Jaderný Odpad: Hrozby a Výzvy

Ekologické aktivisty nic nerozděluje tolik jako jaderná energetika. Někteří vždy věřili, že obnovitelné zdroje nabízejí čistší elektřinu a zároveň u nich nehrozí nebezpečí radioaktivity a likvidace jaderného odpadu. Jiní, včetně čerstvých nadšenců, kteří dnes tomuto odvětví fandí, se domnívají, že hrozba změny klimatu je natolik děsivá, že nevýhody jaderné energetiky více než vyvažuje její potenciál výroby velkého množství elektrické energie s nízkými emisemi uhlíku.

Vlády všech zemí, v nichž jsou v provozu jaderné elektrárny, musí řešit praktické problémy, mimo jiné jeden, který dosud nemá řešení: jak se zbavit všeho jaderná radioaktivního odpadu, který jejich jaderné elektrárny dosud vyrobily. O kontroverzní téma přitom jde i v zemích, v nichž je jaderná energetika v útlumu, jako je Německo, protože žádná z obcí se nechce stát skládkou jaderného odpadu. Horší je to však v zemích, které před tímto nevyřešeným problémem stojí a zároveň jej chtějí zvětšovat stavbou nové generace elektráren.

Problém likvidace radioaktivního odpadu se při přijetí jaderné energetiky jako nástroje boje proti změně klimatu zdá daleko, ale náklady budou obrovské. Příkladem může být Británie, jejíž vláda před čtyřmi lety prohlásila, že je nepřijatelná výstavba nové generace jaderných elektráren, pokud země nemá žádné úložiště, kde by likvidovala stávající odpad. Vláda si byla jistá, že problém starých elektráren a rostoucího množství špatně skladovaného radioaktivního odpadu vyřeší Úřad pro vyřazování jaderných zařízení (NDA). To se NDA dosud nepodařilo. Kámen úrazu spočívá v tom, že žádná obec ve Spojeném království dosud není připravena úložiště jaderného odpadu přijmout.

Naléhavost Řešení

Otázka se po uzavření již 20 jaderných reaktorů, které jsou nehospodárné nebo mají bezpečnostní problémy, stává naléhavou, ale řešení je stále v nedohlednu. „Aby vláda cílevědomě a svévolně prosazovala program výstavby nových jaderných zdrojů, jestliže je úložiště stále pouhou nesplněnou tužbou a jestliže dokonce ani dnes produkovaný odpad nemůžeme bezpečně likvidovat, je bez přehánění nezodpovědné a je to ukázkou zoufalství státu a vlády v krizi ohledně energetické politiky,“ říká Pete Wilkinson, ředitel organizace Nuclear Information Service.

Ministři se navzdory těmto problémům rozhodli, že problém změny klimatu je natolik naléhavý, že Británie musí nadále stavět jaderné elektrárny, i když plány na ukládání odpadu pod zem jsou minimálně na padesát let odloženy. Zatímco však je Británie jednou z mála starých industrializovaných zemí, které chtějí stavět nové jaderné elektrárny, uspokojení rostoucí poptávky po energiích si od této technologie slibuje řada rozvojových zemí včetně Indie, Číny a Vietnamu. Snad by se jim vyplatilo zamyslet se nad problémy, které je čekají.

Čtěte také: Německá řešení pro jaderný odpad

Obrovské Náklady a Nový Průmysl

Problém vyřazování stávajících jaderných elektráren po celé Evropě a Severní Americe je obrovský a jeho cena je astronomická. V důsledku toho kolem vyřazování rychle roste celé nové průmyslové odvětví. Lákadlem je obrovské množství peněz daňových poplatníků, které budeme muset k vyřešení problému nalézt. Britská vláda již dnes na 19 lokalitách vynakládá 3 miliardy liber (cca 87 miliard korun) ročně pouze na zahájení procesu, který má podle předpokladů stát 100 miliard liber (2,9 bilionu korun). Tato částka představuje vládou odhadovanou cenu demontáže starých elektráren, k níž se přidružují další náklady na likvidaci odpadu.

Po celé Evropě je v provozu 144 reaktorů, z nichž u třetiny do roku 2025 započne proces vyřazování z provozu. To představuje dost práce pro tisíce zaměstnanců na více než sto let. Mezinárodní agentura pro atomovou energii odhaduje, že celková hodnota trhu s vyřazováním zdrojů a nakládání s odpady dosahuje 250 miliard liber (7,25 bilionu Kč), a toto číslo jistě poroste.

