Odlaganje VRAO-a

Odlaganje VRAO-a odnosno ING-a može se planirati nakon što se dovoljno ohlade tijekom mokrog ili suhog skladištenja. Istrošeno nuklearno gorivo može se u cijelosti tretirati kao visokoradioaktivni otpad i kao takvo odlagati, ili se može preraditi, pri čemu se znatno smanjuje količina otpada, ali ne i njegova aktivnost. Na taj se način dobivaju specijalni oblici otpada, poput vitrificiranog (ustakljenog) VRAO-a. Neke od zemalja koje se u pravilu odlučuju za preradu su Francuska, Rusija, Japan, Indija i Kina. Izravno odlaganje ING-a bez prerade uglavnom planiraju SAD, Kanada, Finska i Švedska. Većina zemalja još uvijek nije donijela konačnu odluku.

Između nekoliko različitih koncepata odlaganja VRAO-a, međunarodnim je konsenzusom potvrđeno da je duboko geološko odlaganje u stijeni najprikladniji način za dugotrajnu izolaciju takvog otpada od čovjekove okoline. Pridjev „geološko“ označava da se taj koncept u najvećoj mjeri oslanja na izolacijska svojstva same lokacije. Prirodni ambijenti pogodni za takve projekte su npr. ležišta soli, karbonati, škriljci i granitne stijene. Planirane dubine za smještaj otpada su oko 500 metara ili više.

Međutim, razmatrane su i druge metode odlaganja VRAO-a, kao što su odlaganje u prostor ispod dna oceana (ispod tektonske ploče), odlaganje u ledenjacima i odlaganje u svemiru, koje se danas ne razvijaju. Također, ispituje se i nova tehnologija obrade VRAO-a nuklearnim transmutacijama u reaktorima kako bi se promjenom sastava radionuklida u otpadu skratilo vrijeme poluraspada otpada koji se odlaže.

Osim prihvaćenog koncepta geološkog odlagališta na dubini od oko 500 metara ili malo više (koji je u visokoj fazi razvoja u nekoliko zemalja), u kojemu su niše za odlaganje spremnika VRAO-a dio cjelovitoga postrojenja na toj dubini, još uvijek se analizira opcija bušenja pojedinačnih vrlo dubokih bušotina u koje bi se ING/VRAO vertikalno spuštao s površine i odlagao u dijelu bušotine između npr. 3 i 5 kilometara. Inicijalni koncept je star preko pola stoljeća, a ponovo je aktualiziran zahvaljujući razvoju tehnologije bušenja u naftnoj industriji.

listOdlaganja u duboke geološke formacije

Osnovni zahtjev za bilo koju geološku formaciju jest sposobnost zadržavanja i izoliranja radioaktivnog otpada od čovjekove okoline sve dok radioaktivnost otpada ne padne na dovoljno nisku razinu, neopasnu za čovjeka i njegovu biosferu. Kako bi se povećala sigurnost geološkog odlaganja, takvi koncepti se oslanjaju na sustav nezavisnih i višestrukih barijera koje sprečavaju kretanje radionuklida iz njihove imobilizacijske matrice (spremnika). Ove barijere obično podrazumijevaju: (1) oblik otpada otporan na curenje, (2) antikorozivnu posudu u kojoj se otpad imobilizira, (3) posebne inženjerske materijale koji okružuju kontejnere s ciljem odbijanja podzemnih voda, (4) samu geološku formaciju kao osnovnu barijeru koja izolira otpad od čovjekove okoline. Postoji više razloga zašto je koncept odlaganja u duboke geološke formacije danas postao univerzalno razmišljanje gotovo svih zemalja s razvijenim nuklearnim programom:

  • radi se o apsolutno pasivnom sustavu za izolaciju radionuklida koji ne traži dodatnu uključenost čovjeka u održavanje njegove sigurnosne funkcije,
  • radioaktivni otpad ne predstavlja opasnost za čovjeka sve dok je odložen u dubokom podzemnom odlagalištu, stoga se tuneli i njihove bočne galerije (prostori za odlaganje) buše na nekoliko stotina metara dubine,
  • fleksibilnost i praktičnost odlagališta osiguravaju razne geološke sredine koje su pogodne za odlaganje otpada: ležišta kamenih soli, glina, sedra, razne magmatske stijene (posebno granit), bazalt, te razne metamorfne stijene,
  • opcija odlaganja nisko i srednje radioaktivnog otpada u takva podzemna odlagališta je već desetljećima praksa u nekim baltičkim zemljama (Švedska i Finska) koje ispituju mogućnost odlaganja i VRAO. Ovaj se pristup pokazao praktičnim i izvedivim s trenutno postojećom tehnologijom koja se koristi u rudarstvu i sličnim građevinskim djelatnostima,
  • iako konačno odlagalište otpada implicira izostanak namjere za kasnijim preuzimanjem otpada, takva podzemna odlagališta mogu biti osmišljena na način da se otpad može dohvatiti za vrijeme rada ili nakon zatvaranja takvog objekta.

Postupak odlaganja VRAO-a predviđa spuštanje kondicioniranog otpada u obliku paketa u donje razine okna ili transport u odlagalište putem kosih tunela gdje će paketi biti uglavljeni u predviđene bušotine. Većina koncepata predviđa ispunjenje takvih bušotina prikladnim materijalom (punilom) te brtvljenje nakon popunjavanja.

