RADIOAKTIVNÍ ODPAD

Jak se likviduje radioaktivní odpad

Radioaktivními odpady rozumíme ty odpady, které mají radioaktivní vlastnosti, a nevíme, co s nimi. Kromě odpadů z energetiky se jedná například o dekontaminační prostředky, vysloužilé pracovní pomůcky, kontaminované kapaliny, vyřazené přístroje a v neposlední řadě i vybavení jaderných elektráren.

Zatímco odpady z energetiky jsou vesměs stejného charakteru, ostatní radioaktivní odpad, který vzniká v tzv. institucionální sféře (výzkum, zdravotnictví nebo průmysl) je vpravdě velmi rozmanitý. Nakládáním s většinou těchto institucionálních radioaktivních odpadů se v České republice zabývá Ústav jaderného výzkumu Řež, který je také největším původcem tohoto druhu odpadu v ČR (až 60 %).

Jak se rozdělují radioaktivní odpady

Předně se tyto odpady dělí na pevné, kapalné a speciální.

1. Nízkoaktivní - obvykle zbytky málo kontaminovaných materiálů

Nízkoaktivní odpady tvoří asi 90 % veškerých radioaktivních odpadů. Jedná se o zbytky
z radioaktivních provozů, jako jsou drtě, kovy, papírové a plastikové obaly, nářadí a ochranné oděvy tvoří objemově značnou část radioaktivních odpadů jako celku. Tyto látky lze ukládat do povrchových úložišť. Spalitelná část těchto odpadů bývá před uložením zpopelněna. Poločas rozpadu nízkoaktivních odpadů je zhruba 30 let.

2. Středně aktivní - více kontaminované materiály

Tento odpad nemůže být zařazen do kategorie nízkoaktivního odpadu, ale zároveň nevyžaduje speciální zacházení jako vysokoaktivní odpad. Při manipulaci a přepravě středně aktivního odpadu je nutné stínění, ale uvolňované teplo je malé. Jedná se o servisní materiály, jako jsou povlaky paliva, konstrukční materiály palivových souborů, nečistoty ve formě kalů, náplně kolon chemické úpravy chladiv, moderátorů, ale i zařízení na úpravu vyhořelého paliva. Některé z těchto odpadů vyžadují trvalé uložení v hlubinném geologickém úložišti, v ostatních případech je možné použít úložiště povrchového typu.

3. Vysoce aktivní - například vyhořelé jaderné palivo či zbytky po jeho přepracování

Tento odpad uvolňuje značné množství tepla - vyžaduje chlazení a stínění. Více než 90 % tohoto druhu odpadu tvoří vyhořelé palivové články z jaderných elektráren. Zásadním nebezpečím vysoce aktivních odpadů je velká koncentrace radioaktivních a extrémně dlouhodobých radionuklidů, s poločasem rozpadu sto tisíc i více let. Odborníci uvádějí, že nejnebezpečnější doba je prvních zhruba 300 let.Ze všech radioaktivních odpadů představují vysoce aktivní odpady nejmenší množství co do objemu, ale obsahují 90 % veškeré radioaktivity. Bez zajímavosti není ani to, že i radioaktivní odpady se třídí. Více o tom ZDE.

Předpokládané světové zásoby štěpných zdrojů mohou vydržet i tisíce let, tvrdí geologové. Případné fúzní zdroje jsou takřka nevyčerpatelné.

V ČR se aktuálně musíme zbavit kolem 9000 tun vysoce aktivního odpadu a vyhořelých paliv. SÚRAO má v ČR tři úložiště radioaktivního odpadu. Bratrství, úložiště Richard u Litoměřic a úložiště v areálu jaderné elektrárny Dukovany.

Problematika radioaktivních odpadů

První opravdu trvalé úložiště radioaktivního odpadu v Evropě se buduje u finské elektrárny Olkiluoto na jihozápadním pobřeží. Odpad by se zde měl začít skladovat v hloubce přes 500 m v žulovém masivu. A to od roku 2025. Od roku 1983 se kutá v Nevadě úložiště v Yucca Mountain. Sem se měl začít odpad navážet kolem roku 2020. Ale nebude. Obamova administrativa toto úložiště zatrhla kvůli nestabilnímu podloží. Vynalézavé Švédy napadlo ukládat radioaktivní odpad v žule na dně Baltského moře. Naopak zjemnělí Francouzi dávají přednost jílovým vrstvám u vesnice Bure u Nancy. Švýcarsko zvažuje vykopat kobky pro radioaktivní odpad severozápadně od kantonu Curych a podobně jako francouzští specialisté i ti jejich doporučují jíl. Čína se chystá vyvážet svůj odpad do pouště Gobi. A sousední Německo chce rozhodnout o tom, kam své radioaktivní odpady zakope, do roku 2031. Nicméně jako první vydali stavební povolení k vybudování trvalého podzemního úložiště jaderného odpadu právě ve ve Finsku. Tam už se přešlo od plánů a handrkování k výstavbě a Finsko je tak lídrem v know-how ukládání jaderných odpadů-

