Kdybychom mávnutím proutku zrušili naše jaderné elektrárny, dokonce se zpětnou platností, nezbavíme se radioaktivních odpadů. Vznikají vedle energetiky i ve zdravotnictví, zemědělství, průmyslu, potravinářství, výzkumu. V České republice je kolem 120 původců tzv. institucionálních radioaktivních odpadů.
Rozvinuté země postupně ve druhé polovině 20. století pochopily, že zásoby fosilních paliv, tj. uhlí a ropy, jsou omezené a v nepříliš vzdálené budoucnosti se vyčerpají. Začaly využívat jaderné reaktory a koncem století také různé úsporné kampaně a rozvoj techniky obnovitelných zdrojů. Nicméně je jasné, že potávka po energii bude v dohledné době stále stoupat. Výrobu čehokoli provázejí odpady. Jaderná energetika jich produkuje minimum, část jejích odpadů má však velmi nebezpečné vlastnosti. Mnohé radionuklidy, vznikající při štěpení, mají dlouhé poločasy rozpadu (uran235 a uran238 4,47 miliardy let).
Původ radioaktivních odpadů
Pevné odpady s nízkou aktivitou, ale s velkým objemem se lisují, kapalné se zahušťují, chemicky srážejí, resp. odpařují. Značná část je spalitelná – vzniklé plyny se filtrují, filtry jsou zpracovány také jako radioaktivní odpad. Stabilizace a nerozpustnosti se dosahuje zalitím do cementu nebo bitumenu (látka příbuzná asfaltu). Vysokoaktivní odpady se většinou zpevňují zatavením do skla.
Kam ukládáme dnes
Od roku 1964 slouží a do roku 2070 bude sloužit upravený vápencový důl Richard u Litoměřic pro ukládání institucionálního radioaktivního odpadu. Úložiště s nepropustným nadložím i podložím je v hloubce 70 až 90 metrů. Odpady jsou nejprve směstnány do stolitrových sudů, ty se vloží do dvěstělitrových sudů z pozinkovaného plechu a meziprostor se vyplní vysoce pevným betonem. Oba druhy sudů jsou chráněny proti korozi. Hydrogeologický a seismický průzkum, expertizy vnitřní konstrukce a obalových jednotek shodně vylučují vznik radiačního nebezpečí. Mimochodem – do Richarda míří každoročně tradiční exkurze studentů Českého vysokého učení technického.
Co s vyhořelým palivem?
Koncem 70. let minulého století ustoupila většina zemí v čele s USA, alespoň prozatím, od recyklace vyhořelého paliva, tedy od tzv. uzavřeného cyklu. Důvodem nebylo riziko provozu, ale obavy z možného válečného nebo teroristického zneužití plutonia, které je jedním z výsledků recyklace. Proto byla a je věnována maximální pozornost variantě ukládání vyhořelého paliva v nezměněné podobě. Žádný jiný odpad na světě není tak dobře registrován, ošetřován a zabezpečován jako radioaktivní. Autory mýtů o tom, že »si s ním nikde na světě nevědí rady«, je tudíž možno podezírat buď z ignorování běžně dostupných informací, nebo z publikace vědomě zavádějícího tvrzení. Vyhořelé palivo může být po vyjmutí z reaktoru považováno za nebezpečný odpad. Na druhé straně je potenciálně cennou surovinou, protože obsahuje cca 96 % nespotřebovaného uranu a 1 % nově vytvořeného plutonia. Co s ním? První možností je recyklace, přepracování pro další využití v reaktorech. Tyto technologie provozují a rozvíjejí Francie, Velká Británie, Belgie a Japonsko. Přepracování je technicky i finančně velmi náročné. Druhá varianta začíná meziskladem. Když palivová kazeta a vyčerpá svůj energetický potenciál v našich současných jaderných elektrárnách, je vyňata, ale ještě v ní probíhají radioaktivní přeměny a uvolňuje se značné množství tepla. Proto jsou upotřebené kazety chlazeny cca pět let ve vodním bazénu u reaktoru. Pak, když jejich teplota i aktivita poklesne zhruba na polovinu, se mohou převézt v hermetických kontejnerech do meziskladu, kde budou uloženy minimálně 40 let. Poté – a po případné recyklaci – bude výsledný radioaktivní odpad uložen v definitivním podzemním úložišti. Mnoho dobrých důvodů hovoří pro to, aby úložiště vyhořelého paliva bylo v podzemí, pochopitelně ne ledaskde. Geologové, fyzikové a další specialisté se tímto tématem obírají léta z hledisek geomechaniky, geotechniky, stability podzemních dutin, výztuže, větrání, životnosti použitých materiálů atd. Například v Ústavu geoniky Akademie věd ČR se doc. ing. Richard Šňupárek, CSc., zabývá vlivem emitovaného tepla na horninový masiv a návrhem chladicího větrání podzemního skladu.
