Klasifikace EU: Nízko a středně aktivní odpady

V České republice je problematika bezpečného skladování radioaktivního odpadu (RAO) klíčová pro ochranu životního prostředí a zdraví obyvatelstva. RAO vzniká při různých činnostech, jako je provoz jaderných elektráren, zdravotnictví, průmysl a výzkum. Vzhledem k potenciální nebezpečnosti tohoto odpadu je nutné zajistit jeho bezpečnou izolaci a uložení.

Typy radioaktivního odpadu a úložišť

Radioaktivní odpady se dělí podle aktivity na nízko-, středně- a vysoceaktivní. Pro každý typ odpadu existují specifické požadavky na skladování a uložení.

• Nízko a středně aktivní odpad: Ukládá se v přípovrchových úložištích.
• Vysoce aktivní odpad (VJP) a vyhořelé jaderné palivo: Vyžadují hlubinné úložiště umístěné v geologicky stabilním prostředí v hloubkách několika set metrů pod zemským povrchem.

Stávající úložiště v ČR jsou přípovrchová a určená pro uložení nízko a středně aktivních odpadů. Uložení vysoce aktivního odpadu do stávajících úložišť by nebylo dostatečně bezpečné a nezaručovalo by izolaci radionuklidů po dobu řádově statisíců let.

Skladování vyhořelého jaderného paliva

Vyhořelé jaderné palivo (VJP) se po vyjmutí z reaktoru skladuje v areálech jaderných elektráren ve skladech VJP, které jsou jaderným zařízením. Po vyjmutí VJP z jaderného reaktoru se umístí do bazénu skladování VJP vedle reaktoru, kde je umístěno 5-10 let, kdy dochází k jeho dochlazování. Stíněním a odvod zbytkového tepla zabezpečuje vodní náplň bazénu. Poté je VJP přesunuto do typově schváleného přepravního a skladovacího obalového souboru a přesunuto do skladu VJP, přímo v areálu jaderné elektrárny, na dalších přibližně 50 let.

Sklady VJP jsou jaderným zařízením a vztahují se na ně všechna ustanovení atomového zákona, včetně vydání příslušných povolení SÚJB. Současně i přepravní a skladovací obalové soubory musí být typově schváleny SÚJB.

Čtěte také: Ekologické stavby v ČR

Hlubinné úložiště

V budoucnu by měl být obalový soubor s VJP přemístěn do povrchového areálu HÚ, k přípravě na uložení (přebalení do ukládacího obalového souboru) a posléze bude VJP v ukládacím obalovém souboru uloženo v podzemní části HÚ.

HÚ je určeno k trvalému umístění RAO. Proto se opětovné vyjmutí VJP z HÚ prozatím neuvažuje, i když technicky by v období provozu HÚ bylo možné jeho vyjmutí zrealizovat.

Hlubinné úložiště by mělo sloužit k definitivnímu uložení radioaktivních odpadů v hloubce asi 500 - 1000 m, kde by měly být v kontejnerech „pohřbeny“ na věčné časy. Nebezpečnost těchto odpadů se počítá na statisíce let.

Vhodnou lokalitu lze vybrat jen na základě rozsáhlého průzkumu. Stavba hlubinného úložiště v ČR by měla mít dvě části - podzemní areál na ploše 306 hektarů v hloubce až jeden kilometr, povrchový areál a překladiště má stát na 20 hektarech. Cena stavby úložiště je odhadována na 130 miliard Kč a její dokončení v r.

Bezpečnostní bariéry hlubinného úložiště

Podstatou bezpečného uložení jakéhokoliv RAO je jeho dlouhodobá izolace od životního prostředí až do doby, kdy jeho radioaktivita klesne na úroveň srovnatelnou s radioaktivitou hostitelského prostředí. Ve výsledku musí být prokázána bezpečnost pro všechny tři bariéry, tj. úložný obalový soubor, výplňový a zásypový materiál a horninové prostředí. Každá z těchto bariér musí mít předem stanovené fyzikální a chemické vlastnosti a musí bránit průniku radioaktivity do další složky úložného systému.

Čtěte také: Více o Hvězdičkové Klasifikaci Odpadu

Proto je nutné, aby geologické prostředí, ve kterém je hlubinné úložiště umístěno, bylo co „nejhomogennější“, bez výrazných geologických poruch (pukliny, zlomy) a bez výskytu současné a budoucí lidské aktivity, která by byla způsobilá narušit izolační vlastnosti úložného systému.

