Logistika radioaktivního odpadu

Této izolace je dosaženo v úložištích, v nichž soustava bariér brání uvolnění nebezpečných látek do okolí.

Jednu skupinu radioaktivních odpadů (RaO) tvoří odpady vznikající v jaderné energetice. Jsou to kapaliny, pomůcky a materiály, které přišly při provozu jaderné elektrárny do kontaktu s radionuklidy a v budoucnu také vyhořelé jaderné palivo. Druhou pak takzvané institucionální odpady, které vznikají ve zdravotnictví, průmyslu, zemědělství či výzkumu. Mohou to být staré měřicí přístroje a radioaktivní zářiče, znečistěné pracovní oděvy, látky, papír, injekční stříkačky atd.

V České republice je několik set původců institucionálních radioaktivních odpadů. RaO se obvykle dělí podle aktivity (a z ní vyplývající míry nebezpečnosti) na přechodné, nízko a středně aktivní a vysokoaktivní odpady. Zneškodnění nízko a středně aktivních a vysoceaktivních odpadů spočívá v jejich úplné izolaci od biosféry v úložištích.

U nízko a středně aktivních odpadů je doba nutné izolace obvykle tři sta až pět set let. Tyto odpady je možné ukládat v povrchových nebo přípovrchových úložištích. Před uložením se kapalné odpady koncentrují a zpevňují, pevné se lisují; všechny se pak uzavírají do bezpečného obalu.

Vyhořelé jaderné palivo nebo jiné vysoce aktivní odpady je však třeba izolovat řádově desetitisíce let. Vyhořelé jaderné palivo je v současné době bezpečně skladováno v tzv. meziskladech (v ČR je to mezisklad v jaderné elektrárně Dukovany). Vzhledem k tomu, že vyhořelé palivo obsahuje prvky schopné uvolnit ještě značné množství energie, může se v budoucnu stát cennou surovinou.

Dlouhodobá strategie českého státu v oblasti zneškodňování vysoce aktivních odpadů je formulována v Koncepci nakládaní s radioaktivními odpady a vyhořelým jaderným palivem. Ta doporučuje jako nejvhodnější variantu pro zneškodnění vysoce aktivních odpadů hlubinné úložiště, zároveň ale doporučuje sledovat i nové technologie. Obsahuje i časový harmonogram přípravy hlubinného úložiště: Výběr dvou vhodných lokalit pro hlubinné úložiště do roku 2015 - výběr finální lokality do roku 2025 - výstavba podzemní laboratoře v lokalitě do roku 2030 - zahájení provozu hlubinného úložiště v roce 2065. Příprava byla zahájena již v roce 1990. Na základě hodnocení archivních geologických informací bylo doporučeno 6 lokalit, na podzim roku 2003 byla provedena letecká geolofyzikální měření na šesti lokalitách, jejichž cílem bylo získat podrobnější data pro budoucí zúžení území lokalit na rozlohu cca 10 km2. Až do konce letošního roku je v nich ale kvůli nesouhlasu obcí další průzkum pozastaven. 18 samospráv z okolí těchto lokalit se ohradilo proti postupu státu.

MEZISKLADY VYHOŘELÉHO JADERNÉHO PALIVA

Umístění radioaktivních odpadů v dočasném úložišti - v meziskladu - má několik výhod. Stále klesající radioaktivita usnadní budoucí manipulaci s odpadem, odpady jsou pod stálou kontrolou a v průběhu skladování je dostatek času na rozmyšlení, co s odpady, objeví-li se modernější a výhodnější metoda na jejich zpracování či využití.

V meziskladu se vyhořelé palivo postupně hromadí a do hlubinného úložiště se pak uloží najednou, což je levnější než dlouhodobé udržování provozu hlubinného úložiště a jeho zaplňování po etapách. Vyhořelé palivo se do meziskladů ukládá na dobu 40 až 50 let. Mezisklady se většinou budují přímo v areálech jaderných elektráren. Existují dva základní typy meziskladů - suché a mokré.

Mokrý způsob - Mokrý způsob skladování je dnes v atomových elektrárnách ve světě nejrozšířenější. Vyhořelé palivo se skladuje vodních bazénech buď přímo u reaktoru, nebo mimo něj. Voda zajišťuje spolehlivý odvod tepla i ochranu obsluhy elektrárny před zářením. Snadná je i vizuální kontrola vyhořelého paliva. Nevýhodou je potřeba stálého chlazení a čištění vody, přičemž vznikají kapalné radioaktivní odpady. Provozní náklady jsou vyšší než u suché metody skladování.

