Radioaktivní odpady – co to je a jak se s nimi nakládá

Radioaktivní odpad vzniká především v jaderné energetice, zdravotnictví, průmyslu a výzkumu. Obsahuje látky vyzařující ionizující záření, a proto vyžaduje speciální způsoby skladování, přepravy a dlouhodobého ukládání.

Co jsou radioaktivní odpady

Radioaktivní odpady jsou odpady, které obsahují radionuklidy — tedy látky schopné samovolně vyzařovat ionizující záření. Nejde přitom jen o odpady z jaderné energetiky. Patří sem i dekontaminační materiály, ochranné pomůcky, kontaminované kapaliny, vyřazené přístroje, laboratorní vybavení nebo části technologických zařízení jaderných elektráren.

Na rozdíl od odpadů z jaderné energetiky, které mají poměrně jednotný charakter, jsou radioaktivní odpady vznikající ve výzkumu, zdravotnictví či průmyslu velmi různorodé. Označují se často jako institucionální radioaktivní odpady.

V České republice se jejich zpracováním a úpravou zabývá především Ústav jaderného výzkumu Řež, který je zároveň jedním z nejvýznamnějších původců tohoto typu odpadu. Podle odhadů až kolem 60 % institucionálních radioaktivních odpadů u nás.

Jak se rozdělují radioaktivní odpady

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

Nízkoaktivní odpady (LLW)

Tvoří přibližně 80–90 % objemu všech radioaktivních odpadů, ale jen malý podíl jejich celkové radioaktivity.

Jedná se například o:

ochranné oděvy
papír, plasty
nářadí
lehce kontaminované stavební materiály

Tyto odpady obvykle nevyžadují speciální chlazení, ale musí být bezpečně izolovány. Spalitelná část bývá před uložením spalována pro zmenšení objemu. Ukládají se do povrchových nebo přípovrchových úložišť. Poločas rozpadu není jednotný — může být krátký (roky až desítky let), ale záleží na konkrétním radionuklidu.

Středněaktivní odpady (ILW)

Obsahují vyšší koncentrace radionuklidů a vyžadují stínění při manipulaci. Teplo uvolňované rozpadem je obvykle nízké.

Patří sem:

konstrukční části reaktorů
filtry a pryskyřice z úpravy chladiva
kaly
některé části palivových souborů

Některé druhy lze ukládat do povrchových úložišť, jiné vyžadují hlubinné geologické úložiště.

Vysoceaktivní odpady (HLW)

Objemově představují jen malé množství odpadu, ale obsahují přes 90 % celkové radioaktivity.

Typickým příkladem je:

vyhořelé jaderné palivo
vysoce radioaktivní zbytky po jeho přepracování

Tyto odpady produkují značné množství tepla, vyžadují aktivní chlazení. musí být dlouhodobě izolovány

Obsahují radionuklidy s velmi dlouhými poločasy rozpadu (tisíce až statisíce let). Nejvyšší riziko představují v prvních stovkách let po vyjmutí z reaktoru, kdy je jejich aktivita i produkce tepla největší.

Zásoby štěpných materiálů (zejména uranu při využití pokročilých reaktorů) mohou vystačit až na tisíce let. Fúzní energie by v případě technologického průlomu představovala prakticky nevyčerpatelný zdroj.

KDE SE V ČR UKLÁDÁ RADIOAKTIVNÍ ODPAD

V ČR jsou v současnosti tři provozovaná úložiště:

Bratrství (Jáchymov) – historické úložiště institucionálních odpadů,
Richard u Litoměřic – úložiště nízko- a středněaktivních odpadů z průmyslu, zdravotnictví a výzkumu,
Dukovany – povrchové úložiště nízkoaktivních odpadů z provozu jaderné elektrárny.

Vysoce aktivní odpady a vyhořelé palivo se zatím dlouhodobě skladují v areálech jaderných elektráren a pro jejich definitivní uložení se připravuje hlubinné úložiště.

