RADIOAKTIN═ ODPADY Z JADERN▌CH ELEKTR┴REN

P°i provozu jadern²ch elektrßren se objevujφ vedle vysokoaktivnφho vyho°elΘho paliva takΘ nφzkoaktivnφ a st°edn∞ aktivnφ plynnΘ, kapalnΘ a pevnΘ radioaktivnφ odpady. Vznikajφ kontaminacφ r∙zn²ch materißl∙ radionuklidy uvol≥ovan²mi v reaktoru. V²jimeΦn∞ jsou to Üt∞pnΘ produkty ty se za normßlnφho provozu nemohou dostat ven z obalu palivov²ch Φlßnk∙. V∞tÜinou to jsou radionuklidy vzniklΘ aktivacφ r∙zn²ch lßtek obsa₧en²ch v primßrnφm okruhu. Vznikajφ a shroma₧∩ujφ se hlavn∞ v chladicφm systΘmu reaktoru a v menÜφ mφ°e v bazΘnech na skladovßnφ vyho°elΘho paliva. DalÜφ radioaktivnφ odpady pak pochßzejφ z r∙zn²ch Φisticφch a filtraΦnφch stanic v elektrßrn∞, z prßdelen a um²vßren, p°φpadn∞ z laborato°φ.
P°i zpracovßnφ odpad∙ se °φdφme t°emi hlavnφmi zßsadami: snφ₧it mno₧stvφ odpad∙, odstranit radionuklidy a zm∞nit slo₧enφ odpad∙.

Linka na ·pravu st°edn∞aktivnφch radioaktivnφch odpad∙ v jadernΘ elektrßrn∞ Dukovany.

Aby se snφ₧ilo mno₧stvφ odpad∙ urΦenΘ ke zpracovßnφ a skladovßnφ a aby se minimalizovaly nßklady s tφm spojenΘ, klade se nejv∞tÜφ d∙raz na snφ₧enφ jejich objemu. To je zvlßÜ¥ d∙le₧itΘ u nφzkoaktivnφch odpad∙, kterΘ majφ velk² objem, ale nφzkou aktivitu. V zßvislosti na druhu odpad∙ se ke snφ₧enφ objemu pou₧φvß odpa°ovßnφ, lisovßnφ, spalovßnφ ap.
Druhou hlavnφ zßsadou p°i zneÜkod≥ovßnφ odpad∙ je odstranit z nich radionuklidy. To se d∞je nap°φklad fyzikßln∞ - chemick²m odd∞lovßnφm nebo zadr₧enφm odpad∙ po dobu, ne₧ se p°φtomnΘ radionuklidy samovoln∞ rozpadnou.
Pro bezpeΦnΘ ulo₧enφ odpad∙ a jejich izolovßnφ od okolφ je d∙le₧itΘ, aby m∞ly formu, kterß umo₧nφ jejich uzav°enφ do kontejner∙ a dalÜφ praktickou manipulaci s nimi. VÜechny radioaktivnφ odpady se peΦliv∞ shroma₧∩ujφ, sledujφ a po celou dobu prßce s nimi se monitorujφ a kontrolujφ.

KapalnΘ odpady a mokrΘ pevnΘ odpady

V zßvislosti na typu reaktoru vznikajφ kapalnΘ odpady, kterΘ se liÜφ jak mno₧stvφm, tak aktivitou. Nap°φklad reaktory chlazenΘ a moderovanΘ vodou produkujφ vφce kapaln²ch odpad∙ ne₧ reaktory chlazenΘ plynem. KapalnΘ radioaktivnφ odpady vznikajφ p°i ΦiÜt∞nφ primßrnφho chladiva, bazΘn∙ pro skladovßnφ vyho°elΘho paliva, drenß₧nφch vod, oplachov²ch vod apod. Vznikajφ takΘ p°i ·dr₧b∞ a opravßch. Do skupiny mokr²ch pevn²ch odpad∙ pat°φ pou₧itΘ ionexovΘ prysky°ice z iontom∞niΦov²ch filtr∙, nasycenΘ nßpln∞ filtr∙ a filtraΦnφ kaly. Nejv∞tÜφ mno₧stvφ t∞chto odpad∙ p°edstavujφ ionexovΘ prysky°ice.
Hlavnφm cφlem zpracovßnφ kapaln²ch radioaktivnφch odpad∙ je takovΘ snφ₧enφ obsahu radionuklid∙, aby bylo mo₧nΘ p°evß₧nou Φßst t∞chto odpad∙ bu∩ bezpeΦn∞ vypustit do ₧ivotnφho prost°edφ, nebo d∙le₧itΘ slo₧ky z nich znovu pou₧φt. Pro zpracovßnφ kapaln²ch radioaktivnφch odpad∙ se pou₧φvajφ 4 hlavnφ technologickΘ postupy:

Uklßdßnφ do sud∙ slisovan²ch st°edn∞aktivnφch RAO.