Podle agentury Reuters je jedno z nejnebezpečnějších úložišť jaderného odpadu zřízeno v bývalém Sovětském svazu. Jde o území mezi Uzbekistánem, Tádžikistánem a Kyrgyzstánem. Typicky „po rusku“ mizerně zbudované úložiště obsahuje radioaktivní odpady pocházející z tajných vojenských projektů. K první havárii zde došlo zřejmě v roce 1958, kdy voda z protržené přehrady s sebou strhla část radioaktivních odpadů. Radioaktivita pronikla na pole, do vodních toků. Zhoubná onemocnění v této oblasti prý dvojnásobně převyšovala okolní průměr. Pro zpevnění tohoto rizikového úložiště je podle expertů třeba něco kolem 30 milionů Eur. Další dědictví země, ze které nikdy nevzešlo nic dobrého.

Radioaktivní odpady v České republice

V České republice jsou v současnosti (2024) v provozu tři úložiště nízko a středně aktivních odpadů. Jedno se nachází v bývalém vápencovém dole u Litoměřic je to úložiště Richard. Druhé v uranovém dole u Jáchymova Bratrství. A poslední se nachází v jaderné elektrárně Dukovany. Úložiště Hostim nedaleko Berouna je již uzavřeno (zahájilo provoz již v roce 1959). Více na stránkách SÚRAO.

Odpady jsou do těchto úložišť ukládány podle původu a aktivity. A obce, v jejichž katastru se nacházejí, dostávají kompenzaci. Paušální příspěvek je 4 000 000 korun ročně. A pak za každý další metr krychlový uložených odpadů 10 000 Kč za rok. V roce 2024 vydalo MŽP povolení k provedení pokusných vrtů v lokalitách Janoh u jihočeského Temelína, Horka na Třebíčsku a Březovský potok na Klatovsku.

V České republice zodpovídá za skladování radioaktivních odpadů stát prostřednictvím SÚRAO (Správa úložišť radioaktivních odpadů). Peníze získává jednak od státu formou dotací, a jednak od původců jaderného odpadu. SÚRAO zajištuje rozbor vod z hydrogeologických vrtů z povrchových vod a studní.

V České republice se v současnosti počítá s umístěním zhruba 9,5 tisíce tun použitého paliva a kolem 4,5 tisíce kubíků ostatních druhů radioaktivních odpadů, jako jsou odpady z vyřazování jaderných elektráren. Předpokládá se, že celkové náklady na demontáž odstavených elektráren a další výdaje za provoz jaderné energetiky budou stát celkem na 559 miliard korun. To je více, než cena za dva nové dukovanské bloky, a samozřejmě více, než se předpokládalo. Náklady rostou kvůli inflaci, ale hlavně proto, že jaderných elektráren má být více. Mělo by být provozuschopné v roce 2050.

Dvě jaderné elektrárny – temelínská a dukovanská – dokážou při plném provozu pokrýt téměř polovinu roční spotřeby ČR.

Ale jaderné odpady nepocházejí jen z elektráren. Obohacené jaderné odpady vznikají i ve výzkumu, potažmo ve zdravotnictví. Na přelomu roku 2013 byly z ČR do Ruska vyvezeny stovky kilogramů vyhořelého jaderného paliva z Centra výzkumu Řež. Pro účely technologického využití, například v jaderné pumě, by bylo třeba koncentraci štěpitelného izotopu zvýšit na nějakých 95 %. Ve výzkumu se používá palivo s obohacením max. 90 %. Jen pro zajímavost, v energetických reaktorech se používá palivo s obohacením max. 5%.

Do roku 2015 měly státy sdružené v EU předložit národní plány pro nakládání s jaderným odpadem. A zejména, jak mají v úmyslu ukládat vyhořelé palivo. Sama EU považuje za nejúčelnější tzv. hlubinná úložiště.

