Odlaganje NSRAO-a

Dugogodišnja praksa odlaganja otpada u svijetu urodila je međunarodnim dogovorom koji ističe dva osnovna pristupa kao najbolje opcije odlaganja radioaktivnog otpada:

  • površinsko ili pripovršinsko odlaganje u posebno izgrađene odlagališne jedinice, na površini ili plitko ukopane, ili u tunele na dubini od nekoliko desetaka do nekoliko stotina metara (samo za nisko i srednje radioaktivni otpad),
  • duboko geološko odlaganje u osobito prikladnim geološkim formacijama na dubini od oko 500 metara ili više (za sve vrste radioaktivnog otpada, a nužno za VRAO-a i ING-a).

Kod oba pristupa odlaganju radioaktivnog otpada treba uskladiti djelovanje prirodnih (geoloških) i izgrađenih (inženjerskih) barijera u odlagalištu protiv eventualnog širenja radioaktivnosti. Ipak, postoje dramatične razlike između zahtjeva za odlaganje NSRAO-a i VRAO-a.

Površinsko odlagalište za vrlo nisko radioaktivni otpad, izvor: ENRESA

U slučaju NSRAO-a s ograničenom dugovječnom komponentom (tzv. kratkoživući NSRAO), koji čini daleko najveći volumen RAO-a iz nuklearnih elektrana, izolacija otpada od okoliša može se u velikoj mjeri (ako je to potrebno) postići samo inženjerskim barijerama, budući da se radi o periodu od samo nekoliko stotina godina.

U slučaju odlaganja VRAO-a, inženjerske barijere su značajne za očuvanje integriteta geološkog okružja u početnom periodu hlađenja otpada (spremnici i bentonit), ali dugoročnu izolaciju otpada od okoliša (tisuće godina) mogu osigurati samo geološka svojstva lokacije.

Osnovni je cilj odlagališta NSRAO-a osiguranje dugotrajne izolacije radionuklida na način da se spriječi njihova migracija u okoliš sve do trenutka kada aktivnost ne padne na zanemarivo malu razinu (usporedivu s pozadinskim zračenjem), što će se dogoditi nakon nekoliko stotina godina. To se postiže izborom lokacije zadovoljavajućih izolacijskih svojstava i izgradnjom odlagališta u kojem će se primijeniti sigurnosni koncept, koji se temelji na sustavu višestrukih inženjerskih barijera. Sigurnost ovisi o djelotvornosti prirodnih i inženjerskih zaštitnih barijera:

  • prirodna barijera – geološka formacija u kojoj se otpad odlaže,
  • inženjerske barijere – umjetne prepreke koje sprječavaju migraciju radionuklida.

Odnos ovih sustava je komplementaran, jer geološka formacija izrazito dobrih izolacijskih svojstava traži manje zahtjevan tehnički sustav inženjerskih barijera i obrnuto. Ispod određene kvalitete geološkog ambijenta, gradnja odlagališta nije isplativa, bez obzira na različite tehničke barijere, stoga se najveća pažnja u procesu izbora prikladne lokacije pridaje upravo vrednovanju njezinih izolacijskih svojstava.

Dugoročni problem koji se javlja prilikom zbrinjavanja RAO-a je osiguranje stabilnosti kako bi se onemogućio kontakt radioaktivnih izotopa s biosferom, a naročito s podzemnim vodama. Imobilizacija radionuklida unutar zaštitne posude korištenjem smola i betona osnovni je princip kojim se postiže stabilnost, kao i tehnološka izvedba bačvi i ostalih posuda, te tip geološke formacije.

Najjednostavnije površinsko odlagalište je običan plitki rov u kojem se otpad prekriva zemljom. Danas je uobičajeno da se u takvom plitkom odlagalištu postavi odgovarajuća izolacija na dno, te da zemljani pokrov sadrži jedan nepropusni sloj s drenažnim kanalima. RAO se obično obrađuje prije odlaganja i dodatno izolira u nepropusnim posudama ili betonskim spremnicima ili kontejnerima.

Jednostavnija izvedba površinskog odlagališta vrlo nisko radioaktivnog otpada: metalni spremnici sa radioaktivnim materijalom polažu se na armirano betonsku podlogu i zatim zatrpavaju šljunkom, pijeskom i glinom.

