Onkalo - finské úložiště jaderných odpadů

Nakládání s jadernými odpady bylo vždy tématem mnoha debat o jaderné energii a udržitelnosti jaderné energetiky po celém světě. Každý věděl o myšlence geologického hlubinného úložiště, ale Finsko bylo první, které to udělalo. „Onkalo mění hru v oblasti dlouhodobé udržitelnosti jaderné energie“, uvedl generální ředitel Mezinárodní agentury pro atomovou energii (IAEA) Rafael Mariano Grossi ve finském Olkiluoto s odkazem na vůbec první hlubinné geologické úložiště použitého paliva na světě, které se tam právě buduje. Hlubinné úložiště pro vysoce aktivní jaderné odpady funguje již dlouhou dobu v USA (Waste Isolation Pilot Plant v Carlsbadu v Novém Mexiku), ale zde se ukládají odpady z vojenského programu. Úložištěm v Onkalo Finsko završí svůj národní energetický jaderný palivový cyklus. Existence úložiště byla jednou z podmínek finského parlamentu pro souhlas s novými jadernými reaktory, které už se v této zemi stavějí: Olkiluoto 3 a Hanhikivi.

Hlubinné geologické úložiště se staví u jihozápadního pobřeží Finska poblíž jaderné elektrárny Olkiluoto. Dva reaktory zde pracují a třetí se má uvádět do provozu příští rok. Poblíž Helsinek pak má Finsko ještě další jadernou elektrárnu Loviisa se dvěma reaktory.

V Onkalo bude po tisíce let izolováno použité palivo ze všech finských jaderných reaktorů v hloubce přibližně 450 metrů pod povrchem země. Úložiště je založeno na koncepci vyvinuté švédskou společností pro jaderné palivo a nakládání s odpady SKB v úzké spolupráci s finskou společností Posiva Oy, která je za ukládání použitého jaderného paliva odpovědná.

Třetina finské elektřiny pochází z jaderné energie

Očekává se, že tento podíl vzroste po roce 2022, kdy bude v provozu nový reaktor Olkiluoto 3, až na více než 40 %. Přes 80 % elektřiny vyrobené ve Finsku neznečišťuje ovzduší. „Rádi se podělíme o své zkušenosti a znalosti,“ řekl Jarmo Tanhua, president TVO. „Každá země musí myslet na nakládání s jaderným odpadem, nejen země s jadernými elektrárnami; jaderné činnosti v průmyslu nebo lékařství také produkují odpad. V Onkalo vyrůstají konkrétní příklady našeho řešení: zapouzdřovací závod a finální zařízení na likvidaci jaderných odpadů.“

Stavba prvního úložiště ve Finsku

Než může začít výstavba úložiště, musí společnost odpovědná za realizaci koncepce získat stavební povolení. Ve Finsku byla licence vydána v roce 2015, což je poprvé, co bylo kdekoli na světě získáno stavební povolení pro hlubinné geologické úložiště. Místo bylo vybráno po několika letech prověřování řady potenciálních stránek. Po průzkumu hornin na základě geologických informací pokračovala společnost Posiva v charakterizaci lokality pomocí studií specifických pro danou lokalitu, které zahrnovaly již i průzkumné vrtání. Během tohoto procesu zahájila společnost Posiva také diskuse s dotčenými obcemi o hostování zařízení. „Souhlas veřejnosti a sociální faktory hrají při výběru místa klíčovou roli,“ uvedl Jussi Heinonen, ředitel odboru regulace a záruk jaderného odpadu finského Úřadu pro radiační a jadernou bezpečnost (STUK). „Sociální přijetí souvisí s důvěrou v provozovatele, regulátora a osoby s rozhodovací pravomocí. Tuto důvěru je třeba budovat a udržovat.“ Zahájení procesu likvidace odpadu je plánováno na rok 2024.

Co se dělá s použitým palivem

Poté, co se použité palivo odstraní z jaderných reaktorů, generuje po několik desetiletí značné teplo. Proto se umisťuje do bazénů s vodou nebo do suchých skladovacích prostor. Skladovací bazény a kontejnery zajišťují, že si vyhořelé palivo udržuje svoji integritu a nedochází k úniku radiace nebo radioaktivních materiálů, čímž chrání lidi a životní prostředí před expozicí. Vyhořelé palivo však zůstává vysoce radioaktivní a je třeba ho izolovat po několik stovek tisíc let.

Jedním ze způsobů likvidace použitého paliva – pokud je deklarováno jako odpad – je pohřbít ho v inženýrských zařízeních v hlubinných geologických úložištích. Radioaktivní materiál se zapouzdří do robustních a těsných nádob a izoluje v geologické formaci několik set metrů pod úrovní země. Úložiště se skládá ze systému tunelů nebo komor vybudovaných na místě geologicky vhodném pro zajištění dlouhodobé bezpečnosti zakopaného materiálu. Klíčovou charakteristikou hlubinných úložišť je pasivní bezpečnost, což znamená, že jakmile bude úložiště uzavřeno, není nutný žádný další lidský zásah.