Lokacija dubokog geološkog odlagališta Onkalo, izvor: Posiva Oy

Prikladnim odabirom punila i okolne geološke strukture, visokoradioaktivni materijal mora ostati izoliran od čovjekove okoline za desetke tisuća godina. Dugoročna sigurnost odlagališta VRAO-a može biti sustavno procijenjena putem prediktivnog modeliranja postupne degradacije i otkazivanja inženjerskih barijera (oblik otpada, paket, punilo), kojim se predviđa transport radionuklida u okolnu geološku strukturu. Takve tzv. sigurnosne analize moraju biti utemeljene na dobrom fizikalnom razumijevanju procesa koji prate oslobađanje i migraciju radionuklida i njihovu interakciju s materijalima odlagališta (barijerama) i okolnom geološkom formacijom.

Danas u svijetu ne postoji nijedno propisno licencirano odlagalište civilnog VRAO-a. Međutim, nekoliko projekata je prošlo dugogodišnje faze priprema.

Najbliži realizaciji je projekt odlagališta u Finskoj. Zove se Onkalo, što znači špilja, a nalazi se u blizini postojeće nuklearne elektrane Olkiluoto. Nakon pristanka lokalne zajednice 2003. godine, iskopani su pristupni tuneli i podzemna galerija na dubini od 455 metara. Gradnja jedinica za odlaganje je započela nakon dobivanja građevinske dozvole 2015. godine, a ING bi trebao biti pohranjen pet godina kasnije.

                                                                      Odlagališna galerija (Odlagalište Onkalo), izvor: Posiva Oy                          Okno u odlagalištu Onkalo, izvor: Posiva Oy

Uznapredovali projekt odlagališta u američkoj saveznoj državi Nevada, Yucca Mountain, zaustavila je administracija predsjednika Obame 2010. godine, iako je lokaciju odobrio Senat 2002. godine. Daljnja sudbina projekta još uvijek je neizvjesna.

Francuska planira uspostaviti odlagalište Centre Industriel de Stockage Géologique (Cigéo) na lokaciji Bure, u području Meuse/Haute Marne. Očekuje se da će aplicirati za građevinsku dozvolu u 2017. godini, a da bi probni rad odlagališta mogao početi 2025. godine.

Cjelovit pregled projekata odlaganja VRAO/ING dostupan je na engleskom jeziku ovdje.

Ulaz u planirano odlagalište Yucca Mountain, Nevada, SAD (2004.), izvor: abcnews.com

U prilog izvedivosti geološkog odlaganja visokoradioaktivnog otpada govori primjer „prirodnog odlagališta“ iz Afrike. U rudniku Oklo, u državi Gabon, otkriveno je da se u naslagama urana prije 1,7 milijardi godina počela odvijati (i trajala je 500.000 godina) samoodrživa nuklearna lančana reakcija, usporediva s onom u reaktorima. Nastali fisijski produkti, koji u usporedbi s nuklearnim elektranama odgovaraju istrošenom nuklearnom gorivu, nakon dugog vremenskog razdoblja pomakli su se za samo tri metra, što govori o iznimnoj stabilnosti tog prirodnog “odlagališta”.

Zakonski okviri Europske unije obvezuju države članice da prepoznaju i procijene utjecaje odlaganja radioaktivnog otpada na ljude i okoliš. Takve je studije potrebno pripremiti već u ranoj fazi planiranja odlagališta, kako bi se pronašle prihvatljive lokacije odlagališta.

listViše informacija

Sustav višestrukih barijera osigurava sigurno odlaganje VRAO-a. Princip je prikazan na slici u nastavku.

Sustav višestrukih barijera odlagališta VRAO-a, izvor: Posiva Oy

  • Struktura goriva – keramičke tablete smještene u metalnim košuljicama, tako se većina radioaktivnih produkata zadržava unutar samog goriva.
  • Metalni spremnici – zadovoljavaju niz uvjeta kojima se osigurava vodonepropusnost (mehanička stabilnost i kemijska inertnost).
  • Geološka struktura – može biti pojačana inženjerskim barijerama.

Prva barijera je sama struktura goriva, koje dolazi u obliku keramičkih tableta smještenih u metalnim košuljicama. Na taj se način većina radioaktivnih produkata zadržava unutar samog goriva.

Otpad se pohranjuje u posebne metalne spremnike dugog vijeka trajanja koji se odlažu na dubinama od oko petsto metara. Ti spremnici predstavljaju sljedeću barijeru. Spremnici s otpadom moraju ispunjavati niz uvjeta, uključujući mehaničku stabilnost i kemijsku inertnost, kako bi uvjeti kojima je gorivo izloženo ostali nepromijenjeni.

Spremnici se zalijevaju bentonitom, glinom koja bubri u dodiru s vodom i tako zapunjava pore u stijeni kroz koje se voda kreće. Stabilizira spremnik i može amortizirati manje deformacije stijene.

Konačna barijera je prirodna geološka struktura, koja se može ojačati dodatnim tehnološkim rješenjima, ako je potrebno.

Ako se u obzir uzmu nabrojane karakteristike goriva, robustan dizajn spremnika, te vrlo dugo vrijeme koje bi u slučaju eventualnog ispuštanja radionuklida iz spremnika trebalo proteći da kontaminirana voda stigne do površine (što je ključni kriterij za odabir geološkog okružja), zaključak je kako ne postoji realna opasnost za stanovništvo.