Radioaktivní odpad je materiál, který má radioaktivní vlastnosti a nemá už žádné hodnotné využití.
Radioaktivita
Radioaktivita je samovolná přeměna atomových jader, která je spojena s emisí ionizujícího záření.
Nuklid je atom s přesně určeným počtem protonů a neutronů v jádře.
Izotopy jsou různé nuklidy téhož prvku, v jehož atomech je stejný počet protonů, ale různý počet neutronů.
Radionuklid je nestabilní nuklid, který podléhá samovolné radioaktivní přeměně. K radionuklidům patří jádra uranu 235U, uranu 238U a thoria 232Th, která jsou základem původní radioaktivity Země.
Radioizotop je nestabilní izotop prvků, který podléhá samovolné radioaktivní přeměně.
Rozdělení radioaktivního odpadu podle aktivity
Nízko aktivní radioaktivní odpad jsou zbytky málo kontaminovaných materiálu.
Středně aktivní radioaktivní odpad jsou více kontaminované materiály. Podle druhu lze tyto materiály umístit do povrchového nebo hlubinného úložiště.
Vysoce aktivní radioaktivní odpad je například vyhořelé jaderné palivo nebo zbytky po jeho přepracování.
Rozdělení radioaktivního odpadu podle původu
Zbytkový materiál ve zdravotnictví – vzniká při diagnostice (scintigrafie kostí, plic, štítné žlázy, ledvin, mozku atd.) nebo léčbě chorob (gama nůž).
Vyhořené jaderné palivo vzniká v jaderných elektrárnách. Určitou dobu je skladováno v prostorách těchto elektráren. Později je uloženo do ochranných kontejnerů a umístěno do podzemních úložišť.
Obsah vyhořelého jaderného paliva
Vyhořelé jaderné palivo tvoří necelé 1 procento objemu všech jaderných odpadů na světě, ale obsahuje přes 90 procent veškeré radioaktivity. Jeden jaderný reaktor s výkonem přibližně 1.000 MW produkuje za rok zhruba 30 tun vyhořelého paliva. Představuje to objem asi 1,5 m3, protože palivo má velkou hustotu.
Vyhořelé jaderné palivo, které bylo vyjmuté z reaktoru, obsahuje 95 procent nespotřebovaného uranu, z toho 1 procento štěpitelného 235U a 1 procento štěpitelného izotopu plutonia 239Pu.
Ostatní štěpné produkty tedy představuji přibližně 1.200 kg. Hlavní podíl mezi nimi tvoří cesium 137Cs a stroncium 90Sr, oba s poločasem rozpadu přibližně 30 let. Poločas rozpadu je doba, která je potřebná k tomu, aby se přeměnila právě polovina atomů ve vzorku. V důsledku radioaktivního rozpadu vyhořelé jaderné palivo postupně ztrácí radioaktivitu. Mnohé izotopy se přeměňují na neaktivní prvky.
Ve vyhořelém jaderném palivu jsou však také extrémně dlouhodobé radionuklidy, které mají poločas rozpadu sto tisíc a více let. Podle odborníků je nejnebezpečnější doba prvních přibližně 300 let.
Zacházení s vyhořelým jaderným palivem
Bazén vyhořelého paliva
Palivové články pro tlakovodní reaktory jsou pokryty obalem z vysoce odolné slitiny zirkonia. V reaktoru musely články vydržet teploty kolem 300oC a tlak před 12 MPa. Jsou tedy schopné odolat mnohem mírnějším podmínkám při skladování a další manipulaci.
Tlakovodní reaktory jsou reaktory, ve kterých se jako chladivo používá obyčejná voda pod tlakem. K těmto reaktorům patří i reaktory typu VVER, které se využívají v České republice. Voda v těchto reaktorech slouží zároveň jako moderátor. Moderátor je materiál, který účinně zpomaluje neutrony.
Vyhořelé články se z reaktoru vyjmou a pod hladinou vody kanálem převezou do bazénu vyhořeného paliva. Ten se nachází v reaktorové hale vedle reaktoru. Tam jsou články uloženy tři až čtyři roky. Neustále jsou chlazeny vodou, protože v důsledku radioaktivního rozpadu v nich stále vzniká teplo. Jejich radioaktivita v průběhu této doby klesne asi na polovinu původní hodnoty.
Mezisklad vyhořelého paliva
Vyhořelé palivové články se potom vloží do speciálních kontejnerů a odvezou se do meziskladu vyhořeného paliva. Zde se skladují několik desítek let.
Existují dva typy meziskladů vyhořelého paliva – mokré mezisklady a suché mezisklady. V mokrém meziskladu jsou kontejnery umístěny ve skladovacích bazénech pod hladinou vody. Vodu zajišťuje chlazení a ochranu před ionizujícím zářením. V suchém meziskladu jsou kontejnery uloženy na vzduchu. Z hlediska chlazení je to také bezpečné.
V České republice jsou suché mezisklady v areálech jaderných elektráren Dukovany a Temelín.
Hlubinné úložiště
V současné době je jedinou možnosti, jak odstranit dlouhodobé radionuklidy, počkat, až se rozpadnou na neradioaktivní nuklidy. Bude to trvat statisíce let. Po celou dobu je nutné zajistit, aby se nedostaly do biosféry.
Nejvhodnější je umístění jaderného odpadu do různých druhů skla, keramických materiálů nebo bitumenu. Trvalé uložení je možné ve speciálním hlubinném úložišti, ve kterém je vytvořena řada ochranných bariér.
Vzhledem ke geologickým podmínkách v České republice bude hlubinné úložiště pravděpodobně vybudováno v žulovém (granitovém) masivu nebo v podobných metamorfovaných horninách. Metamorfované horniny vznikají ze všech druhů hornin v důsledku vysokých teplot, tlaků a chemických látek, kterým jsou tyto horniny v zemské kůře vystaveny.
Hlubinné úložiště musí být vybudováno v seizmicky stabilní oblasti, tj. v zemětřesně klidné oblasti.
V oblasti hlubinného úložiště se nesmí vyskytovat podzemní vody. Pokud má být zabezpečena dostatečná izolace jaderného odpadu po dobu stovek tisíc let, nesmí dojít k jeho zaplavení. Voda by dříve nebo později způsobila korozi a zničení kontejnerů, ve kterých jsou odpady uzavřeny. Proudění podzemních vod by pak mohlo vynést uvolněné radioaktivní látky na povrch a případně způsobit kontaminaci zdrojů pitné vody.
Použité zdroje:
https://www.cez.cz/edee/content/file/static/encyklopedie/encyklopedie-energetiky/03/palivo_4.html
2024 ©