Zařízení pro hlubinné geologické ukládání

Zařízení budované ve Finsku je založeno na koncepci likvidace „KBS-3“, kterou vyvinula Švédská společnost pro jaderné palivo a nakládání s odpady (SKB) v úzké spolupráci s finskou společností Posiva. Metoda KBS-3 spočívá v zapouzdření použitého paliva do měděných kanystrů odolných proti korozi a v zapuštění kanystrů do bobtnající hlíny uvnitř tunelů úložiště až 500 metrů pod úrovní terénu. „Oba státy, Finsko a Švédsko, se rozhodly nejen pro přímou likvidaci vyhořelého paliva, ale máme také podobné reaktory, což znamená, že máme podobné palivo. Přímá spolupráce na různé výzkumné a vývojové činnosti měla pro oba smysl, „uvedl Magnus Westerlind, hlavní poradce SKB. „ Ve společném vývojovém projektu jsme například vyřešili v podstatě vše, co souviselo s měděnými úložnými kanystry.“

Vlády obou zemí na konci 70. a na začátku 80. let rozhodly, aby za nakládání s odpadem odpovídali producenti. Ve Finsku se použité palivo z jaderné elektrárny Loviisa přepravovalo k přepracování do Sovětského svazu (později do Ruska) až do roku 1996. Když finská vláda v roce 1978 vydala provozní licenci pro jadernou elektrárnu Olkiluoto, požádala držitele licence o vývoj plánu nakládání s odpady, včetně použitého jaderného paliva.

Mezitím ve Švédsku

Ve Švédsku se na konci 70. let sešli majitelé elektráren, aby vytvořili SKB za účelem společné správy vyhořelého paliva. Tím začaly výzkumné a vývojové aktivity pro vývoj koncepce likvidace, která nakonec vedla k metodě KBS-3. Tento koncept zvítězil jako vhodný způsob likvidace odpadu v roce 1983 a od té doby se dále rozvíjí. Bylo vybráno místo pro úložiště ve Forsmarku, 150 kilometrů severně od Stockholmu, kde probíhají přípravy stavby. V roce 2011 podala SKB žádost o povolení na stavbu úložiště, která byla přezkoumána Švédským úřadem pro radiační bezpečnost (SSM) a soudem pro pozemkové a životní prostředí. Tyto orgány pak předložily vládě své závěrečné prohlášení ke konečnému rozhodnutí o licenci.

Finsko a Švédsko nejsou jedinými zeměmi, které v této oblasti dosahují pokroku. Ve Francii v současné době připravuje agentura pro nakládání s radioaktivním odpadem Andra žádost o licenci. V Kanadě a ve Švýcarsku národní agentury pro nakládání s odpady zkoumají vhodná místa prostřednictvím geologického průzkumu míst.

Zapouzdřovací závod

25. září 2019 položila finská společnost pro nakládání s odpady Posiva základní kámen pro výstavbu zařízení na zapouzdření použitého paliva v místě Olkiluoto. Dokončení výstavby závodu je naplánováno na léto 2022. Použité palivo se bude balit do ocelovoměděných kanystrů v nadzemním zapouzdřovacím zařízení, odkud budou převezeny do podzemních tunelů úložiště, a dále do místa finálního uložení – hnízd těsněných bentonitovým pufrem. Zapouzdřovací závod bude stavět společnost Skanska za přibližně 45 milionů eur. Stavba potrvá asi 10 let.

Manipulace s palivem v zapouzdřovacím závodě

Použité palivo bude dodáno do přijímací oblasti zapouzdřovacího zařízení v přepravních kontejnerech. V přijímací oblasti jsou také uskladněny prázdné nádoby pro konečné uložení. Přepravní nádoba i nádoba na konečné uložení se pevně ukotví uvnitř stíněné komory pro manipulaci s palivem, kde se použité palivo převádí z přepravního kontejneru nejprve do sušicí stanice a poté do nádoby na konečné uložení. Až budou všechny palivové soubory přeneseny, naplní se úložný kontejner plynným argonem a pevně uzavře vnitřním ocelovým krytem. Z manipulační komory se naplněná nádoba přenese do svařovací stanice. Víko nádoby svaří elektronový paprsek, což zaručuje pevný a silný svar. Nakonec se zkontroluje těsnost svaru pomocí nedestruktivních testovacích metod, jako je rentgenové a ultrazvukové testování. 

Zdroje:

Developing the First Ever Facility for the Safe Disposal of Spent Fuel | IAEA

/www.iaea.org/newscenter/news/finlands-spent-fuel-repository-a-game-changer-for-the-nuclear-industry-director-general-grossi-says