Kontejnery pro jaderný odpad: konstrukce a bezpečnost

Stejně jako v jiných průmyslových odvětvích vznikají i při výrobě jaderné energie a používání radioaktivních nuklidů odpady nejrůznějšího druhu. Jen malá část plynných a kapalných odpadních radioaktivních látek se vypouští do atmosféry, řek a oceánů. Většina radioaktivních odpadů se zpracovává a jistou dobu uchovává izolovaně od životního prostředí, aby nepředstavovaly pro lidstvo riziko ani v současnosti ani v budoucnosti.

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. Vznik a pohyb radioaktivního odpadu je schématicky zobrazen na obr. Úprava a zpracování radioaktivního odpadu před jeho uložením závisí na typu a skupenství odpadu.

Zpracování a úprava radioaktivního 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.

Úložiště radioaktivního odpadu

Radioaktivní odpady nízké a střední aktivity z průmyslu, výzkumu, nemocnic, … se obyčejně skladují v podzemních úložištích (např. bývalé solné doly, hlubiny skalních masívů, …).

Čtěte také: Barvy a recyklace papíru

1. jednoduchá podpovrchová úložiště - příkopy (nejlépe v jílovitém terénu) zahloubené několik metrů pod povrch země.
2. úložiště s betonovými jímkami - jímky jsou obdélníkové prostory s podložní deskou, které jsou umístěny na povrchu terénu nebo zahloubeny pod jeho povrch. Ukládají se do nich sudy nebo bedny s odpadem.

Po přechodnou dobu je tento 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 (viz obr. 152), kde bude uchováván mnoho tisíc let. O použité jaderné palivo se podle tzv. atomového zákona přijatého Parlamentem ČR v roce 1997 musí postarat provozovatel jaderného zařízení, který toto palivo používá, v ČR energetická společnost ČEZ.

Ta nese veškeré náklady spojené s manipulací s radioaktivními odpady od vzniku přes jejich uložení až po zabezpečení úložišť. Záruky za bezpečné uložení včetně použitého jaderného paliva nese stát, který proto založil Správu úložišť radioaktivních odpadů (SÚRAO). Činnosti, které zajišťuje SÚRAO, jsou financovány z tzv. jaderného účtu, který je zřízen u České národní banky a je spravován Ministerstvem financí ČR.

Pro zajištění ukládání všech vzniklých i budoucích radioaktivních odpadů na něj provozovatel pravidelně odvádí finanční prostředky. Konkrétně jde o cca 50 Kč z každé MWh elektřiny vyrobené v jaderné elektrárně. Použité palivo obsahuje v průměru 95 % izotopu U238 uranu, 1 % nově vytvořeného plutonia a 4 % štěpných produktů. Pouze 4 % štěpných produktů je možné považovat za skutečný jaderný odpad, protože zbytek může být po přepracování znovu využit jako palivo.

Přepracování je však zatím poměrně nákladné a reaktory na využití izotopu U238 se dosud vyvíjejí. Proto se použité palivo přepracovává jen v několika málo zemích. U nás se předpokládá, že pokud nebude využito jinak, bude po několika letech uložení v bazénech u rektorů a po několika desítkách let skladování trvale uloženo do hlubinného konečného úložiště. Zahájení provozu první části hlubinného úložiště, kam bude použité palivo ze skladů v jaderných elektrárnách převezeno, je plánováno na rok 2065.

Zneškodňování radioaktivních odpadů a legislativa

Zneškodňování radioaktivních odpadů (RaO) vychází z mezinárodně uznávaných principů nakládání s tímto druhem odpadů. Při nakládání s RaO se ČEZ, a. s., řídí zákonem č. 18/1997 Sb. ve znění pozdějších předpisů (tzv. atomový zákon). RaO podléhá regulaci a dozoru Státního úřadu pro jadernou bezpečnost (SÚJB). Správa úložišť RaO (SÚRAO), zřízená jako státní organizace na základě atomového zákona, odpovídá za bezpečné ukládání všech RaO.

Čtěte také: Kontejnery v ČR

Zřízením SÚRAO jsou prakticky realizovány státní garance za bezpečné ukládání RaO. Do odpovědnosti původce patří zejména krytí veškerých finančních nákladů spojených s nakládáním s RaO a jejich předání k uložení pouze ve formě, která odpovídá schváleným podmínkám přijatelnosti pro dané úložiště RaO. Finanční prostředky, určené ke krytí veškerých nákladů spojených se zneškodněním všech radioaktivních odpadů i použitého jaderného paliva, odvádějí v souladu s atomovým zákonem provozovatelé jaderných zařízení na jaderný účet, jehož největším přispěvatelem je ČEZ, a. s.

Základním principem pro zneškodnění jak vysokoaktivních, tak středněaktivních či nízkoaktivních RaO je jejich izolace od životního prostředí. Bezpečnost úložiště je prověřována soustavou kontrolních mechanizmů. Rozhodnutím SÚJB o schválení Limitů a podmínek bezpečného provozu je omezena maximální aktivita, kterou lze do úložiště uložit. Toto omezení má praktický význam pro bezpečnost zejména v daleké budoucnosti, kdy ani náhodné vniknutí do prostor úložiště nezpůsobí vážnější zdravotní újmu.