Skladování použitých článků po dobu mnoha let provozu jaderné elektrárny není technickým problémem, tato technologie se používá po desetiletí. V posledních letech došlo téměř ve všech atomových elektrárnách ve světě k rozšíření skladovacích kapacit tím, že se palivové články začaly ukládat do skladovacích bazénů hustěji.

Suché skladování - V řadě jaderných elektráren, včetně jaderných elektráren na území ČR, se používá suché skladování ve stíněných kontejnerech. Tomuto způsobu skladování se dává přednost při delších intervalech skladování. Vyhořelé palivo je ukládáno buď do betonových staveb (sklípků), nebo do betonových či kovových kontejnerů.

Suché skladování má nižší provozní náklady, žádné nebo malé množství korozních produktů a umožňuje snadnou manipulaci a rozšíření skladu. Do suchých skladů se vyhořelé palivo dává po několika letech "odpočinku" a chlazení v bazénu vyhořelého paliva.

V kontejnerech se přepravuje, skladuje i trvale ukládá - K transportu i skladování vyhořelého paliva se v českých jaderných elektrárnách používají speciální dvouúčelové kontejnery. Tyto obalové soubory umožňují, aby v případě potřeby transportu paliva nebylo třeba vyhořelé palivo ze skladovacích kontejnerů překládat do kontejnerů transportních, ale převézt je bez zbytečných časově i technologicky náročných manipulací.

Způsob skladování vyhořelého paliva v kontejnerech umožňuje nejen uložit radioaktivní materiál nevratně v trvalém úložišti, ale také ho eventuálně dále využít pomocí nově vyvinutých technologií. Vyrobeny jsou z tlustostěnné uhlíkaté nebo nerezavějící oceli, z mědi nebo z kombinace mědi a oceli. Existují i projekty kontejnerů z titanu. Podle projektových výpočtů budou kontejnery hermetické po statisíce let. Vyhovět musejí i těm nejtěžším mechanickým, tepelným a vodotěsným testům, jako je např. náraz plně rozjeté lokomotivy nebo pád dopravního letadla.

ÚLOŽIŠTĚ RADIOAKTIVNÍCH ODPADŮ V ČR

Všechna provozovaná úložiště RaO u nás, tj. úložiště v JE Dukovany, Richard u Litoměřic a Bratrství v Jáchymově, byla od roku 2000 svěřena do správy státní organizace Správa úložišť radioaktivních odpadů (SÚRAO); ta převzala odpovědnost za bezpečné ukládání radioaktivního odpadu v ČR.

Nízkoaktivní a středněaktivní radioaktivní odpad z JE Dukovany a JE Temelín jsou předávány k uložení ve zpevněné formě nebo ve schválených obalech. Technologie bitumenace, použitá na úpravu kapalných radioaktivních odpadů, zaručuje dlouhodobou stabilní ochranu proti účinkům radiace a poskytuje 2,5násobnou redukci objemu. Pevné radioaktivní odpady z kontrolovaného pásma jsou tříděny a před konečnou úpravou se lisují do sudů o objemu 200 l. Sudy s předlisovaným odpadem jsou slisovány vysokotlakým lisem, výlisky jsou umístěny do větších sudů (300 až 400 l) a takto ukládány do úložiště. Výsledná redukce objemu je 6násobná.

Vysokoaktivní odpady (vyhořelé palivo) se skladují ve speciálních kontejnerech uložených v meziskladech dříve, než budou uloženy definitivně do hlubinného úložiště. Ročně se do meziskladu ukládají 4 kontejnery s vysokoaktivními odpady. Ve světě se vysokoaktivní odpady upravují takzvanou vitrifikací (převedením na stabilní materiál - sklo).

Při ukládání jaderného odpadu do země platí přísné podmínky. K oddělení radioaktivního odpadu od biosféry se využívají umělé (inženýrské) i přírodní bariéry. Inženýrské bariéry jsou tvořeny vlastní konstrukcí úložiště, způsobem ukládání odpadů do úložiště a dále např. obalem nebo matricí. Přírodní bariérou jsou geologické vlastnosti prostředí. Úložiště nemůže být umístěno např. v zátopové nebo krasové oblasti, v oblastech, kde by jeho přítomnost mohla mít znehodnocující vliv na zásoby podzemních či minerálních vod apod. Příznivými charakteristikami pro umístění jsou nepropustnost podloží, dostatečná vzdálenost od vodních toků nebo ploch a dostatečná vzdálenost od míst trvalého osídlení.