Druga varijanta površinskog odlagališta je zidana betonska građevina, plitko ukopana ili sagrađena iznad površine zemlje (tumulus/monolit/kaseta). Građevina se sastoji od prostorija koje se redom popunjavaju posudama s otpadom. Kada se neka prostorija popuni, zatvara se, a prije toga posude se mogu zaliti i betonom ili ispuniti drugim materijalom za popunu i stabilizaciju. Metalne posude s radioaktivnim otpadom polažu se na armirano-betonsku podlogu i zatrpavaju šljunkom, pijeskom i glinom. Varijanta odlagališta poznata kao betonski monolit predstavlja standardizirano rješenje odlaganja otpada srednje i niske aktivnosti. Razlika je u tome što su metalne posude s radioaktivnim otpadom smještene u armirano-betonske kontejnere koji se po određenom rasporedu polažu na armirano-betonsku podlogu opremljenu drenažnim sustavom. Nakon popune predviđenog prostora, omeđenog oplatom i ojačanog armaturom, armirano-betonski kontejneri ograđuju se betonskim zidom čime se dobiva monolitna struktura koja se obično prekriva s nekoliko slojeva prirodnih i umjetnih materijala.

    U pripovršinskim odlagalištima (5) čelične 200-litarske bačve s nisko i srednje radioaktivnim otpadom (1) složene su u betonske spremnike (2). Oni se slažu u armiranobetonske građevine (kasete) (3), koje se popunjavaju zaštićene od oborina pokretnim krovom (4). Odlagalište se potom prekriva zaštitnim sustavom slojeva koji sprečavaju procjeđivanje oborinskih voda u tijelo odlagališta, a služe i kao biološka barijera (protiv intruzije flore, faune i ljudi).

.

Kao materijali za izradu pokrova uglavnom se koriste različiti šljunkoviti, pjeskoviti i glinoviti prirodni materijali s lokacije i plastificirane folije visokih hidroizolacijskih svojstava (geomembrana, geotekstil). Time se dodatno formira još jedna inženjerska barijera. Slojevi pijeska i šljunka koriste se za drenažu, tj. prikupljanje oborina i površinskih voda kako bi se spriječio njihov prodor u odlagalište i omogućila kontrola kvalitete. Odlagalište se vizualno uklapa u okoliš, ozelenjavanjem površinskog sloja humusa.

.

Sustav inženjerskih barijera

.

Alternativna tehnološka varijanta odlaganja NSRAO-a, koja je usvojena u nekim zemljama, je tunelsko odlaganje unutar čvrste stijene na različitim dubinama (od nekoliko desetaka do nekoliko stotina metara).

    Plitka odlagališta mogu biti ukopana na dubinu od 50 do 100 m ili mogu biti tunelskog tipa (5) pod nadslojem terena jednake visine. Čelične bačve (1) s nisko i srednje radioaktivnim otpadom slažu se u betonske spremnike (2), koji se transportiraju u podzemne prostorije (3) odlagališta. Raspored podzemnih prostorija može biti niz komora nalik na tunele (4).

U nekim zemljama se adaptiraju napušteni rudnici soli ili željeza u prikladnim geološkim formacijama, zbog naročito pogodnih izolacijskih svojstava i izostanka podzemnih voda (rudnici Konrad i Morsleben u Njemačkoj). Neke zemlje grade podzemna odlagališta kopajući horizontalne tunele u kamenoj padini, kao npr. Švicarska. U Švedskoj i Finskoj iskopani su kosi tuneli unutar granitnih stijena s nekoliko bočnih prostorija galerija do željene dubine u kojima se grade betonski silosi i/ili horizontalne prostorije. Metalne bačve i betonski kontejneri s radioaktivnim otpadom odlažu se u bočne prostorije koje se nakon popunjenja ispunjavaju betonskom smjesom.

Odlagalište NSRAO-a Morsleben, Njemačka, u napuštenom rudniku soli (rana faza, 1971. godine)

Proračuni rizika (sigurnosne analize) bitna su komponenta kod planiranja i pogona odlagališta jer provjeravaju efikasnost i funkcionalnost svih prirodnih i umjetnih inženjerskih barijera. Pri tome se identificiraju različiti mehanizmi, kritični putevi i količine radionuklida koje bi u hipotetskim situacijama mogle prodrijeti u okoliš. Proračuni se izvode izrazito konzervativno, a to znači uz pretpostavku najnepovoljnijeg slijeda događaja. Na temelju takvih provjera, za koje se koriste podaci iz različitih mjerenja (tzv. karakteriziranje lokacije odlagališta), procjenjuju se prirodne i definiraju inženjerske barijere koje će moći zaustaviti prodiranje radionuklida u okoliš i kod takvih ekstremno negativnih, hipotetskih slučajeva.

Posebna pažnja se također posvećuje nadzoru utjecaja odlagališta na okoliš, tzv. monitoringu. Prema definiranim propisima izvode se radiološka, radiokemijska, biološka i druga mjerenja, kako bi se pravovremeno zapazila migracija radionuklida kroz biološke štitove i prirodne barijere. Posebna se pozornost posvećuje nadzoru vode i drenažnim sustavima iz kojih se uzimaju uzorci za analizu prije nego se voda ispusti u lokalnu biosferu.