• odpa°ovßnφ p°ebyteΦnΘ vody
• chemickΘ srß₧enφ
• odd∞lenφ pevn²ch ΦßsteΦek
• iontovß v²m∞na.

Tyto procesy jsou dokonale ov∞°enΘ a Üiroce pou₧φvanΘ tak°ka na vÜech jadern²ch elektrßrnßch sv∞ta.
Ze vÜech uveden²ch metod se nejv∞tÜφho snφ₧enφ objemu a nej·Φinn∞jÜφ dekontaminace dosahuje metodou odpa°ovßnφ. Po odpa°enφ vody z∙stßvajφ net∞kavΘ pevnΘ zbytky ve form∞ solφ, kterΘ obsahujφ v∞tÜinu radionuklid∙. Metoda odpa°ovßnφ je tak vysoce ·Φinnß, ₧e Φist² kondenzßt (odpa°enß a znovu zkondenzovanß voda) se m∙₧e bez dalÜφho zpracovßnφ vypouÜt∞t do povrchov²ch vodoteΦφ. Krom∞ prostΘho odpa°ovßnφ se pou₧φvajφ takΘ chemickΘ metody, kdy se do kapaln²ch odpad∙ p°idßvajφ srß₧ecφ Φinidla, nejΦast∞ji hlinφkatΘ a ₧elezitΘ soli, jejich₧ pomocφ se radionuklidy vysrß₧ejφ a usadφ na dn∞ ve form∞ nerozpustn²ch solφ (precipitace), nebo se p°idßvajφ vloΦkotvornΘ chemikßlie, kterΘ vß₧ou radionuklidy ve form∞ vloΦek (flokulace). Na rozdφl od metody odpa°ovßnφ, kde se dosahujφ dekontaminaΦnφ faktory 10⁴ a₧ 10⁶ (to znamenß, ₧e v kondenzßtu je pouhß desetitisφcina a₧ miliontina p∙vodnφho mno₧stvφ radionuklid∙), jsou dekontaminaΦnφ faktory u chemickΘ metody nφzkΘ a stupe≥ odd∞lenφ nenφ ·pln², tak₧e je nutnΘ je kombinovat s dalÜφmi ·Φinn∞jÜφmi metodami.
S pomocφ filtr∙ a odst°edivek se z kapaln²ch odpad∙ .odstra≥ujφ pevnΘ Φßstice. Jako dopln∞k se n∞kdy pou₧φvajφ biologickΘ Φistφcφ metody, kterΘ vyu₧φvajφ schopnosti n∞kter²ch mikroorganism∙ kumulovat v sob∞ radionuklidy.

Cementace

NejΦast∞ji se pou₧φvajφ kombinovanΘ fyzikßln∞-chemickΘ metody: adsorpce, iontovß v²m∞na, elektrodial²za, reversnφ osm≤za. K ΦiÜt∞nφ vody primßrnφho a sekundßrnφho okruhu reaktor∙, vody z bazΘn∙ pro skladovßnφ vyho°elΘho paliva a kondenzßt∙ z odparek se pou₧φvß tzv. metoda v²m∞ny iont∙. Iontom∞niΦe jsou nerozpustnΘ vysokomolekulßrnφ lßtky s ionizovatelnou funkΦnφ skupinou. Mohou b²t organickΘ, anorganickΘ, p°φrodnφ i um∞lΘ. Iontom∞niΦovΘ filtry ·Φinn∞ zachytßvajφ radionuklidy. Kdy₧ se nasytφ, je mo₧no je bu∩ regenerovat, nebo se zpracujφ takΘ jako radioaktivnφ odpad.
   MokrΘ pevnΘ odpady, kterΘ z∙stanou po zpracovßnφ kapaln²ch odpad∙, je jeÜt∞ nutno p°em∞nit do pevn²ch produkt∙, to je do takovΘ chemicky a fyzikßln∞ stabilnφ formy, kterß sni₧uje mo₧nost pohybu radionuklid∙ nebo jejich uvoln∞nφ p°i doprav∞, skladovßnφ nebo koneΦnΘm ulo₧enφ. Pro zpevn∞nφ a znehybn∞nφ se pou₧φvajφ nejΦast∞ji 3 metody:

