KONEČNÁ LIKVIDACE
Po dočasném skladování v jaderných elektrárnách přijde na řadu konečná
likvidace odpadů.
Třebaže se někdy objevuje názor, že problém likvidace vysokoaktivních odpadů není ještě
vyřešen, není tomu tak. Takového odpadu ještě není mnoho, protože jaderné
elektrárny nespotřebovávají mnoho paliva. Vyhořelé
palivo nebo odpad vyprodukovaný za celou dobu životnosti elektrárny je možné
uskladnit v poměrně malém prostoru. Významnou ekologickou výhodou jaderné energetiky
je způsob zacházení s odpady: nešíří se volně do životního prostředí, ale
radioaktivní materiál je po dlouhá období uchován uvnitř palivových článků, ve kterých vznikl.
Protože vyhořelého paliva je málo a může se skladovat velmi dlouho, není důvod
spěchat zatím s rozhodnutím o jeho konečné likvidaci.
O způsobech likvidace vysokoaktivních odpadů, ať již ve formě zeskelněných zbytků
po přepracování, nebo přímo samotného vyhořelého paliva, panuje mezi odborníky
shoda. Budou se ukládat do kontejnerů
odolných proti korozi a s nimi do umělých dutin 300 až 1000 m pod zem v hlubokých
geologických formacích. Navrženy jsou již i speciální metody převedení odpadu na
neaktivní materiál pomocí urychlovačů.
 |
Schéma vitrifikace vysokoaktivních odpadů |
Vitrifikace
Vysokoaktivní kapalné odpady se upravují převedením na stabilní materiál sklo.
Po odstranění vody z odpadu se přidají sklotvorné přísady a běžnou sklářskou
technikou se při asi 1200 °C vytaví křemičitanové nebo boro-křemičitanové sklo.
Zkoušejí se i fosfátosilikáty. Zeskelněné odpady mají vysokou odolnost vůči
vyluhování vodou, dobrou tepelnou vodivost a mechanickou pevnost. Pro ještě lepší
tepelnou vodivost se zkoušejí kapky skla obalovat kovem roztaveným olovem nebo
hliníkem.
V r. 1978 byl uveden do provozu první průmyslový závod na vitrifikaci odpadů v Marcoule ve Francii, v
r.1987 v Čeljabinsku v Sovětském svazu, v r.1989 druhý závod ve Francii v Cap de La
Hague a v r.1990 ve Windscale ve Velké Británii. Tyto závody dokážou zpracovat
všechny odpady, které při přepracování paliva vznikají.
Od října 1985 do září 1991 byl v provozu vitrifikační provoz v Mole v Belgii, nyní
podstupuje modernizaci. Další země mají projekty na vlastní vitrifikační závody.
Čína chce převzít belgickou technologii, Japonsko zkouší zařízení s americkou
technologií, které by mělo vyrobit asi 140 sudů vitrifikovaného odpadu za rok. USA
má tři vitrifikační projekty v různých stádiích vývoje, z toho dva jsou určeny
pro likvidaci zbrojních pracovišť. Proces vitrifikace radioaktivních odpadů byl
zvládnut i v Ústavu jaderného výzkumu v Řeži.
Projekt ATW
Pod touto zkratkou se skrývá nejmodernější koncepce zneškodňování
vysokoaktivních odpadů v překladu tato zkratka znamená přeměnu odpadu pomocí urychlovače. Působením neutronů z urychlovače se vysoce radioaktivní
prvky s dlouhým poločasem rozpadu mohou
přeměňovat na krátkodobé nebo dokonce na neradioaktivní.
Metodu vyvinuli vědci z výzkumné laboratoře Los Alamos v USA, jako vedlejší
využití silných urychlovačů určených původně pro hvězdné války. Velký
lineární urychlovač protonů z terčíku z vhodného materiálu (roztavené olovo)
vyrazí neutrony, kterými se ostřeluje radioaktivní odpad. Ten je ve formě taveniny s
fluoridem LiBeF2 nebo v roztoku s těžkou vodou. Přitom vzniknou buď látky
s krátkým poločasem rozpadu, které stačí uložit jako odpad jen na 10 až 50 let,
což je podstatně méně problematické, než na desetitisíce let, nebo dokonce i látky
neradioaktivní.
 |
Reaktor pro transmutaci
radioaktivních odpadů.
Typický výkon 500 MW. |
Při transmutaci radioaktivních prvků se vyvíjí velké teplo, takže
takovéto zařízení by se dalo využít i pro výrobu elektrické energie. Kdyby se
urychlovač instaloval do areálu jaderné elektrárny, mohl by po skončení její
životnosti likvidovat vyhořelé jaderné palivo a dál vyrábět elektřinu na
stávajícím elektrárenském zařízení. Využilo by se tak nejen to, co dnes
nazýváme odpadem, ale i všechna ostatní zařízení elektrárny včetně turbín,
chladicích věží atd. Nová elektrárna ani nevyžaduje taková bezpečnostní
opatření jako klasická jaderná elektrárna, neboť teplo nevzniká řetězovou
štěpnou reakcí.
V tomto typu elektrárny lze stejným způsobem jako vyhořelé palivo
"spalovat" také thorium. Thorium je
čtyřicátý nejčastější prvek v zemské kůře. Přitom ze 12 gramů thoria lze
uvolnit tolik energie jako spálením 30 tun uhlí. Bude-li tento reaktor schopen
přeměnit 99 % svých zplodin, získáme téměř neomezený zdroj energie, takřka bez
odpadu.
Potřebné silné urychlovače jsou velmi nákladná zařízení a potrvá jistě několik
let, než budeme moci tuto převratnou technologii uvést do provozu. Je však krásnou
ukázkou toho, že problémy, které se nám dnes zdají obtížné, mohou být zítra
díky novým vědeckým objevům elegantně vyřešeny.
 |
Zneškodnění jaderných
odpadů
v hlubinném vrtu v síře. |
Ukládání do síry
Vedle dnes už "klasických" projektů na ukládání vyhořelého paliva a
vysokoaktivních odpadů, vznikl v roce 1990 v Rusku zajímavý projekt ukládání odpadu
do hlubokých, až pětikilometrových vrtů, vyplněných nízkotavitelným a ve vodě
nerozpustným materiálem, nejlépe sírou. Odpad v hermetických pouzdrech se spustí do
vrtu, kde teplem, které vyvíjí, roztaví síru. Teplota tavení síry je 113 ° C a
její tepelná vodivost je asi desetkrát nižší než tepelná vodivost hornin. Jaderný
odpad zvýší teplotu dna vrtu asi na 500 ° C. V důsledku tepelné roztažnosti hornin
a chemického působení síry se průměr vrtného otvoru dole zvětší, celý sloupec
nahromaděného odpadu se začne posouvat dolů. Vznikne "kapka" o teplotě až
1800 ° C, síra vytvoří s oxidy železa z okolních hornin pyrit. Odpad pomalu klesá
do hlubin a jeho postup se zpomaluje podle toho, jak se odpad rozpadá a ztrácí
radioaktivitu. Samovolný pokles může postupovat až do 10 km. Jeden vrt lze využít
pro takovéto ukládání až třikrát. Nerozpustný pyrit tvoří matrici, která
zabrání úniku radionuklidů nejméně po tři miliony let. Bezpečnost metody zaručuje
též velká hloubka, které lze dosáhnout vrtem ve srovnání s klasickými důlními
metodami. Tento způsob likvidace odpadu je blízký přírodnímu procesu, který se
odehrával při vzniku naší Země.
|