Budoucnost jaderných odpadů

Hlasování skončilo výsledkem 306 ku 117 ve prospěch úložiště. V červenci lokalitu v hoře Yucca schválil i senát poměrem hlasů 60 ke 39. Následně, 23. července, podepsal prezident Bush "House Joint Resolution 87", kterou eliminoval negativní stanoviska nevadských politiků. Realizaci projektu již tedy nestojí v cestě žádné nepřekonatelné překážky.

Vysoce nebezpečné odpady

Stinnou stránkou jakékoliv výroby je tvorba odpadů. V jaderné energetice je naštěstí produkce odpadů nízká. Jejich část však vykazuje velmi nebezpečné vlastnosti. Jde o vysoce radioaktivní odpady (HLW-high level waste) vzniklé např. úpravou použitého jaderného paliva. Samotná radioaktivita není jedinou nežádoucí vlastností takových látek. Pokud by radionuklidy brzy vymřely, nebyl by to problém. Mnohé radionuklidy, vznikající při štěpení, však mají dlouhé poločasy rozpadu.

Ne náhodou se na ukládání HLW chystají právě v USA. V této zemi je totiž v provozu více než stovka jaderných energetických reaktorů, které navazují na zkušenosti vojenských projektů. Vojenské transuranové odpady ("TRU"-obsahují radionuklidy s vyšším atomovým číslem než uran), tvořené již od 40. let, byly z velké části vyřešeny v roce 1999, kdy bylo zprovozněno hlubinné úložiště WIPP v Novém Mexiku. Toto úložiště, umístěné ve 150 milionů let staré solné formaci, je určeno výhradně pro radioaktivní odpady z "obranného" průmyslu.

Palivo z elektráren

Použité palivo z jaderných elektráren bude zneškodněno jinak: přímým uložením ve vhodném obalu v úložišti Yucca Mountain nebo snad i transmutací (přeměna dlouhodobých radionuklidů na krátkodobé) za současné výroby energie. Zdá se, že je možno využít obou cest.

Ve světě se proto začínají aplikovat jednoduché transmutační technologie, které umožní "vypálit" podstatnou část nežádoucích radionuklidů v palivu. Patří k nim používání směsného paliva (MOX), které obsahuje i plutonium. Vědci kdysi vypočetli, že současné zásoby uranu postačují lidstvu na pouhých sedmdesát let. Budeme-li však využívat efektivních jaderných reakcí, vystačí uvolněná energie až na tisíc let. Objem vysoce radioaktivních odpadů se přitom výrazně sníží.

To je pro jadernou techniku veliká výzva. Vývoj nových zařízení proto směřuje k vysokoteplotním reaktorům, k tříštivým a jiným reakcím. V Indii např. začali stavět 500 MW prototyp rychlého množivého reaktoru (PFBR), který bude odrazovým můstkem pro využívání značných indických zdrojů thoria ve zcela novém komerčním jaderném cyklu. Velmi pokrokové reaktory PBMR (Pebble bed modular reactor) se chystají stavět i v Jihoafrické republice.

V budoucnu snad také nalezneme nové způsoby těžby jaderných materiálů. Např. z mořské vody nebo z nevzhledných hald popílku. V nových jaderných reakcích bude smysluplně využit i tolik kritizovaný "odpadní" (ochuzený) uran, který se dnes používá při výrobě bomb.

Národní úložiště

Ale vraťme se přímo k jaderným odpadům. Při volbě jakékoliv jaderné technologie vždy vznikne určité množství "HLW". S pokrokem techniky se bude jejich množství každoročně zmenšovat, ale nikdy nebude nulové. Všechny jaderné elektrárny světa dnes za rok dohromady vyprodukují množství HLW odpovídající objemu krychle o stěně pouhých 10 m. Samozřejmě: po důsledné recyklaci plutonia a zbylého uranu v novém palivu a úpravě zbytků vitrifikací (do skelného produktu).

Určité množství vysoce aktivních odpadů bude stále nutno ukládat.

Z tohoto důvodu pracují američtí vědci i na projektu hlubinného (konečného) úložiště pro vysoce radioaktivní odpady z jaderných elektráren. Jejich technické úsilí bylo korunováno i úspěchy v legislativní rovině. Úložiště Yucca Mountain by mělo být postaveno do roku 2010 nákladem 58 miliard dolarů, v hloubce asi 350 m. Jeho kapacita bude 77 000 tun.

(Pozn.: odborníci by měli ve svém slovníku striktně odlišovat trvalé úložiště a dočasný sklad. Matoucí termíny jako "definitivní sklad radioaktivních odpadů", které se občas objevují v technické literatuře, by se neměly používat.)