Přednost před úpravou starších důlních děl se dává zbudování hlubinného úložiště nového, a to v neporušeném geologickém prostředí, v oblasti, kde nehrozí vulkanická činnost, zemětřesení, zaplavení mořem nebo zalednění. Dlouhodobým uložením se míní časový úsek srovnatelný s geologickými časovými obdobími v měřítku delším než 10 tis. let, spíše však 40 až 100 tis. let. Všechny práce směřují k tomu, aby byl znemožněn jakýkoli kontakt budoucích pokolení s uloženým materiálem.

Úložiště radioaktivních odpadů Richard se nachází nedaleko Litoměřic, v komplexu bývalého vápencového dolu Richard II. Je jenom malou částí bývalého důlního komplexu, který má více než 40 km chodeb a překopů. Ukládací prostory jsou 70 až 80 m pod povrchem země. Pro vybudování úložiště byly prostory dolu rozšířeny, jejich konečná úprava byla provedena v letech 1960 až 1964, kdy komunikační cesty byly zabezpečeny železobetonovými rámy. Celkový objem zajištěných využívaných prostor je 17 050 m3, kapacita pro ukládání odpadu je asi poloviční, zbytek prostoru tvoří chodby nezbytné pro obsluhu a manipulaci s odpady. K úložišti patří i systém hlubinného a povrchového monitorování okolí.

Od roku 1964 se v úložišti ukládají institucionální odpady. V současné době je zde uloženo více než 24 tis. obalových jednotek. Odpady jsou plněny zpravidla do 200litrových sudů. Některé typy odpadů se umísťují do 100litrových sudů a ty se poté vkládají do sudů o objemu 200 l; prostor mezi oběma sudy se zaplňuje betonem, čímž vzniká okolo sudu s odpadem 5 cm silná ochranná vrstva. Stěna vnějšího sudu je navíc z obou stran pozinkovaná a zvenku ještě natřená asfaltovým lakem. Sudy jsou ukládány do upravených komor, které vznikly při dolování vápence. Po naplnění je komora uzavřena mříží, která umožňuje ventilaci vzduchu. V úložišti je stabilní teplota (10 °C). Podle poznatků vědeckých expertíz v celé lokalitě nehrozí žádné radiační nebezpečí.

SÚRAO bude do úložiště Richard vozit radioaktivní odpad nejméně do roku 2070. Bude uzavřeno až poté, co vznikne nové hlubinné úložiště pro radioaktivní odpad, pro které se hledá vhodná lokalita.

Úložiště Bratrství - Jáchymov je určeno výhradně k umísťování odpadů s přírodními radionuklidy. Je vybudováno v části opuštěných podzemních prostor bývalého uranového dolu Bratrství. Je nepatrnou částí důlního pole, které má rozlohu 9,8 km2 s více než 80 km štol a překopů. Bylo zkolaudováno a uvedeno do provozu v roce 1974. Pro ukládání byla upravená těžní štola a pět přilehlých komor s tím, že těžní štola o délce více než 385 m je obslužnou komunikací. Ani zde nehrozí radiační nebezpečí.

Úložiště Dukovany bylo vybudováno pro zneškodnění nízko a středně aktivních radioaktivních odpadů, které vznikají v jaderné energetice. Je to největší a nejmodernější úložiště RaO u nás a svou konstrukcí i bezpečností odpovídá standardům platným v západoevropských zemích. Leží v areálu JE Dukovany v okrese Třebíč. V provozu je od roku 1995. Celkový objem úložných prostor 55 tis. m3 (více než 180 tis. sudů) je dostatečný k uložení všech nízko a středně aktivních odpadů z obou elektráren, a to i v případě prodloužení jejich plánované životnosti o 10 let.

Úložiště je tvořeno 112 železobetonovými jímkami uspořádanými do dvou dvouřadů po 56 jímkách. Velikost jímky je 5,3 x 5,4 x 17,3 m, což znamená, že při optimálním využití prostoru jímky se do ní vejde cca 1620 sudů o objemu 200 l. Po jeřábové dráze pojíždí portálový jeřáb, obsluhovaný z kabiny stíněné proti účinkům záření. Jeřáb umožňuje manipulovat se sudy určenými k uložení i s betonovými panely, jimiž jsou jímky zakrývány. Poté, co SÚRAO sudy s odpadem převezme, jsou vyskládány na pojízdnou rampu, odkud jsou pomocí jeřábu odvezeny nad ukládací jímku a uloženy na určené místo v ní.