Etické Otázky a Neúnosný Stav

Při spouštění programu jaderné energetiky se problém produkovaného odpadu zpočátku zdá vzdálený. Tento problém však nakonec každou zemi dostihne. Pete Wilkinson, bývalý člen britského vládního výboru pro nakládání s radioaktivními odpady (CoRWM) a nedávno ustanovený ředitel Nuclear Information Service, říká, že současný stav ohledně jaderného odpadu v Británii je neúnosný. Podle něho není správné pokračovat v programu jaderné energetiky, jestliže je problém nakládání s odpady nevyřešený: „Aby vláda cílevědomě a svévolně prosazovala program výstavby nových jaderných zdrojů, jestliže je úložiště stále pouhou nesplněnou tužbou a jestliže dokonce ani dnes produkovaný odpad nemůžeme bezpečně likvidovat, je bez přehánění nezodpovědné a je to ukázkou zoufalství státu a vlády v krizi ohledně energetické politiky.“

Tvrdí, že vládní organizace pro nakládání s odpady nedokáže vyřešit stovky technických a vědeckých otázek, na etické problémy nehledě, související s nově budovanými úložišti jaderného odpadu. „Možná že likvidace nakonec není technicky proveditelná ani eticky přijatelná.

Problém Vyhořelého Jaderného Paliva v České Republice

Obě české jaderné elektrárny (Dukovany a Temelín) vytvoří v průběhu svého plánovaného provozu přibližně 4 tisíce tun vyhořelého jaderného paliva. Pokud se však dnes zvažuje prodlužování fungování Dukovan nebo stavba nových reaktorů, může být množství problematického odpadu ještě výrazně vyšší - až 10 tisíc tun. Bezstarostně tak produkujeme vysoce nebezpečný odpad, s nímž se budou potýkat generace našich potomků.

Čtěte také: Jaderný odpad v ČR: Problémy a řešení

Česká vláda i další státy prosazují definitivní pohřbení do zemských hlubin. Žádné podobné zařízení na světě ovšem zatím není v provozu. Místo pro úložiště musí splňovat řadu kritérií: rozsáhlý masiv horniny neporušené prasklinami a štěrbinami, kde je vyloučeno zemětřesení a který zabezpečí odvod tepla. Musí zaručit stabilitu po celou dobu, kdy radioaktivní odpad bude nebezpečný. Musí také vyloučit průniky podzemní vody do úložiště, protože postupná koroze by příliš brzy poškodila kontejnery s odpadem. Ty ale tak jako tak jednou selžou, a pokud by do úložiště proudila voda, mohla by vynést radioaktivní a toxické látky na povrch nebo kontaminovat zdroje pitné vody.

V České republice je za problematiku zodpovědná státní Správa úložišť radioaktivních odpadů (SÚRAO), která teprve hledá vhodné místo pro budoucí hlubinné úložiště vyhořelého paliva. Momentálně je v jejím hledáčku sedm míst - okolí Lubence a Blatna na Lounsku (lokalita Čertovka), Pačejova na Plzeňsku (lokalita Březový potok), Jistebnice na Táborsku (lokalita Magdaléna), Lodhéřova na Jindřichohradecku (lokalita Čihadlo), Rohozné na Jihlavsku (lokalita Hrádek), Budišova na Třebíčsku (lokalita Horka) a Rožné na Žďársku (lokalita Kraví hora). V záloze zůstává i vojenský výcvikový prostor Boletice na jihu Čech a je možné, že ještě nějaké nové místo bude přidáno.

Možnosti Využití Vyhořelého Paliva

Jaderný průmysl označuje vyhořelé jaderné palivo za cennou surovinu, ovšem praktické využití je problematické. Při přepracování použitých palivových článků se odděluje uran a plutonium pro jejich opětovné využití jako součástí směsného paliva pro lehkovodní reaktory. Během složité chemické procedury vznikají velké objemy radioaktivních odpadů, často v kapalné podobě. Jejich celková radiační aktivita je sice nižší než u nedotčeného vyhořelého paliva, ale izolace je naopak náročnější. Při přepracování dochází k únikům do okolí. V oblastech, kde se nacházejí přepracovací závody, byl u místních obyvatel zaznamenán častější výskyt leukémie. Dnešní metody přepracování neumí vyhořelé palivo účinně a ekonomicky likvidovat, proto se od něj postupně upouští. Navíc tato technologie v žádném případě neodstraní nutnost vybudovat hlubinné úložiště pro vysoce radioaktivní odpady. A v USA je přepracování zakázáno zákonem kvůli možnému zneužití separovaného plutonia.