Bitumenace

• cementace
• bitumenace
• polymerace

Zpev≥ovßnφ radioaktivnφch odpad∙ do cementu (cementace) p°inßÜφ °adu v²hod a pou₧φvß se v celΘm sv∞t∞ ji₧ mnoho let. Je levnΘ, nepot°ebuje nijak slo₧itΘ za°φzenφ, v²sledn² produkt je stabilnφ, pojme do sebe relativn∞ hodn∞ odpadu a mß i vysokou schopnost samostφn∞nφ.
Na rozdφl od cementace provßd∞nΘ za studena je bitumenace hork² proces, kter² umo₧≥uje, aby byl odpad p°ed znehybn∞nφm zbaven dalÜφ vody. Dφky tomu se velmi sni₧uje objem odpad∙ i nßklady. Nev²hodou tohoto procesu je to, ₧e bitumen (₧ivice, organickß lßtka podobnß asfaltu) je potencißln∞ ho°lav² a vy₧aduje specißlnφ opat°enφ p°i zachßzenφ. P°esto se bitumenizace stßle vφce uplat≥uje v USA, Japonsku, Rusku, èvΘdsku, èv²carsku a jinde.

Polymerace

Pom∞rn∞ nov²m procesem znehybn∞nφ mokr²ch pevn²ch odpad∙ je polymerace, tj. jejich zabudovßnφ do um∞l²ch hmot, jako jsou polyester, vinylester nebo epoxidovΘ prysky°ice. Jejich pou₧itφ je vÜak nesrovnateln∞ nßkladn∞jÜφ a vy₧aduje relativn∞ slo₧itß za°φzenφ. Proto se tento proces pou₧φvß jen tam, kde je zpevn∞nφ do cementu nebo bitumenu technicky nevhodnΘ. V²hodou um∞l²ch hmot je velkß odolnost v∙Φi vyluhovßnφ radionuklid∙ a chemickß neteΦnost.
KapalnΘ odpady se zpracovßvajφ v areßlu elektrßrny na specißlnφch linkßch. ZahuÜ¥ujφ se a koncentrujφ, aby se co nejvφce zmenÜil jejich objem. P°ebyteΦnß voda se odpa°uje na odparkßch, koncentrßt se chemicky srß₧φ, cementuje, nebo upravuje do bitumenu asfaltovΘ ₧ivice. Zanedbatelnß Φßst kapaln²ch odpad∙ se °edφ Φistou vodou a °φzen∞ vypouÜtφ do povrchov²ch vod. Koncentrace radionuklid∙ ve v²pustφch jadern²ch elektrßren spl≥uje limity pro pitnou vodu a je 100 a₧ 150x ni₧Üφ ne₧ koncentrace p°φrodnφch radionuklid∙ v povrchov²ch vodßch a b∞₧n²ch tekutinßch. Jedinou v²jimku p°edstavuje izotop vodφku - tritium, ale i jeho koncentrace v odpadnφch vodßch z jadernΘ elektrßrny je l00x ni₧Üφ, ne₧ maximßlnφ p°φpustn² limit pro pitnou vodu. Tritium nelze dostupn²mi zp∙soby z vody odstranit. Proto₧e mß stejnΘ chemickΘ vlastnosti, jako lehk² vodφk, dostßvß se do odpadnφch vod. Sφ¥ monitorovacφch stanic a pravidelnΘ m∞°enφ vzork∙ zajiÜ¥uje neustßlou kontrolu.