Případnému úniku radionuklidů zabraňuje soustava bariér s dlouhodobou životností - vhodná forma odpadu, stěna sudu, betonová výplň mezi jednotlivými sudy v jímce a vlastní jímka, která je po zaplnění uzavřena a chráněna před pronikáním vlhkosti. Úložiště se samozřejmě nachází v seismicky klidné oblasti a na vhodném geologickém podloží omezujícím pohyb vody.

Úložiště Hostim - Beroun - Podle provedených bezpečnostních studií je radiační riziko pocházející z odpadů v tomto uzavřeném úložišti zanedbatelné. Uzavření úložiště, spočívající v několikanásobném zazdění vstupů, se však v průběhu 80. let projevilo jako nedostatečné proti násilnému vniknutí. Proto bylo v roce 1997 provedeno konečné uzavření úložiště zaplněním všech jeho prostor betonem.

ÚLOŽIŠTĚ RADIOAKTIVNÍCH ODPADŮ V RAKOUSKU

Radioaktivní zbytky zůstávají nejen po energetickém využití uranu, ale všude, kde se radioaktivní látky používají - v medicíně, průmyslu, výzkumu. A tak i v Rakousku, které hlasitě samo sebe označuje za "bez-jaderné", vznikne každoročně 115 t radioaktivního odpadu. Jedná se o nízkoaktivní a středně aktivní odpad, většinou s poločasem rozpadu do stovek let. Tři rakouské experimentální reaktory však vyprodukovaly i vyhořelé jaderné palivo, i když jeho radioaktivita je oproti použitému palivu z energetických reaktorů mnohem nižší.

Odborníci v Rakousku si velmi dobře uvědomují, že tento odpad budou jednou muset trvale uložit. Zatím se ukládá do 200litrových sudů do dvou hal skladu v dolnorakouském Seibersdorfu, jejichž prostory vystačí do roku 2030. Zatím je jich tam něco přes 10 tis., rok co rok jich přibývá 280. Jaký bude jejich konečný osud, není vůbec jasné. Prvním krokem řešení se mají stát dvě nové haly tzv. přepravního meziskladu, kam se mají sudy do zmíněného roku 2030 přestěhovat.

Rakousko by uvítalo vybudování centrálního evropského úložiště pro několik států, kam by ho odvezlo. "Musíme velice pečlivě zvážit, zda budeme budovat trvalé úložiště," informoval sekční šéf ministerstva životního prostředí Günter Liebel. Jinými slovy - konečné úložiště v Rakousku hned tak nevznikne. A to nejde ani tak o náklady, jako spíše o spory o jeho umístění: která obec by ho chtěla mít na svém katastru? Zvlášť když většina rakouských občanů ani netuší, že u nich nějaké radioaktivní odpady existují, o experimentálních reaktorech ani nemluvě. "Rakouská republika každopádně zaručuje bezpečné meziskladování a velice pozorně sledujeme mezinárodní vývoj," dodává Liebel. Günter Hillebrand, šéf Nuclear Engineering Seibersdorf, která má na starosti péči o rakouský atomový odpad, a uklidňuje: "Vše jsme propočítali. Ani při pádu letadla nehrozí překročení limitů, jež by si vynutilo přijmout opatření na ochranu obyvatelstva.&# 34;

KONTEJNERY PRO TRANSPORT A SKLADOVÁNÍ

Výroba zařízení pro skladování vyhořelého jaderného paliva patří ke strategickým oborům společnosti Škoda JS. Ve spolupráci s firmou GNS mbH Essen vyrobila za 10 let přes 260 kontejnerů. Patří k nim kontejnery na vyhořelé jaderné palivo z tvárné litiny typu CASTOR<<440/84 pro českou elektrárenskou společnost ČEZ i pro německý trh, železobetonové kontejnery typu CONSTOR<<<<440/84M pro firmu ČEZ. Podnik uplatňuje i vlastní vývojový potenciál, příkladem je projekt kontejneru VPVR pro transport paliva z výzkumných reaktorů pro společnost ÚJV Řež nebo olověný kontejner Peta 6 pro převoz zářičů.