Zpracování odpadů v jaderných elektrárnách

Středněaktivní či nízkoaktivní odpady produkované Jadernou elektrárnou Dukovany a Jadernou elektrárnou Temelín jsou předávány k uložení ve zpevněné formě nebo ve schválených obalech. Technologie zpracování tzv. bitumenací, použitá na úpravu kapalných odpadů v obou elektrárnách, zaručuje produkt, který je v dlouhodobém horizontu stabilní a odolný účinkům radiace, vyznačuje se nízkou loužitelností a cca 2,5 násobnou redukcí objemu.

Pevné odpady pocházející z kontrolovaného pásma jsou tříděny podle svých charakteristických vlastností. Tento způsob nakládání umožňuje průkaznější charakterizaci radionuklidů, kterými jsou odpady kontaminovány. Pevné RaO jsou skladovány a před konečnou úpravou se lisují do sudů o objemu 200 litrů. Konečná úprava probíhá kampaňovitě, sudy s předlisovaným odpadem jsou slisovány vysokotlakým lisem.

Výlisky jsou umístěny do větších sudů (tzv. overpak o objemu 300 až 400 litrů) a takto ukládány do úložiště radioaktivních odpadů. Jaderná elektrárna Dukovany je první provozovanou jadernou elektrárnou v České republice a patří mezi největší, vysoce spolehlivé a ekonomicky výhodné energetické zdroje ČEZ, a. s. Roční výroba elektrické energie se pohybuje okolo 13,5 TWh, což představuje asi 20 % z celkové spotřeby elektřiny v České republice.

Čtěte také: Třídění odpadu v ČR

Dnes se kazety s použitým palivem překládají z bazénů použitého paliva u reaktorů do speciálních skladovacích kontejnerů a převážejí do nadzemního suchého skladu. V dukovanské elektrárně je i úložiště nízkoaktivních a středněaktivních radioaktivních odpadů patřící pod Správu úložišť radioaktivního odpadu. Je největším a nejmodernějším úložištěm radioaktivních odpadů v ČR.

Vliv jaderné elektrárny na životní prostředí

O vlivu jaderné elektrárny na životní prostředí se kromě běžného působení coby průmyslového podniku, jako je doprava, hluk, sociální dopady, úlet vody z chladicích věží, tvorba komunálních odpadů aj., hovoří především v souvislosti s kapalnými a plynnými radioaktivními výpustmi, ukládáním radioaktivního odpadu a s dávkou radioaktivního záření na personál.

Konstrukční řešení jaderné elektrárny všechny tyto vlivy minimalizuje, popř. Úniku radioaktivních látek do okolí brání 3 základní bariéry - pokrytí paliva, primární okruh a ochranná obálka - železobetonová budova reaktoru. Stejně jako je proti úniku radioaktivních látek pečlivě hlídána funkčnost bezpečnostních bariér je stejně pečlivě hlídáno a v každém okamžiku kontrolováno pět bezpečnostních funkcí - řízení reaktivity, dostatečná zásoba chladiva, celistvost systému chlazení reaktoru, odvod zbytkového tepla a celistvost kontejnmentu.

Z hlediska bezpečného projektu mají reaktory VVER 440/213 některé významné konstrukční výhody. Například tlaková nádoba reaktoru i potrubí primárního okruhu obsahují velmi málo kobaltu a dochází tak k nižší aktivaci materiálu a k menšímu ozáření personálu.

Nejvýznamnějším ukazatelem je v této oblasti tzv. kolektivní efektivní dávka (KED), která udává, jakou celkovou dávku ozáření obdrželi všichni, kdo vstoupili do tzv. kontrolovaného pásma, tj. do prostorů, kde se mohou setkat se zářením. Dalším měřítkem efektivnosti technicko-organizačních opatření k omezení radiační zátěže fyzických osob a k ochraně životního prostředí jsou hodnoty veličiny tzv. úvazku efektivní dávky E(50), která charakterizuje vliv plynných a kapalných výpustí radioaktivních látek z jaderných elektráren na okolí. I v tomto parametru je Jaderná elektrárna Dukovany špičková.

Úvazek efektivní dávky E(50) , tj. radiační zátěž pro jednoho obyvatele v okolí elektrárny, dosáhla v případě hodnocení plynných výpustí v roce 2005 hodnoty 0,169 mSv, což je pouhých 0,42 % z povoleného ročního limitu. Radiační situace v technologických zařízeních, v místnostech budovy reaktoru, v areálu elektrárny a v okolí je nepřetržitě monitorována.

Sklady použitého jaderného paliva

Celková kapacita původního dukovanského skladu, který byl uveden do provozu v roce 1995, je 600 tun použitého paliva uloženého v 60 kontejnerech typu CASTOR 440/84. Po zaplnění tohoto skladu byl v roce 2006 zprovozněn sklad nový. Jeho kapacita je 1340 tun použitého paliva. Nová hala má ve srovnání s prvním skladem přibližně dvojnásobnou rozlohu. Do skladovací části se vejde 133 kontejnerů, např. typu CASTOR 440/84M.

