Proč hlubinné úložiště v ČR?

I kdyby se optimistický rozvoj nových technologií potvrdil, zbude z jaderné energetiky, různých průmyslových odvětví či zdravotnictví určité množství dlouhodobých či vysokoradioaktivních odpadů, které bude třeba desetitisíce let izolovat od biosféry, od životního prostředí.

Vybudování hlubinného úložiště v ČR je ve společném zájmu všech občanů. Energetická koncepce ČR počítá s výrobou elektrické energie z jaderných zdrojů, přičemž existuje společenská i politická shoda na stavbě nových jaderných zařízení. Jak stávající, tak nová zařízení jsou zdrojem vyhořelého jaderného paliva a vysokoaktivních odpadů, které nelze bezpečně odstranit jinak než uložením do hlubinného úložiště.

Důvodů pro jeho vybudování na území ČR je několik:
• vyhořelé palivo a vysokoaktivní odpady budou v ČR vznikat ještě desítky let;
• jde o jediné řešení, které je technicky a ekonomicky přijatelné a proveditelné (celosvětově je s tím srozuměna odborná veřejnost a nasvědčují tomu také přístupy řady zemí);
• radioaktivní odpady je nezákonné vyvážet za hranice republiky;

• přesto, že ve vyhořelém jaderném palivu jsou obsaženy štěpitelné materiály použitelné jako palivo pro současné nebo nově vyvíjené reaktory, bude třeba odpad po přepracování včetně vzniklých vysokoaktivních odpadů, ukládat do hlubinných úložišť;
• kromě toho existují radioaktivní odpady, které z různých důvodů (aktivita, forma) nesplní podmínky přijatelnosti k uložení do přípovrchových úložišť radioaktivních odpadů.

Proč hlubinné úložiště?

Zodpovědností každého státu, který se rozhodl vyrábět část elektrické energie v jaderných elektrárnách, musí být i zneškodnění všech zbytků, které s touto činností souvisí. Proto všechny země, i Česká republika, přistupují k tomuto problému s vážností a hledají konečné řešení. Byť existují slibné výzkumné projekty jak lépe a s menším množstvím odpadů stávající vyhořelé jaderné palivo energeticky využít, přesto všechny tyto koncepce počítají, že vždy ještě zůstanou odpady, které nepůjdou zneškodnit jinak než uložením v hlubinném úložišti, bezpečně izolované od životního prostředí po desítky až stovky tisíc let. Proto i v České republice potřebujeme hlubinné úložiště, nehledě na to, že zde existují další vysokoaktivní odpady z různých průmyslových odvětví a medicíny, které jinak než v hlubinném úložišti rovněž nelze zlikvidovat.

Je tomu tak i proto, že dlouhodobé skladování všech těchto odpadů je sice technicky možné, ale ekonomicky by znamenalo vyšší náklady než uložení v hlubinném úložišti.

Zodpovědnost za zneškodnění „vlastních“ odpadů je ve většině států provozujících jaderné reaktory promítnuta i do příslušných zákonů a opatření, kterými se tyto země brání dovozu radioaktivních odpadů k jejich uložení a chrání jiné země zákazem jejich vývozu. To znamená, že i když bychom vyhořelé palivo někomu vyvezli k vyšší energetickému využití v budoucnosti – třeba k jejich spálení v reaktorech budoucí IV. generace, tak stejně budeme muset zneškodnit zbytkové odpady.

Hlubinné úložiště je dnes jediné bezpečné, technicky realizovatelné a ekonomicky přijatelné řešení. I za pozitivního rozvoje nových technologií se dá předpokládat, že výhody hlubinného úložiště spočívající v jeho bezpečnosti, technické realizovatelnosti a ekonomické přijatelnosti budou ještě dlouhou dobu nad jinými řešeními převažovat.

Hlubinné úložiště v ČR

S ohledem na české geologické podmínky bude hlubinné úložiště s nejvyšší pravděpodobností vybudováno v žulovém (granitovém) masivu nebo tomuto prostředí podobných metamorfovaných horninách – rulách. Především to ale bude v seizmicky stabilní oblasti. Obdobné žulové nebo rulové formace budou využity pro budované hlubinné úložiště ve Švédsku a ve Finsku. Vlastnosti těchto hornin pro potřeby vývoje a vybudování hlubinného úložiště jsou dlouhodobě vědecky zkoumány v podzemních laboratořích ve Švédsku, Švýcarsku, Kanadě, Japonsku, Jižní Koreji a dalších zemích. O inženýrském systému využívajícím kombinaci umělých a přírodních bariér – úložný kontejner spolu s jeho obložením bentonitem a horninový masiv v hloubce kolem 500 m - se uvažuje ve většině zemí připravujících hlubinné úložiště, včetně Česka.

Podrobnější informace o plánech, jak by hlubinné úložiště v ČR mohlo vypadat, naleznete v odkazech:
Na stránkách referenčního projektu naleznete 1 200 stran (formátu A4) technicko ekonomických informací o stávající představě řešení hlubinného úložiště v České republice. Referenční projekt byl umístěn do hypotetické lokality s žulovým masivem.
Na stránkách "Hledání vhodné lokality" naleznete informace související s hledáním nejvhodnější lokality pro HÚ (v rozsahu cca 600 stran formátu A4).