Často zmiňovanou alternativou hlubinných úložišť vyhořelého paliva je tzv. transmutace, tedy cílená přeměna radioaktivních prvků na jiné, méně nebezpečné. Již dnes známou nevýhodou je opět vysoká produkce vedlejších radioaktivních odpadů, takže transmutace problém odpadu pouze omezuje. Náklady i samotné uvedení do komerčního provozu zůstávají velkou neznámou. Paradoxně jde o řešení podstatně dražší než hlubinné úložiště, protože transmutace úložiště nenahrazuje - vyžaduje jej pro zbytkový odpad.

Není realistické očekávat, že se podaří vyvinout reaktor, který zároveň vyřeší problémy vysokých nákladů, bezpečného uložení odpadu a rizika vojenského zneužití. Reaktory nové, čtvrté generace budou v provozu nejdříve v polovině století, pokud vůbec. Za hlavní výhodu se považuje vyřešení problému radioaktivních odpadů pomocí uzavřeného palivového cyklu. Nadále však budou vznikat vysoce radioaktivní odpady s nutností uložení po dobu nejméně tisíce let. Studie prestižního Massachusetts Institute of Technology došla k závěru, že palivové náklady pro uzavřený cyklus, při započítání skladování a ukládání odpadu, budou 4,5× vyšší než v případě otevřeného cyklu s hlubinným úložištěm.

Čtěte také: Bezpečnost jaderných úložišť

Mezinárodní Spolupráce a Etické Hledisko

Jako jedna z možností řešení problému vyhořelého jaderného paliva bývá někdy uváděno vybudování mezinárodního úložiště v odlehlé oblasti světa, kam by své odpady ukládalo více států. Zásadním problémem je, že takové místo na světě, které by bylo dlouhodobě stabilní, splňovalo by vysoké standardy jaderné bezpečnosti a místní obyvatelstvo by s ním souhlasilo, neexistuje.

Jediným státem, který uvažuje o dovozu radioaktivních odpadů, je Rusko. Mimo uskladnění nabízí také možnost přepracování vyhořelého paliva. Česká republika tuto službu nevyužívá z důvodu vysoké ceny a proto, že odpady by nám nakonec stejně byly vráceny.

Přepracovávat i skladovat vyhořelé jaderné palivo v Rusku navíc zvyšuje riziko pro životní prostředí. Nelze si tedy dělat iluze o tom, jak by o naše vysoce nebezpečné odpady bylo postaráno. Také etické hledisko hovoří jasně - jaderný odpad zde vznikl kvůli našemu pohodlí a naší volbě využívat jadernou energetiku, proto bychom se o něj měli postarat sami.

Bezpečnost Hlubinného Úložiště

Při současném stavu vědeckého poznání však nelze spolehlivě prokázat, že izolace vyhořelého jaderného paliva od okolního prostředí bude funkční potřebnou dobu statisíců let. Geologové, geochemici a experti na materiálové inženýrství ale teprve řeší řadu konkrétních otázek, na které zatím nemáme jistou odpověď. Měděné i ocelové kontejnery obsahující vyhořelé jaderné palivo mohou podle některých výzkumů korodovat podstatně rychleji, než předpokládaly dosavadní modely. Dosud nebyl dostatečně prozkoumán vliv řady fyzikálních a chemických procesů na vlastnosti těsnícího bentonitu. Současné působení tepla uvolňovaného při radioaktivním rozpadu uloženého vyhořelého paliva, plynů vznikajících při korozi oceli i mědi a bobtnání bentonitu vlivem vlhkosti může vést ke změně rozložení tlaku v materiálu, případně ke zvýšení jeho poréznosti.

Alternativy k Hlubinnému Uložení

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 Skladování a Rizika Přepravy

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.

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.

Aby došlo k uvolnění radioaktivních látek během havárie, muselo by dojít k selhání těsnícího systému kontejneru vlivem požáru, k mechanickému poškození v důsledku působení velké energie při nárazu anebo k průrazu po nárazu zašpičatělého předmětu. 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.

Současné Možnosti Nakládání s Vysoce Aktivním Odpadem

Největším teoretickým rizikem jsou odpady vysoce aktivní, především vyhořelé jaderné palivo (VJP). V tom se stále skrývá velké množství využitelné energie (více než 95 % procent). Proto se někdy nazývá použité jaderné palivo, aby se zdůraznila možnost jeho dalšího využití.