Kam s radioaktivními odpady

První opravdu trvalé hlubinné úložiště vysoce radioaktivního odpadu v Evropě vzniká ve Finsku u jaderné elektrárny Olkiluoto. Projekt Onkalo je budován v hloubce zhruba 400–450 metrů v žulovém masivu a po letech příprav se počítá s jeho postupným uvedením do provozu ve druhé polovině 20. let 21. století. Finsko je tak považováno za světového lídra v oblasti dlouhodobého ukládání vysoce radioaktivního odpadu.

Ve Spojených státech se dlouhodobě plánovalo hlubinné úložiště Yucca Mountain v Nevadě, projekt byl však z politických i geologických důvodů pozastaven a jeho budoucnost je nejistá.

Švédsko připravuje vlastní hlubinné úložiště ve stabilní žulové hornině u Forsmarku. Francie prosazuje ukládání odpadu do jílových vrstev (projekt Cigéo poblíž obce Bure). Podobné řešení zvažuje i Švýcarsko. Čína plánuje hlubinné úložiště v pouštní oblasti Gobi. Německo chce finální lokalitu hlubinného úložiště vybrat přibližně do roku 2031.

Problematická zůstávají stará úložiště z dob Sovětského svazu ve Střední Asii, kde historická těžba uranu a vojenské programy zanechaly environmentální zátěže. Některé lokality jsou postupně sanovány za mezinárodní finanční podpory.

Radioaktivní odpady v České republice

V České republice jsou aktuálně v provozu tři úložiště nízko- a středněaktivních radioaktivních odpadů:

Richard u Litoměřic – bývalý vápencový důl,
Bratrství u Jáchymova – bývalý uranový důl,
úložiště Dukovany – přímo v areálu jaderné elektrárny.
úložiště Hostim u Berouna je již uzavřeno.

Za nakládání s radioaktivními odpady odpovídá stát prostřednictvím organizace SÚRAO (Správa úložišť radioaktivních odpadů). Financování je zajištěno kombinací státních prostředků a příspěvků producentů odpadu, především energetických společností.

Obce, na jejichž území jsou úložiště nebo průzkumné lokality, dostávají finanční kompenzace. Diskuse o budoucím hlubinném úložišti v ČR pokračují – mezi zvažované lokality patří například Horka na Třebíčsku, Březový potok na Klatovsku či Janoch u Temelína.

Celkově se v ČR počítá s uložením přibližně 9–10 tisíc tun vyhořelého jaderného paliva a několika tisíc kubíků dalších radioaktivních odpadů z energetiky, zdravotnictví, průmyslu i výzkumu. Hlubinné úložiště by mělo být uvedeno do provozu kolem roku 2050.

Dvě české jaderné elektrárny — Temelín a Dukovany — při plném provozu pokrývají zhruba 35–40 % spotřeby elektřiny v ČR.

Radioaktivní odpady ve světě

Podle Světové jaderné asociace je dnes ve světě přibližně:

440 jaderných reaktorů v provozu,
asi 60 reaktorů ve výstavbě,
další desítky plánovaných projektů.

Nejvíce jaderných reaktorů mají dlouhodobě USA, Francie, Čína, Rusko, Japonsko, Jižní Korea, Kanada a Indie.

Většina odborných institucí i EU považuje hlubinná geologická úložiště za nejbezpečnější dlouhodobé řešení pro vysoce radioaktivní odpady. Uvidíme.

JAK FUNGUJE JADERNÁ ELEKTRÁRNA

Řečeno chytře, jedná se o technologické zařízení, které přeměňuje energii uvolněnou při štěpení atomových jader na elektrickou energii. Ve své podstatě jde o parní elektrárnu, jen zdrojem tepla není spalování uhlí či plynu, ale jaderný reaktor.

V reaktoru dochází ke štěpení jader těžkých prvků (nejčastěji uranu). Po zásahu neutronem se jádro rozpadne na menší části, uvolní další neutrony a velké množství tepla. Toto teplo ohřívá chladivo, z něj vzniká pára, která roztáčí turbínu napojenou na generátor. Ten pak vyrábí elektřinu.

KOLIK VZNIKÁ JADERNÉHO ODPADU

Každý rok vyprodukují jaderné elektrárny ve světě přibližně 200 000 m³ nízko- a středněaktivních odpadů.

