Jaderná fyzika a energetika

Článků v rubrice: 359

Jaderný odpad, problém hlavně politický

Problematika jaderných odpadů a tzv. „vyhořelého paliva” je asi nejčastěji zmiňovaným argumentem proti využívání jaderné energie. Dočítáme se o „nezdůvodnitelném riziku pro budoucí generace” nebo o „neřešitelném problému, kam s ním”. Ve skutečnosti se v prvé řadě jedná o problém politický.

Fotogalerie (3)
Nebezpečnost vyhořelého jaderného paliva pro podzemní vody. Těžkovodní reaktor Candu (PHWR). (Zdroj: Canadian nuclear FAQ)

Radioaktivní odpady se dělí na:

  • nízkoaktivní

  • středně aktivní

  • vysoce aktivní
Nízkoaktivní a středně aktivní radioaktivní odpady jsou již desítky let ukládány do jaderných úložišť. U nás je to bývalý důl Richard u Litoměřic, Bratrství u Jáchymova, úložiště v Dukovanech a další. Většina středně aktivních odpadů nevzniká v jaderných elektrárnách, ale v průmyslu, zdravotnictví nebo ve výzkumu. Nepředstavují významné riziko, nedají se prakticky zneužít. Ze zákona je má na starosti SÚRAO (Správa úložišť radioaktivních odpadů).

Největším teoretickým rizikem jsou odpady vysoce aktivní, především vyhořelé jaderné palivo (VJP). V tom se stále skrývá velké množství využitelné energie (více než 95 % procent). Proto se někdy nazývá použité jaderné palivo, aby se zdůraznila možnost jeho dalšího využití.

V současné době existují tři cesty, jak s VJP nakládat:

  • uložení pod zem (jako odpad)

  • přepracování, využití jako nové palivo

  • vyčkávací strategie

Uložení pod zem

Vyhořelé jaderné palivo se uloží do hlubinného úložiště, s jeho vyzvednutím a dalším využitím se nepočítá. Nevýhoda je jasná – zbytečně se zbavujeme velkého množství využitelné energie, které musíme získat jinak (např. další těžbou uranu z přírodních ložisek).

Přepracování

Použité palivo obsahuje asi okolo 95 % 238U, 1% 235U, 1% 239Pu a 2‑3 % štěpných produktů a transuranů. Již desítky let umíme oddělit využitelné izotopy uranu a plutonia a vyrábět z nich tzv. palivo MOX, které opět můžeme místo klasického paliva využít v reaktorech (i lehkovodních). Tím se radioaktivita zbytku sníží a ten můžeme nazvat radioaktivním odpadem – i když vědci již tuší technologie, jak využít další izotopy, např. urychlovačem řízené transmutační technologie (ADTT). Přepracováním lze snížit množství odpadů na jednotky procent. Je s podivem, že proti přepracování vyhořelého paliva často protestují organizace jinak podporující recyklaci odpadů. Pravdou je, že přepracování je velmi nákladné a provádí ho jen některé země (Francie, Velká Británie, Rusko, Japonsko, Indie).

Vyčkávací strategie

Je spojena s dočasným skladováním vyhořelého jaderného paliva. Je dnes nejčastější strategií. Ukládání do meziskladů rozhodně neznamená bezradnost, co s jaderným palivem. Technologie, jak bezpečně uložit radioaktivní materiály, jsou dávno známé, ale vyčkávací strategie má řadu výhod.

Technologické důvody

Aktivita vyhořelého paliva po vyjmutí z reaktoru je velmi vysoká, během krátké doby ale výrazně klesá. Za 10 let od vyjmutí paliva z reaktoru je aktivita již jen 0,3 %, tedy asi 300x nižší! Po 50 letech skladování je aktivita menší než 0,1 % původní aktivity (1000x nižší).

Levnější manipulace

Manipulace s vyhořelým palivem (přepracování, definitivní uložení) je tím levnější, čím je nižší jeho aktivita.

Vyšší bezpečnost

Manipulace s méně aktivním materiálem je bezpečnější než s vysoce aktivním.

Technický pokrok v přepracování

Dá se předpokládat, že za desítky let bude možné většinu (95‑99 %) z VJP využít v nových typech reaktorů (rychlé množivé reaktory, ADTT). Nové technologie přepracování budou ekonomicky výhodnější, méně energeticky náročné a šetrnější k životnímu prostředí. Díky recyklovanému palivu dojde k omezení těžby uranu z přírodních zdrojů, což je dalším důležitým ekologickým faktorem.

Technický pokrok při stavbě úložiště

Dá se očekávat, že nové materiály a postupy umožní vybudovat úložiště za nižší náklady než nyní.

Růst cen uranu

Dnes není ekonomicky výhodné přepracovávat VJP, protože cena uranu na světových trzích je nízká. V budoucnu se dá očekávat její růst a přepracování se stane rentabilním.

Politické řešení a mezinárodní dohody

V případě pragmatického politického přístupu lze očekávat mezinárodní dohodu o výstavbě společného úložiště pro více zemí, což by přineslo úsporu nákladů a výběr nejlepšího možného místa z hlediska infrastruktury a vlivu na životní prostředí.

Jiné alternativy

Zní to jako „sci‑fi“, ale již dnes by bylo technicky i ekonomicky možné vynést nevyužitelné izotopy s dlouhou dobou aktivity do vesmíru. Překážkou je nízká spolehlivost nosičů, ale i zde lze očekávat pokrok. Trvalé úložiště by se nemuselo vůbec stavět.