Radioaktivní odpady ve světě

K 1. únoru 2019 bylo ve 30 státech světa podle statistik WNA (World Nuclear Association – Světová jaderná asociace) v provozu 445 jaderných reaktorů s celkovou instalovanou kapacitou 395 657 MWe. Ve výstavbě je jich 57 ve 17 zemích. Plánuje se výstavba 126 reaktorů. Celkem se ve světě předběžně uvažuje o vybudování dalších 383 reaktorů, jejichž instalovaný výkon by měl dosáhnout asi 439 572 MW. Rozmístění jaderných reaktorů v Evropě ZDE.

Jaderné energetice se brání Rakousko, Španělsko, Portugalsko a Dánsko. Tyto podlé země jsou výhradně proti výrobě elektřiny v jaderných elektrárnách. V Polsku v roce 2015 vypsali tendr na výstavbu vůbec první jaderné elektrárny. Naopak nejaktivnějším jaderným energetikem je zřejmě Litva, která vyrábí z jádra nejvíce energie na světě.

Nejvíce jaderných zdrojů funguje v USA (98), ve Francii (58), Číně (45), Japonsku (37), Rusku (35), Jižní Koreji (23), Indii (22), Kanadě (19) a Ukrajině a Velké Británii (obě 15). V zemích EU se většinou používají tlakovodní reaktory PWR (65 %), co do četnosti jsou na druhém místě varné reaktory BWR (22 %). Využívány jsou také reaktory těžkovodní, grafitové, plynem chlazené, rychlé a další typy. (Zdroj: ČEZ).

Jak funguje jaderná elektrárna

Řečeno chytře, jedná se o technologické zařízení, které slouží k přeměně „vazebné energie jader těžkých prvků na elektrickou energii“. Naopak řečeno zjednodušeně se jedná o parní elektrárnu, ve které se energie získaná z reaktoru používá k výrobě páry, která pohání turbíny, které pohánějí alternátory a tyto alternátory pak vyrábějí elektrickou energii.

V reaktoru dochází ke štěpení jader atomů těžkých prvků, převážně uranu nebo plutonia. To je vyvoláno srážkou letícího neutronu s jádrem atomu. Z místa štěpení se velkou rychlostí rozletí dva odštěpky (atomová jádra lehčích prvků) a dva nebo tři volné neutrony. Zabrzděním odštěpků - tedy přeměnou jejich kinetické energie na tepelnou - se v okolním materiálu uvolní teplo, které pak přestupuje z palivových proutků do chladiva proudícího reaktorem.

Každý rok vyprodukují jaderné elektrárny po celém světě kolem 200 000 metrů krychlových nízkoaktivních a středně aktivních odpadů. Dále přibližně 10 000 metrů krychlových vysokoaktivních odpadů, včetně vyhořelého paliva.

V České republice je to ročně mezi 80 až 100 tunami vysokoaktivních jaderných odpadů.

Vyhořelé jaderné palivo z elektráren tvoří asi 1% objemu všech jaderných odpadů na světě. Ovšem zároveň obsahuje 90% veškeré radioaktivity v odpadech.

Získávání energie z jádra však není úplně dokonalý způsob výroby energie. Proto se stále víc a víc do popředí dostává nutnost vzniku tzv. fúzního reaktoru. Co je to fúzní reaktor si přečtěte třeba ZDE.

První běžný reaktor spustili v USA. Jenomže ten vyráběl jenom plutonium. Další byl ve Velké Británii, ale z něj netekla „šťáva“ do veřejné sítě. Až sovětský čelověk nakopl kdesi u Oblinska v roce 1954 pekelný stroj o výkonu cca 5000 kW. Jenomže ten fungoval jen krátkou dobu, než byl odstaven (proč, to si dokážeme snadno domyslet).

V současné době pokrývají jaderné elektrárny přibližně 16 % celkové produkce světové elektřiny. Někdo by chtěl, aby to bylo více, jiný, aby to bylo méně. Nadšenci tvrdí, že díky jaderné energetice svět přijde ročně o téměř 2 miliardy tun emisí CO₂. To bylo ještě donedávna hlavní PRO jaderné energetiky. Nicméně tvrdit, že výroba energie z jádra je ekologická, není tak úplně přesné. I jaderná energie je energií z tzv. neobnovitelných zdrojů. To znamená, že při její výrobě vzniká odpad. Tedy radioaktivní odpad a horká voda. Zde je dobré podotknout, že vodní pára má negativní vliv na poškozování ozonové vrstvy. Způsobuje asi 60 % zemského přirozeného skleníkového efektu. Mimo to se jaderná elektrárna musí postavit, což je docela razantní zásah do krajiny a ekosystému. K tomu je ještě třeba přičíst požadavky na kvalitu a bezpečnost, což se odráží v mnohem vyšších nákladech na stavbu. Otázkou tedy je, do jaké míry je třeba opravdu nové bloky elektráren stavět a do jaké míry je za tím vším podpora ekonomických zájmů. Více na toto téma třeba ZDE.

