KAPALNÉ RADIOAKTIVNÍ ODPADY V jaderné energetice vznikají i za normálního provozu kapalné radioaktivní odpady. Ty jsou shromažďovány v uzavřeném systému speciální kanalizace a jsou zpracovávány zahušťováním (odpařováním) na tzv. koncentrát. Koncentrát je nasycený alkalický roztok. Může obsahovat až...
KAPALNÉ RADIOAKTIVNÍ ODPADY
V jaderné energetice vznikají i za normálního provozu kapalné radioaktivní odpady. Ty jsou shromažďovány v uzavřeném systému speciální kanalizace a jsou zpracovávány zahušťováním (odpařováním) na tzv. koncentrát.
Koncentrát je nasycený alkalický roztok. Může obsahovat až 200 g/l odpadních solí, převážně alkalických boritanů a dusičnanů. Smyslem úpravy kapalných radioaktivních koncentrátů je jejich převedení do formy vhodné k trvalému uložení. Tato forma musí mít pevné skupenství. Proto hovoříme o zpevňování či solidifikaci.
Pro tento účel se v případě odpadů z jaderné energetiky užívají dvě technologie: cementace a bitumenace. V budoucnu lze očekávat i vyšší zapojení technologie vitrifikace, dosud užívané pouze pro solidifikaci vysoce aktivních odpadů ze závodů na přepracování použitého paliva.
TŘI TECHNOLOGIE
Cementace je relativně nejjednodušší technologií. Je založena na chemické reakci vody a minerálních složek slínku, obsaženého v cementech. Tato reakce se nazývá hydratace. Voda je pak chemicky vázána ve výsledném produktu - cementovém kameni, který má i jistou fixační schopnost pro radionuklidy obsažené v odpadní kapalině. Je zřejmé, že hmotnostní poměr vody ku cementu (tzv. hydraulický modul) není neomezený a pro kvalitní produkt bývá maximálně okolo 0,4. Z toho plyne, že výsledný objem odpadů při tomto procesu významně roste.
Další nevýhodou je i poměrně vyšší vyluhovatelnost, tzn. uvolňování fixovaných složek z produktu při styku s vodou. Tato metoda je dnes rozšířená i v oblasti nebezpečných neaktivních odpadů.
Bitumenace spočívá v zafixování kontaminovaných solí do matrice vzdorující vodě, to jest do bitumenu (asfaltu). Při bitumenaci kapalných odpadů se v průběhu procesu, který probíhá při teplotách nad 120 0C, voda zcela odpařuje a obsažené soli jsou homogenizovány s asfaltem. Objem produktu, obsahujícího nejvýše 1 % vody, je proto poloviční oproti objemu neupraveného odpadu. Nevýhodou je nutnost eliminace exotermních dějů, které by mohly vést k hoření.
Vitrifikace používá jako výslednou matrici skelný skelet. Proces tavení se sklotvornými přísadami probíhá při teplotách okolo 1000 0C. Výsledkem je produkt s velmi nízkou vyluhovatelností při vynikající objemové redukci procesu. Mezi nevýhody patří nároky na zneškodňování plynných exhalací a vyšší energetická náročnost.
ČESKÉ ELEKTRÁRNY
V jaderných elektrárnách ČR je základní technologií pro úpravu kapalných radioaktivních odpadů bitumenace. Byla zvolena z toho důvodu, že produkt má 4x nižší objem než odpad solidifikovaný cementací. Náklady na uložení radioaktivních odpadů jsou totiž velmi vysoké. Představují v současnosti okolo 16 tisíc Kč na jeden 200 l sud.
Hlavním zařízením je filmová rotorová odparka. Konstrukčně jde o vertikální válec s duplikátorovým pláštěm pro otop parou. V ose je uložena hřídel s kyvnými lopatkami, které se v radiálním směru téměř dotýkají vnitřního povrchu vytápěného pláště. Do horní části odparky je tangenciálně nastřikován asfalt a kapalný koncentrát. Úkolem lopatek je při otáčení rotoru (300 otáček/min.) roztírat směs po vnitřním povrchu tak, aby vznikla tenká vrstva. Na ní dochází k intenzivnímu odpařování vody a zbylé soli jsou míseny s asfaltem.
Odvodněná směs - bitumenový produkt, která obsahuje cca 40 % hm. solí, stéká po stěně odparky. Pokračuje dále vytápěným potrubím do sudů, v nichž je automaticky víčkována a pak expedována na úložiště. Odpařovací mohutnost odparky je 240 litrů/hodinu v Dukovanech a 180 litrů/hodinu v Temelíně. Vzhledem k tomu, že mírná radioaktivita kapalného koncentrátu (zhruba 106 Bq/l) nemá významný vliv na technologický postup, je i tato metoda dobře využitelná pro solidifikaci nebezpečných neaktivních odpadů.
JAROSLAV KULOVANÝ,
vedoucí odboru likvidace odpadů
Jaderné elektrárny Dukovany
FOTO AUTOR