V současné době existují tři cesty, jak s VJP nakládat:

• Uložení pod zem (jako odpad)
• Přepracování, využití jako nové palivo
• Vyčkávací strategie

Vyhořelé jaderné palivo se uloží do hlubinného úložiště, s jeho vyzvednutím a dalším využitím se nepočítá. Nevýhoda je jasná - zbytečně se zbavujeme velkého množství využitelné energie, které musíme získat jinak (např. další těžbou uranu z přírodních ložisek).

Použité palivo obsahuje asi okolo 95 % 238U, 1% 235U, 1% 239Pu a 2‑3 % štěpných produktů a transuranů. Již desítky let umíme oddělit využitelné izotopy uranu a plutonia a vyrábět z nich tzv. palivo MOX, které opět můžeme místo klasického paliva využít v reaktorech (i lehkovodních). Tím se radioaktivita zbytku sníží a ten můžeme nazvat radioaktivním odpadem - i když vědci již tuší technologie, jak využít další izotopy, např. urychlovačem řízené transmutační technologie (ADTT). Přepracováním lze snížit množství odpadů na jednotky procent. Je s podivem, že proti přepracování vyhořelého paliva často protestují organizace jinak podporující recyklaci odpadů. Pravdou je, že přepracování je velmi nákladné a provádí ho jen některé země (Francie, Velká Británie, Rusko, Japonsko, Indie).

Je spojena s dočasným skladováním vyhořelého jaderného paliva. Je dnes nejčastější strategií. Ukládání do meziskladů rozhodně neznamená bezradnost, co s jaderným palivem. Technologie, jak bezpečně uložit radioaktivní materiály, jsou dávno známé, ale vyčkávací strategie má řadu výhod.

Výhody Vyčkávací Strategie

Aktivita vyhořelého paliva po vyjmutí z reaktoru je velmi vysoká, během krátké doby ale výrazně klesá. Za 10 let od vyjmutí paliva z reaktoru je aktivita již jen 0,3 %, tedy asi 300x nižší! Po 50 letech skladování je aktivita menší než 0,1 % původní aktivity (1000x nižší).

Manipulace s vyhořelým palivem (přepracování, definitivní uložení) je tím levnější, čím je nižší jeho aktivita. Manipulace s méně aktivním materiálem je bezpečnější než s vysoce aktivním.

Dá se předpokládat, že za desítky let bude možné většinu (95‑99 %) z VJP využít v nových typech reaktorů (rychlé množivé reaktory, ADTT). Nové technologie přepracování budou ekonomicky výhodnější, méně energeticky náročné a šetrnější k životnímu prostředí. Díky recyklovanému palivu dojde k omezení těžby uranu z přírodních zdrojů, což je dalším důležitým ekologickým faktorem.

Dá se očekávat, že nové materiály a postupy umožní vybudovat úložiště za nižší náklady než nyní. Dnes není ekonomicky výhodné přepracovávat VJP, protože cena uranu na světových trzích je nízká. V budoucnu se dá očekávat její růst a přepracování se stane rentabilním.

V případě pragmatického politického přístupu lze očekávat mezinárodní dohodu o výstavbě společného úložiště pro více zemí, což by přineslo úsporu nákladů a výběr nejlepšího možného místa z hlediska infrastruktury a vlivu na životní prostředí. Již dnes bychom byli schopni uložit VJP do trvalého úložiště, ale nebylo by to výhodné pro nás ani pro budoucí generace, které by ho musely pracně vykopat a znovu přepracovat.

Minimalizace Dopadů Úložiště na Okolí

Úložiště jaderného odpadu by mělo na půdu minimální enviromentální dopady a v Evropě se lepší varianty nakládaní s radioaktivním dopadem nenabízejí, řekl ČTK Jan Rohovec z Geologického ústavu Akademie věd ČR. O umístění a vybudování hlubinného úložiště radioaktivního odpadu rozhodne vláda, a to po předjednání s dotčenými obcemi, kterým kabinet může stanovit kompenzace.

„Vliv na půdu očekáváme prakticky zanedbatelný. Úložiště jsou budována v podloží v hloubkách stovek metrů pod povrchem ve velmi kompaktních a odolných horninách, mimo půdní horizonty. Očekávali bychom nejvýše běžné vlivy důlního díla na krajinu v jejím bezprostředním okolí. „Území nad úložištěm a úložiště samotné by bylo stabilně monitorováno, mnohem více než jakákoliv jiná území.