S použitím materiálů SÚRAO, Škoda JS, ČTK


Vyhořelé palivo z jaderné elektrárny

Tvoří méně než 1 % objemu všech jaderných odpadů na světě, avšak obsahuje přes 90 % veškeré radioaktivity. I když bývá vyhořelé jaderné palivo považováno za odpad, může se stát cenným zdrojem surovin nebo jaderným palivem pro jiný typ jaderné elektrárny. Obě české jaderné elektrárny během celé doby svého provozu vyprodukují celkem cca 3000 t vyhořelého jaderného paliva.

Kazety s vyhořelým jaderným palivem vypadají na první pohled stejně jako kazety s palivem čerstvým. Palivové články pro tlakovodní reaktory jsou totiž pokryty obalem ze slitiny, která je mnohem odolnější než například nerezavějící ocel. V reaktoru palivové články musely vydržet teploty okolo 300 °C a tlak přes 12 MPa; snadno tedy odolají i mnohem mírnějším podmínkám při skladování a další manipulaci. Na konci každého cyklu pro výměnu vyhořelého paliva se vyhořelé palivo z reaktoru vyjme a pod hladinou vody se kanálem převeze do bazénu vyhořelého paliva; ten je v reaktorové hale vedle reaktoru. Tam jsou palivové články pod vodou uloženy asi 3 až 4 roky. Když radioaktivita klesne asi na 50 % původní hodnoty, vloží se články s vyhořelým palivem do speciálních kontejnerů a odvezou se do meziskladu vyhořelého jaderného paliva.


Jaderný odpad z JE Temelín

Aktivní zóna reaktoru VVER 1000 obsahuje 163 palivových kazet, z nichž se každé čtyři roky vymění 41 až 42. Kapacita bazénu vyhořelého paliva je 680 míst pro palivové kazety a 25 míst pro hermetická pouzdra. Vyhořelé palivo je tedy možné v bazénu skladovat po dobu deseti let. V březnu 1997 vláda rozhodla, že nejlepší variantou pro dočasné skladování vyhořelého jaderného paliva v naší republice je výstavba suchých meziskladů v areálech JE Dukovany a JE Temelín. Jaderná elektrárna Temelín bude svůj vlastní sklad potřebovat až po roce 2010.


Jaderný odpad z JE Dukovany

Vyhořelé jaderné palivo z JE Dukovany bylo původně transportováno do meziskladu v areálu JE Jaslovské Bohunice na Slovensku. Odtud mělo být postupně odebíráno na základě mezistátní smlouvy Sovětským svazem. Ruská federace od těchto závazků ustoupila. Po rozdělení Československa se vyhořelé jaderné palivo z Dukovan nacházelo na území cizího státu, proto ČR přistoupila ke zpětnému transportu palivových článků do vlastního meziskladu vybudovaného v areálu jaderné elektrárny Dukovany.

Suchý mezisklad o kapacitě 600 t vyhořelého paliva, který se také nachází v areálu JE Dukovany, tvoří 60 transportních a současně skladovacích kontejnerů typu Castor 440/84 od německého dodavatele GNS Nukem. Kapacita jednoho (10 t vyhořelého jaderného paliva) odpovídá téměř roční produkci jednoho reaktoru VVER 440. Vzhledem k tomu, že tento sklad nebude stačit pro skladování veškerého vyhořelého paliva vyprodukovaného elektrárnou za dobu její životnosti, musí být zprovozněn nový sklad. V něm bude palivo uloženo po dobu maximálně 50 let. Kromě meziskladů v areálech jaderných elektráren se uvažuje i o vybudování skladu mimo ně.

V areálu JE Dukovany se nachází i úložiště pro zneškodnění nízko a středně aktivních RaO.


Transport podle přísných pravidel

Ročně se na celém světě přepravuje na 10 milionů zásilek s radioaktivním obsahem, z toho 10 % přes hranice států. Mezi všemi přepravami nebezpečného materiálu to činí pouhá 3 %, přeprava radioaktivních materiálů spojených s jadernou energetikou pouze 0,25 % a přeprava vysokoaktivního vyhořelého paliva pouze 0,003 %. Přeprava se řídí přísnými národnímu a mezinárodními předpisy, které zaručují vysokou bezpečnost. Předpisy vycházejí z doporučení Mezinárodní agentury pro atomovou energii se sídlem ve Vídni (MAAE) a Mezinárodní komise pro radiační ochranu (ICRP).