Na stránkách "Výzkum a vývoj" naleznete návrh výzkumných a vývojových činností vyplývajících z Referenčního projektu HÚ, včetně odhadu jejich časové a ekonomické náročnosti.

Vyhořelé jaderné palivo a vysokoaktivní odpady v České republice

Obě české jaderné elektrárny, Dukovany a Temelín, vyprodukují během své 40leté projektované životnosti dohromady asi 4 000 tun vyhořelého paliva. Pokud budou postaveny plánované dva nové bloky v elektrárně Temelín a jeden v elektrárně Dukovany, pak se množství odpadů k uložení zvýší na 9 000 tun vyhořelého jaderného paliva a 5 000 m³ vysokoaktivních odpadů. Pro představu – uložení takového množství vyhořelého jaderného paliva představuje přibližně 6 000 ukládacích kontejnerů.

Fakta o vyhořelém jaderném palivu a vysokoaktivních odpadech

V současné době se v České republice vyhořelé jaderné palivo po vyjmutí z reaktoru skladuje v bazénu vyhořelého jaderného paliva (v Dukovanech - obr. 1) nebo v Temelíně a později se přemísťuje do skladu vyhořelého jaderného paliva v Dukovanech (obr. 2), kde se v areálu jaderné elektrárny nacházejí dva sklady, anebo do skladu vyhořelého jaderného paliva v Temelíně (jeden sklad).

Obr. 1. Bazén s vyhořelým palivem v Dukovanech

Obr. 2. Suchý sklad vyhořelého paliva v Dukovanech

V otevřeném palivovém cyklu (bez přepracování) je vyhořelé palivo v podstatě hlavním odpadním materiálem vyžadujícím dlouhodobé uložení. Vedle něho se mohou vyskytovat malá množství nízko- nebo středněaktivních odpadů obsahujících transurany v takovém množství, které nevyhovuje kritériím pro uložení do přípovrchových úložišť.

Pro palivo typu VVER 440 nebo VVER 1000 platí, že nevyhořelého uranu ve formě oxidu uraničitého je 96 % (z toho 1% štěpitelného izotopu uran-235), plutonia ve formě oxidu plutoničitého je přibližně 1 % a cca 3 % připadají na ostatní aktinidy a štěpné produkty. Zbylý uran a plutonium, pokud se při přepracování oddělí štěpné produkty, mohou sloužit jako jaderné palivo v jaderné elektrárně s reaktorem upraveným na tento typ paliva.

Aktinidy jsou těžké prvky pocházející z rozpadových řad uranu a thoria a také některé transurany, jako např. plutonium, americium anebo curium, vznikající ozařováním uranu neutrony. Štěpné produkty vznikají pak štěpením uranu na dvojici nestejných izotopů; patří mezi ně zejména izotopy stroncia a cesia a celá řada dalších prvků. Spadají sem v malém množství i aktivační produkty reprezentované izotopy některých prvků, jako jsou železo, mangan, nikl, kobalt nebo chrom, které jsou rovněž vystavovány působení neutronů.

Vysokoaktivní odpady jsou v podstatě zbytky z přepracovacího procesu, kterým se odděluje uran a plutonium z vyhořelého paliva. Podobně jako vyhořelé palivo jsou i tyto odpady zdrojem značného množství tepla uvolňovaného vlivem radioaktivní přeměny, neboť obsahují velmi mnoho dlouhodobých radionuklidů, což je třeba vzít v úvahu při výběru vhodného způsobu uložení. Typická radioaktivita jednotlivých skupin nuklidů je uvedena v tabulce 1, tepelný výkon je znázorněn v tabulce 2. Zde je třeba poznamenat, že jak množství, tak vzájemný poměr radionuklidů závisí na různých faktorech, zejména na druhu reaktoru a jeho tepelném výkonu, a dále na stupni obohacení paliva, na stupni jeho vyhoření a na době chlazení. Uvedené hodnoty platí pro palivo reaktorů typu VVER-440 (provozují se v Dukovanech na rozdíl od VVER-1000 v Temelíně, VVER znamená vodo-vodní energetický reaktor).

Tabulka 1. Pokles radioaktivity vyhořelého palivového souboru VVER-440 v různých dobách po vyjmutí z reaktoru (4 % obohacení, vyhoření 40000 MWd/t U, doba pobytu v reaktoru 3 roky, údaje v TBq)

Tabulka 2. Tepelný výkon vyhořelého palivového souboru VVER-440 v různých dobách po vyjmutí z reaktoru (4 % obohacení, vyhoření 40000 MWd/t U, doba pobytu v reaktoru 3 roky, údaje ve W)

Pokud je vyhořelé palivo prohlášeno za odpad, patří podle výše radioaktivity do nejnebezpečnější kategorie, se kterou se v jaderné energetice můžeme setkat. Představu o poklesu radioaktivity a tepelného výkonu vyhořelého jaderného paliva s postupem času dávají údaje na obr. 11 a 12.

Obr. 11 Radioaktivita vyhořelého palivového souboru VVER-440

Obr. 12 Tepelný výkon vyhořelého palivového souboru VVER-440