Dlouhodobá stabilita hydrogeologických podmínek

Dlouhodobá stabilita a vývoj hydrogeologických podmínek jsou v procesu výzkumu a vývoje HÚ studovány především prostřednictvím paleohydrogeologických procesů, resp. vlivu změn vlastností geosféry na vývoj transportu z prostoru HÚ do biosféry.

Cílem těchto prací je výzkum možných dlouhodobých geologických, geomorfologických a klimatických změn a jejich vlivu na vývoj transportu radionuklidů z prostoru HÚ do biosféry. Bude studován nejen současný geologický a hydrogeologický stav lokality, ale také geologické, geomorfologické a klimatické změny v minulosti.

Základem je příprava prediktivních scénářů vývoje geosféry, geologických scénářů a s tím souvisejících vstupních dat pro modely. Obecně lze konstatovat, že horninové prostředí lokalit je tvořeno především horninami variského stáří s převažujícími metamorfovanými a hlubinnými vyvřelými horninami (s minimálním stářím cca 350 milionů let), které jsou pouze v malé míře překryty mladšími sedimenty.

Využití tepla z vyhořelého paliva

Množství tepla vyprodukované OS spolu s průběžným poklesem jeho množství v čase a nezanedbatelnou radiační zátěží od záření gama a neutronů OS neumožňuje efektivně využít celkový tepelný výkon všech zavezených OS např. na vytápění domácností.

Čtěte také: Ekologické aspekty čistoty vody

Teoreticky by tak jejich tepelný výkon postačoval na vytápění 300 - 1000 bytů o ploše 100 m2. Při zohlednění ztrát při konverzi a přenosu tepla je ale využitelný tepelný výkon podstatně nižší. Tato skutečnost, spolu s postupným snižováním tepelného výkonu OS, vylučuje efektivní využití odpadního tepla zavezených OS).

Nejdelší poločas rozpadu radionuklidů

V radioaktivních odpadech se vyskytují izotopy prvků z celé škály oborů z lékařských aplikací, z průmyslu, výzkumu a z jaderných elektráren. Pro posouzení dlouhodobé a provozní bezpečnosti byly z celého inventáře vybrány klíčové radionuklidy.

Z těchto významných radionuklidů z produktů štěpení ve vyhořelém jaderném palivu má nejdelší poločas přeměny ¹²⁹I a to 15,7 milionů let.

Prvek nejvíce přispívající k produkci tepla

Zdroje tepla ve vyhořelém jaderném palivu jsou odlišné v různých etapách nakládání s vyhořelým jaderným palivem. Produkce tepla je spjatá s aktivitou izotopů v palivu, protože každá přeměna generuje teplo.

• Čerstvě po vyvezení z reaktoru jsou největším zdrojem tepla radionuklidy s malým poločasem přeměny (krátkodobé radionuklidy), nejvýznamnější podíl má ¹⁴⁰La.
• V rámci krátkodobého skladování mají největší podíl na generování tepla štěpné produkty s poločasem přeměny řádově roky, konkrétně ^137mBa a ⁹⁰Y.
• V etapě dlouhodobého skladování mají největší podíl na generování tepla aktinoidy s dlouhým poločasem přeměny, konkrétně ²⁴¹Am.

Nelze proto předpokládat, že v nejbližší, ale ani vzdálenější budoucnosti bude možno VJP dále využívat pro výrobu elektrické energie mimo rámce stávajících technologií přepracování VJP.

Vědecko-výzkumné projekty zaměřené na alternativní koncepty palivového cyklu prozatím nevedly k žádným, komerčně využitelným technologiím. Navíc, pokud se v budoucnosti podaří úspěšně dokončit některý z mezinárodních projektů zaměřený na ověření praktické využitelnost fúze lehkých jader deuteria a tritia na výrobu elektrické energie (např. ITER), nelze s dalším využitím VJP počítat.

Využití betonu v hlubinném úložišti

Beton představuje v HÚ důležitou komponentu. Využívá se pro imobilizaci vysoko a středně aktivního odpadu, výplně volných prostor úložiště a další konstrukční prvky úložiště. Velkou výhodou betonu pro imobilizaci radioaktivního odpadu je jeho vysoké pH, které snižuje mobilitu velkého množství různých radionuklidů.

