Ukládání jaderného odpadu: Současné metody a nové přístupy

Bezpečná likvidace jaderného odpadu představuje významný globální problém. Vzniklé radioaktivní odpady je třeba roztřídit a zpracovat tak, aby je bylo možné bezpečně uložit. Tedy bezpečně oddělit od životního prostředí na dostatečně dlouhou dobu, dokud se v důsledku samovolných procesů radioaktivní látky nepromění na látky jiné, stabilní.

Stávající metody zpracování a ukládání

Vzhledem k tomu, že proces vitrifikace a likvidace odpadů je extrémně nákladný, je důležité snížit objem vysoce radioaktivního odpadu na co možná nejnižší mez, aby mohlo být samotnou vitrifikací zpracováno jen nejnutnější množství. Pro snížení nákladů na vysokoúrovňovou vitrifikaci a následné ukládání je výhodné snížení celkového počtu skleněných matric zvýšením hustoty vysokoaktivního odpadu. Do jednoho barelu se vejde větší množství vysoce aktivního odpadu. Pro snížení množství vitrifikovaného (glazovaného) odpadu se oddělí neaktivní a nízkoaktivní části jako hliník, železo a další prvky, které jsou likvidovány jednodušší formou.

Kapalné odpady je nutné zahustit a zpevnit vhodným ztužidlem (cement, bitumen, aluminosilikát, skelná matrice), pevné odpady mohou být lisovány. Podle typu odpadu je zvolen i způsob ztužení. Odpady z provozu jaderných elektráren jsou většinou zpevněny jejich zamícháním do bitumenu a v sudu uloženy v dukovanském úložišti. Institucionální odpady jsou obvykle zabetonovány do sudu o objemu 100 litrů, který je vložen do 216 litrového sudu. Prostor mezi oběma nádobami je vyplněn betonem, sud je uzavřen víkem, natřen protikorozním nátěrem a putuje do úložiště Richard nebo Bratrství.

Vitrifikace

Metoda známá jako „vitrifikace“ se využívá od roku 1996. Z počátku především pro likvidaci jaderných odpadů vzniklých za studené války. Vitrifikace - proces zatavení materiálu do skla. Vitrifikovaný odpad je uložen do sudů o rozměrech zhruba 350×60 cm. Tyto barely jsou převezeny do federálních úložišť, kdy vlivem poločasu rozpadu klesá po tisíce let jejich aktivita.

Bitumenace

Nízkoaktivní odpady jsou odděleny a jako vedlejší produkt likvidovány méně nákladnými metodami. Například jednodušším zalitím do roztaveného asfaltu (bitumenace). Bitumenace - vytvoření směsi odpadního materiálu s kapalnou hmotou, která následně působením vnějších vlivů ztuhne. Nejčastěji se materiály zalévají do železných barelů pro dlouhodobé bezpečné uložení. Bitumenace se většinou provádí pomocí asfaltu, betonu, síry či kamenouhelného dehtu.

Čtěte také: Jak se počítá poplatek za skládku?

Hlubinné úložiště

Za nejbezpečnější způsob zneškodnění radioaktivních odpadů nepřijatelných do přípovrchových úložišť se celosvětově považuje uložení do hlubinného úložiště. Na základě dlouhodobého vývoje byl navržen multibariérový koncept. Jeho základní bariérou je ukládací obalový soubor, další bariérou jsou nepropustné materiály s těsnící a tlumící funkcí (buffer) a třetí bariéru tvoří stabilní horninové prostředí cca 500 metrů pod povrchem země.

Nové technologie: Plazmová filtrace

Jaderní fyzici z Princetnoských laboratoří fyziky plazmatu (PPPL) a Amerického ministerstva energetiky (US DoE) navrhli nový způsob zpracování jaderného odpadu, který využívá centrifugy na plazmové bázi. Tato metoda je založena na plazmové filtraci hmoty, která může doplnit stávající chemické postupy. „Bezpečná likvidace jaderného odpadu je velký problém. Jedním z možných řešení, by mohlo být doplnění stávajících chemických separačních metod o plazmové separační techniky.

Jak celý systém plazmové filtrace funguje? Proces začíná rozprašováním a ionizací nebezpečného odpadu a usměrněním na rotační filtr, takže jednotlivé prvky jsou ovlivňovány elektrickým a magnetickým polem. Filtr pak odděluje od sebe lehčí a těžší prvky pomocí odstředivých a magnetických sil. Lehčí prvky jsou obecně méně radioaktivní než ty těžší a nemusí být následně zeskelněny. Vysoce radioaktivní odpad jde na vitrifikaci a díky snížení objemu se vejde do menšího množství sudů. Nová metoda může najít širší uplatnění než dosud využívané technologie založené na chemické bázi, protože je méně závislá na chemickém složení jaderného odpadu.