Největší rozpor mezi obcemi a otázkou výstavby je způsobený tím, že obce nemají slovo v rozhodování se státem. Pokud by obce měly rovnocennější postavení, existovala by cesta k větší dohodě a rovnoprávnějšímu jednání. Správa úložišť radioaktivních odpadů má několik vypsaných projektů, které se tematikou dopadů na životní prostředí zabývají. Ve dvou lokalitách máme i lokální pracovní skupiny, které předkládají zástupcům obcí výsledky projektů, postupů vývoje výběru finální lokality.

Legislativa a Regulace v České Republice

Dne 1. 1. 2017 vstoupil v účinnost nový atomový zákon č. 263/2016 Sb. a jeho prováděcí předpisy, které přinesly v oblasti radiační ochrany nové změny týkající se regulace ozáření fyzických osob z přírodních zdrojů záření. Atomový zákon transponuje novou evropskou legislativu - tedy směrnici 2013/59/Euratom.

První požadavky na regulaci ozáření z přírodních zdrojů byly stanoveny pro pracovníky uranového průmyslu vyhláškou č. 59/1972 Sb. Ozáření obyvatel z nově vyráběných stavebních materiálů a v nově postavených budovách je regulováno již od roku 1991, tehdy vyhláškou č. 76/1991 Sb. Atomový zákon č. 18/1997 Sb., přinesl první ucelený systém požadavků na regulaci přírodního ozáření pracovníků i jedinců z obyvatelstva.

Vlastníci (především starších) obytných budov, kde je překročena hodnota ročního průměru objemové aktivity radonu ve vzduchu 3000 Bq/m3, mají povinnost provést nápravu. V Česku na to existuje několik forem dotací. Česko má také radonový program, tedy národní strategii pro regulaci ozáření obyvatel z radonu. V současné době je v platnosti nový Národní akční plán pro regulaci ozáření z radonu („RANAP“) který navazuje na předchozí programy stanovené pro období 2010 -2019 a období 2000-2209.

Transmutace Radionuklidů

Přeměna jednoho chemického prvku nebo izotopu na jiný se vyskytuje v jakémkoli procesu, kde se mění počet protonů nebo neutronů v jádru atomu. Toho lze docílit buď jadernými reakcemi, při kterých vnější částice reaguje s jádrem (například v reaktoru, v urychlovači částic nebo se tak děje přirozeně fúzní reakcí ve většině hvězd), nebo radioaktivním rozpadem, kde není potřeba žádná vnější příčina. V případě radioaktivního odpadu z elektráren jde o přeměnu aktinoidů a štěpných produktů s dlouhou životností na nuklidy s kratší životností.

Transmutace tak může být schopna snížit množství odpadu, ale stane se tak pouze do určité míry. Jedním z technických problémů je totiž otázka, jak izolovat každý jednotlivý nuklid tak, aby mohl být ozářen. Jinak totiž proces pravděpodobně vytvoří tolik odpadu, kolik zneškodní. „Ponecháme-li stranou náklady, je pravděpodobné, že přínosy transmutace nebudou kompenzovat zátěž dodatečných požadovaných operací pro separaci a transmutaci pouze části nuklidů,“ uvádí Světová jaderná asociace.

Závěr

Problém vyhořelého jaderného paliva je problémem politicky zveličeným. Technologie existují, jde hlavně o to vybrat ty nejvhodnější. Pokud se ukáže hrozba oxidu uhličitého pro vývoj klimatu opravdu tak velká, jak někteří předpokládají, bude třeba zrychlit a zefektivnit cestu k nízkoemisní energetice. A pak se - podobně jako některé jiné státy - bez velkého nárůstu využívání jaderné energetiky neobejdeme. A nepůjde to tedy ani bez intenzivní recyklace vyhořelého jaderného paliva a spalování transuranů s využitím i urychlovačem řízených transmutorů. Pak bude intenzivní recyklace vyhořelého jaderného paliva a separace různých radioaktivních materiálů nezbytná. To s sebou zákonitě nese rizika radioaktivní kontaminace, a tedy nezbytnost zajistit u těchto zařízení velice pečlivou kontrolu jaderné bezpečnosti a environmentálních dopadů.

tags: #jaderný #odpad #hrozby

Oblíbené příspěvky:

• Estetika a škola
• Recenze ekologické barvy na pergolu
• Centrální Dopravní Terminál Český Těšín
• Klíč k udržitelné budoucnosti
• Stylové řešení pro recyklaci