Platforma proti hlubinnému úložišti, která sdružuje 58 členů (40 obcí a měst a 18 spolků), usiluje o prosazení změny v přístupu státu k nakládání s vyhořelým jaderným palivem a dalšími radioaktivními odpady, který se nebude omezovat jen na hlubinné úložiště. Platforma dále prosazuje, aby rozhodnutí o výběru lokality pro případné ukládání bylo podmíněno předchozím souhlasem dotčených obcí.

Ekonomické a sociodemografické dopady

Ministr průmyslu a obchodu Lukáš Vlček a také ředitel Správy úložišť radioaktivních odpadů (SÚRAO) dostali od Platformy proti hlubinnému úložišti kritickou oponentní zprávu ke studiím, které se měly dle svého názvu věnovat ekonomickým a sociodemografickým přínosům a rizikům hlubinného úložiště. O identifikaci a vyhodnocení možných dopadů pro dotčené regiony se však v pracích, které zadalo SÚRAO, dozvíme naprosté minimum. Nedůslednost a omezenost studií dokresluje, že autoři využili jen „výzkum od stolu“ a zcela rezignovali na zapojení místních znalostí a na práci v terénu.

Alternativní koncepty nakládání s jaderným odpadem

Jako alternativa ke konečnému hlubinnému uložení je v zahraničí diskutován koncept tzv. předávaného správcovství. Ten spočívá ve skladování jaderného odpadu na místě, které je průběžně monitorováno, aby úniky radioaktivních látek byly rychle odhaleny nebo jim bylo preventivně zamezeno. Koncept počítá s možností vyzvednutí odpadu a jeho „přebalení“ do nových nádob každých 50 až 100 let. Odpovědnost za provoz skladu by byla předávána z generace na generaci. Formální „výměna stráží“ nad skládkou radioaktivního odpadu má přispět k uchování paměti národa a celého lidstva.

Tento aktivní přístup se radikálně rozchází s dosavadní strategií „pohřbít“ radioaktivní odpad do hlubinného úložiště, tím se zbavit odpadu a v podstatě na něj zapomenout. Takové jednání ale může mít v budoucnu za následek vážné dopady na životní prostředí a lidské zdraví.

Současné sklady vyhořelého paliva v ČR

Do skladů vyhořelé palivo neputuje rovnou z reaktoru. Nejprve musí být alespoň na 5 let umístěno v bazénu vyhořelého paliva, neboť v něm ještě probíhá velké množství štěpných reakcí. Po poklesu teploty a radioaktivity je uloženo do skladovacích kontejnerů typu CASTOR, do každého se vejde na 10 tun paliva. V kontejnerech během plánovaných desítek let skladování dojde k dalšímu poklesu radioaktivity i teploty. Nejsou ale navrženy na dlouhodobé uložení odpadů. I budova skladu má za hlavní funkci ochránit kontejnery před vlivem povětrnosti, nemůže však v případě porušení těsnosti kontejneru izolovat okolí od radioaktivních plynů.

Rizika spojená s přepravou jaderného odpadu

Možné nehody během přepravy odpadu ze skladů u elektráren do místa hlubinného úložiště představují riziko pro okolí. V České republice se od poloviny století bude muset převézt nejméně čtyři tisíce tun vyhořelého jaderného paliva. Počítá se s transporty po železnici ve stávajících skladovacích kontejnerech CASTOR.

Podmínky, na které jsou kontejnery testovány, by měly pokrývat 95 % možných dopravních nehod. K oněm zbývajícím 5 % nehod s parametry převyšujícími zkušební, však skutečně dochází. Americké ministerstvo energetiky odhadlo, že vážná nehoda při transportu vyhořelého paliva by vedla ke kontaminaci území o ploše sta čtverečních kilometrů a základní asanace by trvala déle než rok. V politicky nestabilním světě nelze zanedbávat ani riziko pokusu o úmyslné poškození transportu.

Tabulka: Přehled úložišť radioaktivních odpadů v ČR

tags: #hlubinne #uloziste #jaderneho #odpadu #princip #fungovani

Oblíbené příspěvky:

• Nevyčerpatelná energie z odpadu
• Komunální odpad v ČR
• Průvodce výběrem termohrnku
• Pravidla her v přírodě
• Nová spalovna odpadu Ostrava – podrobnosti