PlynnΘ odpady a radioaktivnφ aerosoly

P°i normßlnφm provozu jadernΘ elektrßrny vznikajφ i plynnΘ radioaktivnφ odpady ve form∞ plynn²ch radioaktivnφch prvk∙, rozpt²len²ch ΦßsteΦek nebo aerosol∙. Nejd∙le₧it∞jÜφmi t∞kav²mi radionuklidy jsou halogeny, vzßcnΘ plyny, tritium a uhlφk ¹⁴C. VeÜkerΘ plynnΘ odpady jsou p°ed vypuÜt∞nφm do atmosfΘry zpracovßny tak, aby se z nich odstranila v∞tÜina radioaktivnφch lßtek. Plyny a vzduch z vnit°nφch prostor elektrßrny prochßzejφ ventilaΦnφmi systΘmy se specißlnφmi filtry. Obvykle se pou₧φvajφ hrubΘ p°edfiltry, po nich₧ jsou za°azeny vysoce ·ΦinnΘ HEPA (High-Efficiency Parficulate Air Filter) filtry, schopnΘ pohltit 99,9 % pevn²ch Φßstic. Radioaktivnφ plynn² jod je zachycovßn na d°evouheln²ch filtrech. Proto₧e vzßcnΘ plyny uvol≥ovanΘ v malΘm mno₧stvφ z palivov²ch Φlßnk∙ majφ v∞tÜinou krßtk² poloΦas rozpadu, staΦφ je po n∞kolik hodin a₧ dnφ zadr₧et. SouΦßstφ ventilaΦnφho systΘmu jsou tedy i nßdr₧e, kde se plynnΘ odpady zadr₧φ po dobu, ne₧ se radionuklidy rozpadnou na neaktivnφ prvky. Potom se v souladu s p°φsn²mi hygienick²mi limity vypouÜt∞jφ do atmosfΘry. Provoznφ zkuÜenosti a p°φsnß m∞°enφ dokazujφ, ₧e zatφmco z komφna jadernΘ elektrßrny vychßzejφ jen zlomky povolen²ch limit∙, vypouÜtφ b∞₧nß klasickß elektrßrna na uhlφ do ovzduÜφ n∞kolikanßsobn∞ vφce radioaktivnφch lßtek.

PevnΘ odpady

P°i provozu jadernΘ elektrßrny vznikajφ tΘ₧ r∙znΘ suchΘ pevnΘ odpady obsahujφcφ radioaktivnφ materißly. Pat°φ mezi n∞ r∙znΘ kontaminovanΘ lßtky a p°edm∞ty z provoznφch, reviznφch, ale nejΦast∞ji ·dr₧bov²ch a opravßrensk²ch Φinnostφ. Jsou to papφr, pry₧, textil, d°evo, sklo, plasty, izolaΦnφ materißly, nßpln∞ filtr∙, drobn² kovov² odpad a takΘ r∙znΘ aktivovanΘ souΦßstky a za°φzenφ. PevnΘ radioaktivnφ odpady se obvykle Φlenφ do 4 kategoriφ: spalitelnΘ, nespalitelnΘ, lisovatelnΘ a nelisovatelnΘ.

Kombinovanß metoda zpracovßnφ RAO - superlisovßnφ a cementace.

Hlavnφm cφlem zpracovßnφ pevn²ch radioaktivnφch odpad∙ je rovn∞₧ snφ₧enφ jejich objemu. Proto₧e tyto odpady p°edstavujφ ÜirokΘ spektrum materißl∙ a forem, nestaΦφ obvykle pou₧φt jedinou techniku k jejich zpracovßnφ, ale je t°eba kombinovat r∙znΘ procesy. Nejpou₧φvan∞jÜφ technikou je nφzkotlakΘ lisovßnφ, kterΘ dokß₧e zmenÜit objem odpad∙ a₧ 5krßt. VysokotlakΘ lisovßnφ docφlφ jeÜt∞ podstatn∞jÜφho zmenÜenφ objemu. Lisovßnφm se sice sni₧uje objem odpad∙, ale nem∞nφ se jejich vlastnosti z hlediska dlouhodobΘ manipulace a koneΦnΘho uklßdßnφ.
ZkuÜenosti ukazujφ, ₧e 50 - 80 % pevn²ch radioaktivnφch odpad∙ lze pova₧ovat za spalitelnΘ. Oproti lisovßnφ mß spalovßnφ tu v²hodu, ₧e se krom∞ v²znamnΘho snφ₧enφ objemu zφskß homogennφ koneΦn² produkt ve form∞ popela, kter² m∙₧e b²t bez dalÜφho zpracovßnφ ulo₧en do kontejner∙ urΦen²ch ke skladovßnφ a koneΦnΘmu ulo₧enφ. Spalovßnφm je mo₧no odstranit i organickΘ kapaliny, nap°φklad oleje, mazadla nebo rozpouÜt∞dla, jejich₧ zpracovßnφ je obtφ₧nΘ. VzniklΘ plyny je samoz°ejm∞ nutnΘ jφmat a nalo₧it s nimi jako s plynn²mi radioaktivnφmi odpady.
N∞kterΘ organickΘ odpady se dajφ likvidovat mikrobiologick²m rozkladem. Takovß jednotka je vybudovßna u jadernΘ elektrßrny Loviisa ve Finsku.