Z uvedených bodů vyplývá, že dnešní vyčkávací strategie je správným krokem – ekonomickým, ekologickým i bezpečnostním. Již dnes bychom byli schopni uložit VJP do trvalého úložiště, ale nebylo by to výhodné pro nás ani pro budoucí generace, které by ho musely pracně vykopat a znovu přepracovat.

Nebezpečnost vyhořelého jaderného paliva

Hovoří se o tom, že VJP je nebezpečné desetitisíce let. Ano, je to pravda, ale tato nebezpečnost se po několika stech letech sníží na úroveň jiných přírodních materiálů (např. rud některých kovů). V případě uložení do trvalého úložiště existuje prakticky jediné riziko pro okolní životní prostředí – kontaminace spodních vod radioaktivními látkami (nebo těžkými kovy). Tato hrozba prakticky nepřichází v úvahu, přesto byla vypracována studie relativní nebezpečnosti VJP, jejíž výsledek ilustruje graf na obrázku „Nebezpečnost vyhořelého jaderného paliva pro podzemní vody“.

Z grafu lze vyčíst, že po vyjmutí z reaktoru je VJP vysoce nebezpečné, více než 1000x oproti přírodní rudě. Za 500 let je již VJP nebezpečností srovnatelné s rtutí či olovem. Za dobu 1000 let je vyhořelé jaderné palivo (v případě přepracování) méně nebezpečné než např. rudy arzenu či barya.

Zneužitelnost VJP teroristy

Často slýcháme, že VJP by bylo ideální zbraní pro teroristy. Variantou je tzv. „špinavá bomba”, neboť klasická jaderná bomba z plutonia z VJP díky vysokému procentu různých izotopů vytvořit nejde.

Nicméně kvůli složité manipulaci s VJP a jeho zabezpečení se nejeví tato možnost jako příliš pravděpodobná. Pro teroristy jsou efektivnější jedy, chemické, bakteriologické zbraně nebo klasické výbušniny.

Problém mezinárodní spolupráce

Zatím platí dohoda, že by každá země měla vyřešit problematiku jaderného odpadu sama. Otázkou je proč? Jaký přínos bude mít 15 trvalých úložišť vysoce aktivních radioaktivních odpadů v Evropské unii? USA, které má podobný počet jaderných elektráren a podobnou rozlohu jako EU, zamýšlí také jen jedno úložiště (Yucca Mountains). Je výstavba patnácti úložišť místo jednoho levnější a budou bezpečnější? Logickým stupněm evropské integrace by mělo být hledání nejlepšího řešení i v otázce ukládání VJP. Vždyť energii z jaderných elektráren využívá většina obyvatel EU včetně těch, kteří žijí v zemích, jenž neprovozují jaderné elektrárny. Pokud dojde ke stavbě jediného úložiště pro celou Evropskou unii (nebo dokonce např. společného s Ruskem) bude to výhodné pro všechny. Naštěstí nám pro toto rozhodnutí zbývá ještě dostatek času.

Problém vyhořelého jaderného paliva je problémem politicky zveličeným. Technologie existují, jde hlavně o to vybrat ty nejvhodnější. Mnohem větším problémem dneška jsou odpady konvenční, které sice nejsou extrémně nebezpečné, ale je jich o několik řádů více než radioaktivních, jejich nebezpečnost mnohdy s časem neklesá a jejich zajištění je často velmi špatné.

Lukáš Rytíř
Poslat odkaz na článek

Opište prosím text z obrázku

Nejnovější články

Fyziklání 2020

Dne 14. 2. 2020, tedy ještě před uzavřením škol kvůli koronavirové epidemii, se uskutečnila mezinárodní fyzikální soutěž pro týmy středoškoláků Fyziklání 2020, kterou pořádá skupina vysokoškolských studentů FYKOS (Fyzikální korespondenční seminář).

Krev od vyléčených pacientů se může stát lékem na Covid-19

Tento týden v New Yorku začíná test experimentální terapie současné pandemické nemoci Covid-19, způsobené novým koronavirem. Tento typ terapie je znám již více než 100 let, byl použit v roce 1918 při pandemii tzv. španělské chřipky. Tehdy nebyly k dispozici žádná antivirotika ani očkování.

www.rouskyvsem.cz.

Je období řádícího koronaviru způsobujícího nemoc Covid-19. Podpořme dobrou věc, nic nás to nestojí. V této vypjaté situaci lze na internetu najít spoustu informací. Některé jsou ověřené, jiné typické “fakenews”. A to je problém. Proto se tým stojící za webem rouskyvsem.

Sluncem poháněné vzducholodě

Byly doby, kdy byly vzducholodě považovány za budoucnost létání. Pak upadly v zapomnění, aby se nyní vrátily jako „zelenější“ způsob dopravy. Britská firma Varialift Airships plánuje stavět vzducholodě poháněné sluncem, které by se měly používat v mezinárodní přepravě nákladů.

Amatérská ochranná rouška

V boji proti koronaviru je potřeba velkého množství ochranných roušek a zdravotnických masek. Odborníci vyzývají: „Noste všichni masku, abyste se vyhnuli infekci!“. Rostoucí poptávka způsobila vážný nedostatek masek. Ochranné roušky v lékárnách byly brzy vykoupené, což mezi lidmi vyvolávalo paniku.

Nejnovější video

Bez jaderné energie se ve vesmíru daleko nedostaneme

Krátké výstižné video z dílny Mezinárodní agentury pro atomovou energii ve Vídni ukazuje využití jaderné energie a jaderných technologií při výzkumu vesmíru. Ne každý ví, že jádro pohání vesmírné sondy už po desetiletí. Zopakujme si to. (Film je v angličtině.)

close
detail