Odpady, elektrárny a radioaktivita PODTITULEK: Nové postupy a technologie Když se řekne radioaktivita, mnohé z nás to zamrazí. Často si totiž vůbec neuvědomujeme, že nás radioaktivita provází po celý život a je zcela přirozeným jevem. S trochou nadsázky můžeme říci, že je i podmínkou života....
Odpady, elektrárny a radioaktivita
PODTITULEK: Nové postupy a technologie
Když se řekne radioaktivita, mnohé z nás to zamrazí. Často si totiž vůbec neuvědomujeme, že nás radioaktivita provází po celý život a je zcela přirozeným jevem. S trochou nadsázky můžeme říci, že je i podmínkou života.
Vesmír, Země ani život by na naší planetě nemohly vzniknout a existovat bez síly skryté ve hmotě, která se uvolňuje právě formou jaderných reakcí. Ať už jde o protonovou syntézu chladnějších hvězd (Slunce), syntézu větších jader či mononukleární reakce probíhající běžně i na Zemi.
Vývoj techniky při výrobě elektřiny spěje k tomu, že provozování zdrojů energie musí být nejen bezpečné, spolehlivé a cenově přijatelné, ale i akceptovatelné z hlediska působení na životní prostředí. Málokdo tuší, jak ve skutečnosti vypadá takovéto srovnání vlivů různých druhů elektráren z hlediska tvorby odpadů a výpustí.
Srovnání
Porovnejme proto vzájemně tři různé elektrárny stejného výkonu 1000 MW, s roční výrobou 6,6 TWh. Tyto elektrárny odpovídají produkcí jednomu bloku Temelína na sto procentech výkonu. Srovnání je uvedeno v tab. 1.
Zdá se, že jaderné elektrárny, které si v mnohých parametrech vedou výtečně, prohrávají na celé čáře v oblasti vypouštěné radioaktivity. Jenže není becquerel jako becquerel. Tyto jednotky totiž vyjadřují pouze počet radioaktivních rozpadů za jednu sekundu bez ohledu na poločasy rozpadu, energii vzniklého záření a jeho biologické účinky. Srovnejme proto skutečné radiačně-biologické účinky výpustí různých elektráren stejného výkonu (1000 MW) za rok (tab. 2).
Z uvedeného přehledu vyplývá, že radioaktivní výpusti jaderných elektráren na tom nejsou ve srovnání s jinými zdroji tak zle. Ale co odpady z klasických zdrojů versus radioaktivní odpady jaderných elektráren? Tady je situace poněkud složitější. Těžiště problému totiž spočívá ve vysoce aktivních odpadech, které vznikají úpravou použitého paliva. Při dnešních poznatcích techniky se v jaderné energetice striktně uplatňuje princip minimalizace tvorby vysoce radioaktivních odpadů.
K tomu se používá různých metod. Z těch, které se začínají běžně využívat, je nejzajímavější nasazení "dlouhodobého paliva". To má stejné rozměry, ale možnost vyššího vyhoření. V praxi to znamená, že v reaktoru zůstává místo dřívějších tří let až šest roků. Objem nepotřebného použitého paliva je pak poloviční. Dochází i ke snížení měrných nákladů na jeho výrobu a transport. Efektu se dosahuje vyhořívajícími absorbátory a jinými technickými opatřeními.
Vývoj
Při dnešním stavu techniky se situace v oblasti nakládání s použitým palivem vyvíjí pozitivním směrem. V některých zemích se upouští od dlouhodobého skladování paliva a přistupuje se k jeho přepracování (recyklaci). Původní objem paliva je totiž až dvacetkrát vyšší než objem výsledného odpadu. Získaný uran a vzniklé plutonium se znovu používají a nevyužitelný odpad je vitrifikován (upraven do skelné hmoty, která odolává loužení při nechtěném styku s vodou).