Pro ukládání VJP se rovněž v některých konceptech, například belgickém, využívá beton jak materiál obklopující ocelové obalové soubory, protože výrazně snižuje rychlost koroze oceli tím, že na jejím povrchu umožňuje vytvořit pasivní vrstvu. Ukládací obalový soubor (UOS) pro VJP je v České republice vyvíjen již od roku 1994.

Označování úložišť jaderného odpadu pro budoucí generace

Úložiště jaderného odpadu představují nebezpečí pro nespočet budoucích generací. V souvislosti s tím, jak taková úložiště označit a popsat, vyvstává poměrně lapidární otázka s těžkou odpovědí: Kam takové informace napsat, aby se zachovaly?

Odborníci přicházeli s různými návrhy, od zlověstně vypadajících památníků a takzvaných „atomových kněží“ až po geneticky upravené radiační kočky. Ze současných zkušeností však vyplývá, že varovat budoucí generace před tímto nebezpečím bude mnohem těžší, než se zdálo.

Návrhy na varování budoucích generací

• Monumentální architektura: Vytvoření obrovských monumentů na úložištích jaderného odpadu, jejichž cílem bude vyvolávat pocit nebezpečí a strachu.
• Atomové kněžstvo: Manipulativní „atomové kněžstvo“ s určenou elitou, která by prostřednictvím mýtů, legend a tajných rituálů tabuizovalo chuť budoucích generací tato úložiště zkoumat.
• Radiační kočky: Vyšlechtit „radiační kočky“, které by v přítomnosti radiace měnily barvu.
• Knihovny, časové kapsle a fyzické značky: Pomoci budoucím generacím činit informovaná rozhodnutí prostřednictvím knihoven, časových kapslí a fyzických značek.

Agentura pro jadernou energii se sídlem v Paříži se zaměřuje na způsoby, jak pomoci budoucím generacím činit informovaná rozhodnutí prostřednictvím knihoven, časových kapslí a fyzických značek. Namísto vytvoření pole obrovských kamenných trnů by kolem místa, kde je jaderný odpad uložen, mohly být zakopány tisíce značek, které by obsahovaly informace zaznamenané na trvanlivých materiálech, jako je pergamen (pergamen vyrobený ze zvířecí kůže), spíše než na laminovaných papírových dokumentech či USB discích.

Dopady hlubinného úložiště na okolí

Úložiště jaderného odpadu by mělo na půdu minimální enviromentální dopady a v Evropě se lepší varianty nakládaní s radioaktivním dopadem nenabízejí.

„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.

Nicméně, vybudování hlubinného úložiště pozmění vybraný region na desítky příštích let. Jde o vážný zásah do životního prostředí - jedná se v podstatě o hlubinný důl. Bude vybudována rozsáhlá infrastruktura v podobě přístupových cest, vedení vysokého napětí a dalších staveb. Výstavba ovlivní dnešní sociální podobu malých, na zemědělství a rekreaci orientovaných vsí.

Alternativy hlubinného úložiště

Často zmiňovanou možností, která má nahradit nutnost budovat trvalé úložiště je přepracování vyhořelého paliva. Při tomto procesu se separuje uran a plutonium z odpadu pro jejich opětovné využití jako součásti směsného paliva pro lehkovodní reaktory. Z hlediska bezpečnosti jde o velmi komplikovaný proces.

Dnešní metody přepracování neumí vyhořelé palivo účinně likvidovat; navíc v žádném případě neodstraní nutnost vybudovat hlubinné úložiště pro vysoce radioaktivní odpady.

Často zmiňovanou alternativou hlubinných úložišť vyhořelého paliva je tzv. transmutace. Již dnes známou nevýhodou je opět vysoká produkce vedlejších radioaktivních odpadů.

Současné sklady vyhořelého paliva

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.

Rizika přepravy vyhořelého paliva

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.

tags: #klasifikace #EU #nízko #a #středně #aktivní

Oblíbené příspěvky:

• Význam EVVO
• Program školy v přírodě
• Lokální řešení plastové stopy
• VŠB – okruhy státnic environmentálního inženýrství
• Použití Krtka na čištění odpadů