Bezpečnostní clony
První bariérou proti úniku radioaktivních látek je samotný palivový článek – nerozpustné palivo spočívá v hermeticky odolném kovovém obalu. Odolnost je dána už skutečností, že článek vydržel provoz uvnitř reaktoru. Druhou bariérou je kovový úložný kontejner. Jeho stěny vydrží mechanické namáhání při teplotách až přes tisíc stupňů, pád letadla i ponoření do vody do 200 m. Měření unikajícího záření ukazuje, že budete-li bydlet 400 m od meziskladu – což vám ale ochranka patrně nepovolí – dostanete stejnou dávku jako při celoročním každodenním sledování barevného televizoru, tedy asi 20 mikrosievertů. Z přírodních zdrojů přitom průměrný občan ČR ročně obdrží dávku cca 2400 mikrosievertů. Prostor kolem kontejneru se vyplní přírodním materiálem, který je schopen vázat případné úniky radioaktivních látek. Další pojistkou je samotné stabilní horninové prostředí – a takové umíme vybrat – v němž bude úložiště zanořeno několik set metrů pod povrchem.
Výběr lokality
Správa úložišť jaderných odpadů, organizace Ministerstva průmyslu a obchodu ČR, zahájila vloni geologický průzkum šesti vybraných území. Letecká měření s pomocí vrtulníku, nesoucího měřicí aparaturu po liniích sítě 200 x 500 m zhruba 30 m nad terénem, jsou provázena terénní prací geologů.
Co se děje ve světě
Sněmovna reprezentantů USA a Senát vloni v létě schválily lokalitu Yucca Mountains v Nevadě pro vybudování národního úložiště použitého jaderného paliva. Poměry hlasů byly 306 ku 117 a 60 ku 39. Stavba za 58 miliard dolarů v hloubce asi 350 m má být hotova do roku 2010. Kapacita bude 77 000 tun. V USA je v provozu více než stovka jaderných energetických reaktorů, které navazují na zkušenosti vojenských projektů. Vojenské transuranové odpady (obsahují radionuklidy s vyšším atomovým číslem než uran), produkované již od 40. let, putují od roku 1999 do lokality v Novém Mexiku. Toto hlubinné úložiště, umístěné ve 150 milionů let staré solné formaci, je určeno výhradně pro radioaktivní odpady z »obranného« průmyslu. Použité palivo z jaderných elektráren bude zneškodněno jinak: přímým uložením ve vhodném obalu v úložišti Yucca Mountains nebo snad i transmutací (přeměna dlouhodobých radionuklidu na krátkodobé) za sou časné výroby energie. Zdá se, že je možné využít obou cest.
Přírodní reaktory – přirozený jev
Takové testy ovšem proběhly, ač si je nikdo neobjednal. Před třiceti lety objevili francouzští geologové u obce Oklo v Gabunu starý přírodní jaderný reaktor. Fungoval několik tisíc roků – ovšem před 1,7 miliardy let. K dnešnímu dni bylo v Gabunu nalezeno celkem 17 přírodních jaderných reaktorů. Devět z nich už bylo zcela vytěženo (jako surovina) a pouze reaktor č. 15 je přístupný prohlídkám odborníků a turistů, kteří sem míří z celého světa. Uran těžený v těchto lokalitách má poněkud nižší kvalitu, je totiž částečně spotřebován. V nedotčeném uranu dnes bývá obsah izotopu U-235 roven 0,7202 %. V Gabunu mívá pouze 0,7171 % a byly nalezeny i vzorky s obsahem pouhých 0,44 %. Měření poměrů jednotlivých izotopů neo-dymu dokázalo naprosto spolehlivě, že štěpná reakce je přirozený přírodní jev. Navíc poskytla mimořádně cenné technické poznatky – radionuklidy vzniklé štěpením a stabilní izotopy, produkty jejich rozpadu, se nešířily ze svých reaktorů na větší vzdálenost než několik metrů. Přitom jim v cestě nestály dnešní inženýrské bariéry (odpad v naprosto nerozpustné skelné formě, odolné kontejnery, izolace aj.) běžně uplatněné v projektech úložišť. Například masivem české žuly by se mohly radionuklidy šířit (pokud by pronikly umělými bariérami) rychlostí nejvýše jeden metr za tisíc až deset tisíc let. Správně umístěné radioaktivní odpady tedy neproniknou okolní horninou dále než do několika metrů za desetitisíce let.