Jak se likvidují jaderné reaktory

Zatímco se pozornost věnuje výstavbám (popřípadě haváriím) jaderných elektráren, vysloužilé reaktory a jim podobná zařízení si žijí skromně bez zájmu veřejnosti a médií. A to je chyba. V současnosti je ve světě něco něco přes 200 zařízení tohoto typu, která jsou určena k likvidaci. Většina z nich proto, že jsou již za hranicí životnosti (která může být u reaktorů až 60 let). O likvidaci několika reaktorů bylo rozhodnuto „politicky“ a 6 reaktorů se likvidovalo z důvodu havárie (jeden z nich i v Jaslovských Bohunicích). Po celé Evropě se tak likvidovalo a likviduje 50 reaktorů a během několika dalších let bude třeba zlikvidovat další reaktory tzv. 1. generace, které se budovaly v 60. letech minulého století.

Dlouho. Neuvěřitelně dlouho. Dekonstrukce a likvidace takového zařízení může trvat až 15 let a probíhá v několika fázích. Logicky nejprve je třeba zlikvidovat vyhořelé palivo. Pak následuje likvidace tzv. jaderného ostrova. Tedy místa, kde se nachází samotný reaktor a jeho primární okruh. Tedy prostor, ve kterém je předpoklad, že je rovněž zasažen radiací. Takže demontáž a likvidace zařízení v tomto okruhu rovněž vyžaduje zvláštní režim, a nejen bagr. V rámci ještě většího sekundárního okruhu padnou za oběť dekonstrukci turbíny a podobná velká zařízení a až úplně nakonec se likvidují budovy, skladiště a podobné přilehlé prostory. Jak vidno, likvidace takové elektrárny není jednoduchý proces. A věřte, že je i monstrózně finančně nákladný. Z toho důvodu země, které energii z jádra vyrábějí, většinou zakládají jakési jaderné účty. Na ty provozovatelé elektráren přispívají stanovenou částkou z každé vyrobené kilowatthodiny, a to po celou dobu provozu zařízení. No a až elektrárna doslouží, lze tyto prostředky použít k částečnému krytí její likvidace.

Zdroj: česká nukleární společnost

Zdroje: Odpady, ČVUT Praha, Centrum výzkumu Řež, internetové materiály, česká nukleární společnost, HN, temelin.cz

Kam chtělo lidstvo ukládat vyhořelý jaderný odpad

Na tom odborníci pracovali již od 70. let minulého století. Mezi možnosti, které se více či méně vážně zkoumaly, patřilo:

Ukládání do věčně zamrzlé půdy. Tady se ukázalo, že led tu nemusí být věčně a jeho tání by přineslo dost velké nepříjemnosti.

Zavrtat do hloubky až 8 km pod zemským povrchem. Tady na vědce vyskočil problém v podobě sopečné činnosti a seismických změn, které by mohly v krajních případech "vyplivnout" odpady zpět na povrch.

Do moře, tedy na mořské dno. To zatrhla tzv. Londýnská konvence, která striktně zakázala tyto odpady do moře ukládat.

Do ledovců. To zase narazilo na zákaz exportu radioaktivních odpadů na Antarktidu.

A tak nám zbyla jen úložiště hlubinná. O těch věříme, že jsou ze všech možností nejbezpečnější a naše radioaktivní odpady tam budeme moci ukládat na věky věků.

Zdroj: SÚRAO)

Jaderné odkazy

Aktuální zpravodajství ze světa jaderné energetiky na atominfo.cz.
Nukleární infografika na World Nuclear Assiciation Image Library.
Budeme ukládat radioaktivní odpad do kontejnerů? Možná. Více ZDE.
První úložiště radioaktivních odpadů se testuje. Více o tom ZDE.
V úložištích jaderných odpadů dochází místo. Více o tom ZDE.
Rozhovor s účastníkem utajované havárie v Jaslovských Bohunicích.
Je elektřina z jádra skutečně něčím prospěšná tzv. boje proti změnám klimatu? Více ZDE.
Jak je na tom Evropa s jadernými reaktory, které je třeba vyřadit z provozu? ZDE.
Jak funguje jaderná elektrárna? Zjistíte ZDE.