Objem těchto odpadů je skutečně velmi malý. Technický rozvoj zaznamenal v oblasti recyklace použitého paliva takový pokrok, že objem vitrifikovaného odpadu připadající na jednotku vyrobené energie je dnes 6x nižší, než byl před dvaceti lety. Veškerá roční produkce vysoce aktivních odpadů ve všech 438 blocích jaderných elektráren na světě by dnes v případě plného nasazení moderních recyklačních technologií představovala pouhých 1000 m3. Toto množství se dá přirovnat k objemu krychle o straně 10 m.
Ale recyklace není jediným postupem zneškodňování použitého paliva. Pracuje se i na vývoji reaktorů řízených urychlovačem, které by měly transmutovat, čili přeměňovat dlouhodobé radionuklidy obsažené v palivu na radionuklidy s kratší dobou života.
Transmutace, jejíž podstata je fyzikálně prověřena, by měla v příštích desetiletích znamenat revoluční zvrat v jaderné technice. Nejen tím, že radioaktivní odpady pak sníží svůj poločas rozpadu. Reaktory budou navíc mimořádně bezpečné (podkritické). Udrží reakci jen při dodávání urychlených částic urychlovačem-akcelerátorem, a současně vyrobí i elektřinu. Jinými slovy -v případě poruchy se reakce nemůže udržet v chodu.
Úložiště
Zneškodňování dlouhodobých radioaktivních odpadů s vysokou radioaktivitou má teprve krátkou historii. Prvé úložiště, které dostalo k trvalému ukládání takovýchto odpadů licenci, byl tzv. WIPP. Je to hlubinné úložiště umístěné v solné formaci v Novém Mexiku nedaleko města Carlsbad. Je v provozu třetí rok a slouží k ukládání vojenských odpadů. Ve světě je v provozu také asi sto úložišť na nízko aktivní (resp. i středně aktivní) odpady a dalších třicet je ve výstavbě. Zda se bude lidstvo ubírat cestou ukládání dlouhodobých vysoce radioaktivních odpadů, či je bude nejprve transmutovat, to ukáže několik příštích desetiletí. Důležité však je, že jsou možné obě metody.
Co říci na závěr? Dovolil bych si srovnat radioaktivní odpady s jinými nebezpečnými odpady. Mnohdy totiž zapomínáme na to, že se radioaktivní odpady stávají časem díky probíhajícímu rozpadu stále méně a méně nebezpečnými. Pokles jejich aktivity se dá velmi přesně předvídat. Lze proto přijímat i opatření k trvalému zajištění bezpečnosti skladování či uložení.
U mnohých jiných nebezpečných odpadů tomu tak není. Při nakládání s radioaktivními odpady proto není na místě mrazení a strach, ale pouze předem známá míra opatrnosti potřebná k bezpečné práci.
Jaroslav Kulovaný,
Jaderná elektrárna Dukovany
FOTO ARCHÍV
Tab. 1 Porovnání elektráren z hlediska odpadů
Parametr Uhelná elektrárna El. na těžký olej Jaderná elektrárna
Spotřeba paliva 2 520 000 tun 1 520 000 tun 27,2 tun
Spotřeba kyslíku 6 500 000 tun 4 800 000 tun 0
Výpusti oxidu uhličitého 7 800 000 tun 4 700 000 tun 0
Výpusti oxidu siřičitého 39 800 tun 91 000 tun 0
Výpusti oxidů dusíku 9450 tun 6400 tun 0
Výpusti prach. částic 6000 tun 1650 tun 0
Pevné průmyslové 446 000 tun 58 m3 13,5 m3 (vysoce aktivní)
odpady 493 m3 (nízko aktivní)
Aktivita výpustí 0,8-220 GBq 0,04 GBq 400 000 GBq
Tab. 2. Radiačně biologické účinky různých elektráren
Elektrárna Kolektivní efektivní dávka
způsobená výpustmi (mikrosieverty)
Uhelná (černé uhlí) 7-110
Uhelná (hnědé uhlí) 2-80
Jaderná 1-10
Geotermální Neuseeland-145 MW 1000