Český referenční projekt
Nevelký nadzemní areál poslouží jako základna při budování podzemních prostor a posléze k překládání vyhořelého paliva z transportních do úložných kontejnerů o životnosti 500 až 1000 let. Vnitřní pouzdro úložného čtyřmetrového kontejneru bude z nerezové oceli, vnější silnostěnný asi osmicentimetrový obal z uhlíkaté oceli s antikorozním povlakem. Množství radioaktivních odpadů z obou našich jaderných elektráren je realtivně nízké – za celou jejich životnost by kontejnery zaplnily pouze plochu fotbalového hřiště. Úložná místa budou minimálně 500 m hluboko. Prostor mezi kontejnery a stěnami uložné chodby nebo svislého vrtu (i dnem a stropem) zaplní bentonit, materiál, který spolehlivě váže případně proniknuvší vodu a také pohlcuje případná napětí okolní horniny. Hlubinné úložiště bude v provozu asi 20 let, pak bude veškeré volné podzemí vyplněno jílem a betonem, nadzemní objekty budou demontovány a krajina uvedena do původního stavu. Samozřejmě budou ještě určitou dobu pokračovat fyzikální a chemická měření. Výzkumné a vývojové práce jsou rozplánovány do roku 2050. Z původních 27 lokalit vytipovaných v roce 1991 Českým geologickým ústavem zbývá dnes, po řadě měření a ověřování, pět. Loni byly zahájeny výzkumné práce, na jejichž konci by v roce 2015 měly být vybrány dvě tzv. kandidátní lokality a zařazeny do územního plánu. V jedné z nich pak bude po roce 2030 vybudována podzemní laboratoř, v níž se ještě cca 20 let budou konat experimenty zdokonalující do posledního detailu bezpečnost budoucího úložného systému. Výstavba by měla být zahájena roku 2050 a provoz zahájen r. 2065. Konečnému rozhodnutí budou předcházet početné dílčí kroky vědecké, technické a hlavně jejich projednávání a schvalování na nejrůznějších úrovních, včetně diskuse nejširší veřejnosti.
ÚLOŽIŠTĚ V ČECHÁCH
Úložiště Bratrství v komplexu uranových dolů u Jáchymova bylo uvedeno do provozu v roce 1974 po adaptaci těžní štoly. Pět komor o celkovém objemu 1000 krychlových metrů je určeno výhradně pro desítky druhů kontejnerů na odpad s přírodními radionuklidy. Jejich aktivita je mnohem nižší než dříve vytěžená ruda a než současná aktivita hornin v této oblasti. V okolních zvodnělých horninách je vybudován drenážní systém, zachycené vody se průběžně monitorují, stejně jako celé úložiště i s okolím. Richard a Bratrství jsou pod dozorem Českého báňského úřadu V areálu elektrárny Dukovany funguje od roku 1995 mezisklad sloužící ke zneškodnění nízko a středně aktivních odpadů z jaderné energetiky. Sto dvanáct železobetonových jímek pojme více než 180 tisíc dvěstělitrových sudů. Kdybychom tyto sudy narovnali za sebou, táhla by se jejich řada z Prahy až do Českých Budějovic. Jímka je po naplnění zalita betonem, překryta silnostěnným polyetylenem a zakryta silnou železobetonovou deskou. Přestože vzhledem k poloze na povrchu nehrozí průnik podzemní vody, je úložiště opatřeno drenážními systémy. V Dukovanech se budou ukládat také nízko a středně aktivní odpady z Temelína. Kapacita vystačí i pro případ prodloužení provozu obou elektráren na 40 let.
PRONIKAVOST ZÁŘENÍ
alfa – pohlcení
dva protony a dva neutrony – papír, pokožka (jádro atomu helia)
beta – pohlcení
proud elektronů nebo pozitronů – alobal
gama – pohlcení
elektromagnetické vlnění – silná vrstva olova, betonu, horniny