Jejich konstrukce je obdobou typu CASTOR 440/84. Důvodem drobných rozdílů v konstrukci - kontejnery mají zesílené biologické stínění, vnitřní koš kontejneru a upravenou konstrukci i materiálové provedení - je ukládání jaderného paliva, které díky většímu obohacení a následnému vyhoření má v době plnění kontejnerů větší tepelný a radiační výkon. Těleso kontejneru je z tvárné litiny, koš z bórovaného hliníku. Neutronové stínění zajišťuje polyethylen. Vnitřní prostor kontejneru je vyplněn heliem o nižším tlaku, než je tlak atmosférický.

Těsnost zajišťují dvě víka. Helium mezi víky má oproti atmosféře přetlak 0,6 MPa. Každé víko má jedno těsnění kovové a jedno elastomerové. Třetí víko je krycí a slouží jako ochrana před vnějšími vlivy. Vnější průměr kontejneru je 2,66 metru a výška 4,2 metry. Hmotnost prázdného kontejneru je 93,7 tun, naplněného 112 tun. V současné době se v areálu Jaderné elektrárny Dukovany použité jaderné palivo může skladovat po dobu dalších 50 až 60 let.

Sklad v Temelíně

Celková kapacita temelínského skladu je 1370 tun uranu, což představuje použité palivo za 30 let provozu elektrárny Temelín. Toto množství paliva se vejde do 152 kontejnerů, které budou ve skladu umístěny. V první etapě zaplňování skladu se jedná o 35 kontejnerů typu CASTOR, které vyrobil a dodává německý výrobce GNS. Umístění paliva do skladovacích kontejnerů je ve světě nejčastější způsob jeho skladování. Je to bezpečná a zvládnutá technologie bez vlivu na životní prostředí.

Ročně jsou z každého bloku do skladu umisťovány 2-3 kontejnery s použitým palivem. Ve dvou kontejnerech je uloženo použité palivo, které během kampaně vyrobilo 7 miliard kWh elektrické energie. Přitom objem dvou kontejnerů CASTOR nyní používaných na JE Temelín je dohromady pouze 46 m3. Do každého kontejneru využívaného na JE Temelín se vejde 19 palivových souborů. Použité palivo může být v kontejnerech skladováno až 60 let. Již nyní ve světě existují technologie na jeho přepracování.

Společnost ČEZ nepovažuje použité palivo za odpad, ale za cennou energetickou surovinu, kterou bude možno v budoucnu opět využít, nikoli ukládat v trvalém úložišti. Palivo je v reaktoru využito pouze ze čtyř procent. Proto v něm do budoucna vidíme významný energetický potenciál. Již nyní existují technologie na jeho přepracování k opětovnému využití.

Sklad Skalka

Usnesením č. 121/97 potvrdila vláda ČR doporučení Ministerstva životního prostředí ČR stavět přednostně další sklady použitého jaderného paliva v lokalitách jaderných elektráren a jako záložní variantu skladování sledovat možnost vybudování centrálního skladu v lokalitě Skalka. Areál skladu použitého jaderného paliva Skalka se nachází v těsné blízkosti železniční tratě Tišnov - Žďár nad Sázavou na pravém břehu říčky Nedvědičky poblíž města Bystřice nad Pernštejnem v okrese Žďár nad Sázavou. Zasahuje do katastrálních území obcí Věžná, Střítěž a Bor, obec Sejřek. Leží a zaujímá plochu cca 1,5 ha.

Sklad použitého jaderného paliva Skalka je koncipován jako suchý kontejnerový podzemní sklad pro cca 2900 t paliva, v jehož horizontálních podzemních tunelech by byly skladovány kontejnery s použitým jaderným palivem. Kovový kontejner stíní a odděluje radioaktivní použité palivo od životního prostředí a předává okolnímu vzduchu teplo uvolňované při radioaktivních přeměnách v použitém palivu. Ke skladování použitého paliva se předpokládá použít kontejnerů transportně-skladovacích.

V souladu se zákonem č. 244/1992 Sb. O posuzování vlivu staveb na životní prostředí byla lokalita Skalka odborně posouzena a následně byla stavebním úřadem shledána jako vhodná pro stavbu skladu. Záložní lokalita zajišťuje bezpečnost provozu jaderných elektráren a nemusí být v budoucnu realizována.

Další metody nakládání s jaderným odpadem

Vědci zkoumají možnosti likvidace odpadu „vyhozením“ do vesmíru opakovaně už od roku 1970. Na tuto možnost, respektive její praktické testování, však nikdy nedošlo. Současný stav raketové techniky ještě zdaleka nedosáhl takové úrovně, aby tyto úvahy bylo možno brát vážně.

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.

tags: #kontejner #pro #jaderny #odpad #konstrukce #a

Oblíbené příspěvky:

• Instalace závěsného koše
• Příroda a děti: pohled Bc. Evy Hudkové
• Udržitelné produkty
• Energie z obnovitelných zdrojů Liberec
• Ekologický Závazek: Podrobný pohled