Za bezpečný Temelín

Jaderný odpad

Princip jeho vzniku je následující: jádro atomu se skládá ze dvou druhů částic, protonů a neutronů. Počet protonů je pro každý prvek daný, počet neutronů se může měnit. Při určitém poměru neutronů a protonů se jádro stává nestabilním (vysvětlit tento efekt detailně vyžaduje zasvěcení do povahy jaderných sil, což přesahuje rámec této stati) a může se při nárazu neutronu rozpadnout.

To jsou takzvané štěpné reakce, probíhající v jaderných reaktorech. Dalším druhem jaderných reakcí jsou přirozené rozpady, při kterých se jádra dělí samovolně (ve skutečnosti není mezi těmito dvěma typy žádný principiální rozdíl, ale to už jsou technické detaily). Při rozpadu jader vznikají jádra nová, která mohou být rovněž nestabilní a rozpadat se samovolně. Tolik v kostce k fyzice, která stojí zároveň za jedním z nejvýkonnějších zdrojů energie, které zatím lidstvo poznalo, a zároveň za jednou z největších ekologických výzev pro nadcházející generace.

Termínem „radioaktivní odpad“ je označován každý materiál, pro který není plánováno žádné využití a jehož vypuštění do životního prostředí může ohrozit zdraví lidí nebo živočichů v okolí. Z tohoto důvodu je nutné jej zpracovávat a ukládat do úložišť, která jsou dostatečně chráněna jak proti přírodním živlům, tak proti násilnému vniknutí.

Je rozdělován na tři kategorie podle aktivity a poločasu rozpadu, které v souhrnu dávají odhad nebezpečí pro životní prostředí. Takzvané nízkoaktivní odpady zahrnují například plastové a papírové výrobky z nemocnic, kde probíhá práce se zářením, nízkoradioaktivní kovové odpady a podobně. Středně aktivní odpady jsou například povlaky jaderného paliva, kaly z chladiva v jaderných reaktorech a podobně. Vysoce radioaktivní odpad je více než z 90% tvořen vyhořelými palivovými články.

Pro každou z těchto tří kategorií platí vlastní pravidla a předpisy, které se liší právě v nařízených způsobech ukládání. Nízkoaktivní odpad nevyžaduje zvláštní zacházení kromě běžných metod práce se zářením a lze jej ukládat nad povrchem země. Prvním krokem při jeho zpracování je zmenšení objemu (zpopelnění, slisování), druhým cementace do sudů, které jsou následně skladovány v povrchových úložištích. Podobně probíhá zpracování středně aktivních odpadů. Liší se například dobou monitorování – u nízkoaktivních odpadů předpokládaná doba, po kterou je nutné úložiště sledovat, se pohybuje v řádu desítek až stovek let, středně aktivní odpad může být skladován pod dozorem několik staletí až tisíciletí.

Zcela jiná je situace u vyhořelých palivových článků, které představují většinu vysoce aktivního odpadu. Ty je po vytažení z reaktoru nutné několik let chladit ve speciálních bazénech. Důvodem je přítomnost radioaktivních izotopů s velmi krátkými poločasy rozpadu v řádu jednotlivých let, které jsou jednak smrtelně nebezpečné pro lidské zdraví, jednak uvolňují velké množství tepla, takže s nimi nelze dobře bezprostředně pracovat. Poté, co se většina z nich rozpadne, lze palivo přemístit do hlubinného úložiště nebo do meziskladů, kde jej teoreticky lze ukládat desítky let. Problém spočívá v radiaci a vyzařování tepla, které postupně ničí všechny materiály, navíc i po prvotním vychlazení odpad obsahuje smrtelně toxické a radioaktivní látky, takže je potřeba nejlepší možná ochrana. Poločas rozpadu některých štěpných produktů činí až desítky milionů let.

Stojí za zmínku, že vyhořelé palivo lze přepracovat a recyklovat, z tohoto důvodu je často označováno za „strategickou surovinu“. Avšak tento proces je velmi drahý, technicky náročný (je nutné pracovat s prudce jedovatými chemikáliemi) a zatím je takto získané palivo dražší, než klasicky vyrobené včetně těžby uranu. Navíc z něj stejně zůstává radioaktivní odpad, je ho sice méně, ale už s ním nelze dělat kromě uložení vůbec nic. Vzhledem k ceně a náročnosti proto vyhořelé články přepracovává jen několik zemí, například Rusko, Čína, Francie, Velká Británie, pro které jde o dlouhodobou investici spíš výzkumného charakteru. Stojí za zmínku, že Spojené státy palivo nepřepracovávají, nejspíš právě kvůli ekonomické nevýhodnosti.

Jednou z možností, co dělat se zbytky, které už dále nelze zpracovat, je hlubinné ukládání, a to buď podmořské, nebo podzemní. Obě možnosti mají své výhody a nevýhody. Fungující hlubinné úložiště vyhořelého paliva zatím nebylo postaveno nikde (ale hlubinných úložišť nízko a středně aktivních odpadů existuje celá řada). Některé země, například Finsko a Švédsko, s jeho výstavbou už počítají napevno a staví podzemní laboratoře, které budou zkoumat podmínky, panující v masivech, považovaných za vhodné k uložení radioaktivního materiálu. Ze členských zemí EU o něm uvažují například Belgie a Francie. Ve Spojených státech funguje úložiště v New Mexicu, kde je skladován zbraňový radioaktivní materiál z dob studené války. Americká sněmovna však nedávno smetla se stolu projekt úložiště vyhořelého paliva v nevadském hřbetu Yucca Mountain, a nikdo zatím neví, jakým způsobem se země vypořádá s docházející kapacitou stávajících skladů.

V současné době se každá země, která provozuje jaderné elektrárny, si s problémem skladování jaderného paliva vypořádává po svém. V České republice je palivo ukládáno v meziskladech přímo na obou jaderných elektrárnách. Fungují rovněž tři úložiště, určená pro všechny ostatní druhy radioaktivního odpadu. Jedno se nachází přímo v areálu JE Dukovany. Druhé, ÚRAO Richard, bylo vybudováno v komplexu vápencových dolů ve vrchu Bídnice nedaleko Litoměřic (kousek od podzemní továrny, postavené Němci za 2. světové války). Třetí fungující úložiště se nachází v Jáchymově. Čtvrtý sklad, ÚRAO Hostím, byl uzavřen v roce 1997 (samotný provoz skončil ještě dříve, v roce 1965).

Kapacita českých skladovacích prostor je zatím postačující, ale časem bude nutné vysoce aktivní odpad uložit dlouhodobě. Česká vláda už řadu let zvažuje stavbu hlubinného úložiště, která by začala přibližně za 50 let, bylo pro ni vytipováno několik lokalit. Projekt však už nyní naráží na odpor obcí. Další možností je například vývoz odpadu do zahraničí k přepracování nebo zapojení České republiky do některého z projektů regionálních úložišť, které chystá Mezinárodní agentura pro atomovou energii (MAAE). Na rozhodnutí, co s radioaktivním materiálem, který bude vyhasínat miliony let, tak stále máme několik desetiletí, ale jednou jej budeme muset učinit.

Zdroj: spolupracující studenti Fakulty jaderné a fyzikálně inženýrské ČVUT

Zpět