Pro objektivnost by bylo vhodné přiznat, že úložiště má i četné odpůrce. Zejména mezi nevadskými politiky a obyvateli. Patří mezi ně především senátor Harry Reid, ale i sám guvernér Kenny Guinn. Mají připomínky k možné seismicitě lokality (nedaleko bylo letos detekováno slabé zemětřesení a v oblasti bylo nalezeno sedm vyhaslých sopek), k bezpečnosti transportů přes hustě obydlená území, údajné blízkosti Las Vegas (úložiště bude umístěno 144 km severozápadně od tohoto města) a k možnosti kontaminace podzemních vod.

Domnívají se, že daleko vhodnější a bezpečnější by bylo postavit úložiště někde jinde. Nejlépe v jiném státě. Jedním z jejich argumentů byl i názor, že nikdo neví, co se s odpady může stát po mnoha letech, protože experimenty prováděné desítky let nemohou plně nahradit testy, které by probíhaly tisíce let.

Přírodní reaktory

Je zajímavé, že i takovéto testy byly ve skutečnosti provedeny. Postarala se nám o ně sama příroda. Francouzští geologové objevili v roce 1973 v africkém Gabunu, u obce Oklo, starý přírodní jaderný reaktor, který byl před 1,7 mild. let v provozu několik tisíc roků. Tento reaktor kdysi vyrobil energii odpovídající třem letům plného výkonu všech čtyř bloků JE Dukovany. 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 k prohlídkám. Uran, těžený v lokalitách přírodních fosilních reaktorů, má mírně horší 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 %.

Přes zjištěná fakta chtěli vědci získat další přesvědčivé důkazy o tom, že gabunské reaktory skutečně fungovaly. Podařilo se jim to pomocí izotopů neodymu. Neodym má celkem sedm stabilních izotopů, které se prakticky nerozkládají. V přírodě se vyskytují v jiném poměru než v produktu štěpení. A právě poměr těchto izotopů nalezený v Oklo potvrdil původ ve štěpné reakci.

Jaký přínos má objev gabunských reaktorů pro budoucnost? Potvrzuje, že se štěpná reakce dá označit za znovu objevený přirozený jev. A hlavně - jde o jedinečný studijní materiál použitelný při projektech úložišť radioaktivních odpadů. V Oklo bylo totiž zjištěno, že se radionuklidy vzniklé štěpením a stabilní izotopy, produkty jejich rozpadu, 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...) běžně uplatněné v projektech úložišť.

Retence geologického prostředí je totiž sama o sobě účinnou bariérou, která vytváří bezpečnost úložišť. Žádný modelový výpočet nikdy nenahradí nesmírně cenný experiment, který nám příroda dovolila odhalit. Experiment dokladující možnost bezpečného uložení vysoce aktivních látek. Myslím, že kdo viděl náročné testy, kterými se prokazuje bezpečnost uložení radioaktivních odpadů (v povrchových i hlubinných laboratořích) a měl možnost se seznámit s bezpečnostními rozbory zamýšlených hlubinných úložišť, může považovat konec palivového cyklu za vyřešený.

Sám jsem měl před několika lety příležitost navštívit jednu z podzemních výzkumných laboratoří na americkém kontinentě, označovanou jako URL (Underground research laboratory). Výzkum vycházel z testů na podzemním modelovém úložišti. Mimo tlaky v masivech se zde měří odolnost horniny vůči tepelnému namáhání, rychlost difúze v hornině, korozní rychlost kontejnerů, rozpustnost keramického nebo skelného odpadu... K dosažení vyšších rychlostí sledovaných dějů se používá zvýšených tlaků, teplot a dalších zásahů. Fyzikální děje pak dosáhnou měřitelné rychlosti, která je použitelná pro bezpečnostní výpočty. Pokud by byl nerozpustný odpad zcela rozpuštěn, neprokorodovatelný kontejner by zcela zkorodoval a do suchého úložiště by se dostala voda i přes izolační bariéru, za dobu svého života by významné množství radionuklidů prošlo zřejmě jen pár metrů. Podobně jako v Oklo. Hydrologický model různých lokalit se značně liší. Velmi rozdílné vlastnosti mají i různé horniny. Nevadský tuf, sůl v Novém Mexiku nebo švédská žula proto vždy vyžadují individuální posouzení.

Chceme-li však uvěřit možnosti bezpečného ukládání radionuklidů v české žule, bude nás možná jeden specifický údaj zajímat. Jedním metrem kvalitní žuly neprojdou radionuklidy dříve než za tisíc až deset tisíc let. Znamená to, že správně umístěné radioaktivní odpady neohrožují okolní horniny více než do vzdálenosti několika metrů. Bezpečné ukládání vysoce radioaktivních odpadů by tedy bylo možné i v našich podmínkách.

Jaroslav Kulovaný,

Jaderná elektrárna Dukovany