Gueroult také poukazuje na to, jak mohou být úspory plazmové techniky významné. „Energetické náklady na ionizaci 1 kg tuhého odpadu jsou pouze 10 dolarů. V této ionizované formě může být odpad separován do těžkých a lehkých složek. Vzhledem k tomu, že je odpad atomizován, probíhá separace pouze na základě atomové hmotnosti prvků, bez ohledu na chemické vlastnosti. Celkové náklady metod na chemické bázi mohou dosahovat až 2000 dolarů na 1 kg vitrifikovaného odpadu. Je nutné provést několik dalších kroků pro dosažení dostatečné čistoty separátu, přesto je zde značný prostor pro snížení konečných nákladů.

Problémy a rizika spojené s ukládáním

Stávající způsoby ukládání vysokoaktivního jaderného odpadu jsou „velice“ nebezpečné, jak upozorňují vědci. Výzkumníci z Univerzity státu Ohio zjistili, že dlouhodobé plány na ukládání radioaktivního odpadu z výroby jaderných zbraní jsou neudržitelné a povedou k uvolňování radioaktivního materiálu do životního prostředí. Většina zemí v současné době nemá žádná zařízení k likvidaci vysokoaktivního jaderného odpadu, z něhož se může radioaktivita uvolňovat až desítky tisíc let.

Čtěte také: Čína a ukládání odpadu

Současné řešení ukládání radioaktivního odpadu z výroby jaderných zbraní spočívá ve smísení odpadu s jinými látkami, čímž vzniká sklo nebo keramika, jež se poté vkládá do kovových kontejnerů, které jsou uloženy hluboko pod zem. „V reálném scénáři bude odpad v podobě skla či keramiky v těsném kontaktu s nerezovými kontejnery,“ říká Guo „Za určitých podmínek pak koroze nerezavějící oceli dosahuje šílených rozměrů.

Situace v České republice a EU

Všechny státy EU by měly do konce roku 2015 představit své plány pro nakládání a uskladnění radioaktivního odpadu podle norem vytvořených v rámci Mezinárodní agentury pro atomovou energii (IAEA, MAAE). Návrh směrnice počítá i s vytvořením společných úložišť, na kterých se může dohodnout více států. Národní plány pro nakládání s jaderným odpadem EK vyhodnotí a bude mít i právo je vetovat.

Česká republika není v odstraňování RAO bez zkušeností. Už od roku 2004 participujeme na plnění příslušné dohody mezi USA a Ruskou federací. V roce 2007 bylo tak použité JP z výzkumného reaktoru LVR-15 v Ústavu jaderného výzkumu (ÚJV) v Řeži u Prahy transportováno k úpravě do přepracovatelského závodu TVEL-Elektrostal v Rusku.

Koncem roku 2010 byl v JETE v Temelíně zprovozněn moderní sklad vyhořelého jaderného paliva. To po vyjmutí z reaktoru chladne v bazénech přímo v reaktorové hale několik let a pak je uskladněno ve speciálních kontejnerech typu Castor. Kapacita úložiště v JETE je propočtena na 152 kontejnerů typu Castor, respektive 1370 tun materiálu, což by mělo stačit zhruba na 30 let provozu.

Uvažuje se i o vybudování centrálního úložiště v několika lokalitách, z nichž se podle SÚRAO jeví jako nejvhodnější lokalita Skalka poblíž města Bystřice nad Pernštejnem. Sklad by měl být suchým kontejnerovým podzemním skladem, v jehož horizontálních podzemních tunelech by byly skladovány kovové kontejnery typu Castor s použitým JP. Doprava skladu bude zajišťována po železnici speciálním vagonem v kontejnerech licencovaných SÚJB pro přepravu a skladování. Pro sklad ve Skalce byl již zpracován podrobný projekt průzkumných geologických i EIA.

Čtěte také: Podmínky pro skládky odpadů dle vyhlášky

tags: #ukládání #jaderného #odpadu #způsoby

Oblíbené příspěvky:

• Životní prostředí: Nejnovější zprávy
• Dárcovství a dobrovolnictví pro FOD
• Autobusové stanoviště Třinec: Historie
• Ekologická likvidace tonerů
• Legislativa o ovzduší v ČR