Vysoce aktivního odpadu (včetně vyhořelého paliva) vzniká zhruba 10 000 m³ ročně.

V ČR jde přibližně o 80–100 tun vyhořelého paliva ročně z provozu jaderných elektráren Dukovany a Temelín.

Vyhořelé jaderné palivo tvoří přibližně 1–3 % objemu všech radioaktivních odpadů, ale obsahuje zhruba 90–95 % jejich celkové radioaktivity.

Historie jaderné energetiky

První experimentální reaktory byly spuštěny ve 40. letech 20. století v USA a sloužily především k výrobě plutonia. První jaderná elektrárna, která dodávala elektřinu do veřejné sítě, byla spuštěna v roce 1954 v Obninsku (SSSR) s výkonem přibližně 5 MW. Krátce poté následovaly projekty ve Velké Británii a USA.

Jaderná energie a budoucnost fúze

Štěpná jaderná energetika není dokonalá. Proto se dlouhodobě vyvíjejí technologie tzv. jaderné fúze, které by v budoucnu mohly nabídnout energetický zdroj s minimem dlouhodobého radioaktivního odpadu. Fúzní reaktor by napodoboval procesy probíhající ve Slunci — spojování lehkých jader (například vodíku) za vzniku energie. Praktické komerční využití je však stále otázkou budoucnosti.

Podíl jádra na výrobě elektřiny

V současnosti pokrývá jaderná energetika přibližně 9–10 % světové výroby elektřiny (v 90. letech to bylo až kolem 17 %).

Zastánci argumentují nízkými emisemi CO₂ během provozu. Někteří tvrdí, že jádro pomáhá zabránit emisím řádově stovek milionů až jednotek miliard tun CO₂ ročně ve srovnání s fosilními zdroji.

Je však třeba dodat, že jaderná energie není obnovitelná. Vyžaduje těžbu uranu, výstavbu náročné infrastruktury a produkuje radioaktivní odpady. Samotný provoz elektrárny je sice nízkoemisní, ale celý životní cyklus (těžba, výstavba, likvidace) má nezanedbatelnou environmentální stopu (pozor: vodní pára sice přispívá k přirozenému skleníkovému efektu, ale není příčinou poškozování ozonové vrstvy.

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.

Dekonstrukce a likvidace takového zařízení může trvat až 20 let a probíhá v několika fázích.

Odvoz vyhořelého paliva
Demontáž primárního okruhu (tzv. jaderného ostrova)
Dekonstrukce turbín, sekundárních systémů
Demolice budov a sanace lokality

Provozovatelé během provozu elektrárny vytvářejí zvláštní finanční rezervy, z nichž se budoucí likvidace hradí.

Zdroj: česká nukleární společnost

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

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.
Významné nehody v jaderných elektrárnách ZDE.

KAM MĚLO LIDSTVO V ÚMYSLU UKLÁDAT JADERNÝ ODPAD

Už od 70. let 20. století se zkoušely různé nápady:

Permafrost (věčně zmrzlá půda) – nejistota kvůli klimatickým změnám a tání.

Velké hloubky pod zemí (až několik km) – riziko geologických a seismických procesů.

Mořské dno – zakázáno mezinárodní Londýnskou konvencí.

Ledovce či Antarktida – mezinárodní ochrana a zákaz ukládání odpadu.

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 a mezinárodní jaderné agentury)

CO JE DOBRÉ VĚDĚT O RADIOAKTIVNÍCH ODPADECH

Veškerý vysoce aktivní jaderný odpad vyprodukovaný lidstvem by se vešel zhruba do několika fotbalových hřišť při výšce několika metrů.

90 % radioaktivních odpadů tvoří nízkoaktivní materiály (rukavice, filtry, nástroje), ale jen malé procento obsahuje většinu radioaktivity.

Část lze přepracovat a znovu využít jako palivo — děje se to například ve Francii nebo Rusku.

V kejkli s emisemi patří jaderná energetika mezi tzv. nízkoemisní zdroje.

Radiologické odpady produkují také nemocnice, výzkum, průmysl či medicínská diagnostika.