Na návštěvě u Hádese

Nebojte se, neprodělala jsem klinickou smrt a nebudu líčit zážitky z říše mrtvých. Tam, kde jsem byla – v podzemní geologické laboratoři pro výzkum ukládání vysokoaktivních odpadů – je naopak velmi živo.

V rámci mezinárodní konference o jaderné komunikaci PIME v Bruselu jsem mohla navštívit belgické výzkumné středisko SCK CEN v Mol na severu Belgie. Bylo založeno v roce 1952 a na rozsáhlém areálu sdružuje mnoho projektů, laboratoří a experimentálních zařízení:

· výzkumný reaktor BR1 (grafitový, vzduchem chlazený, s přírodním uranem),

· BR2 (chlazený a moderovaný vodou, s vysoce obohaceným uranem, díky zvláštně tvarované aktivní zóně jeden z nejvýkonnějších experimentálních reaktorů na světě),

· BR3 (první tlakovodní jaderný reaktor mimo území USA, dnes již odstavený),

· VENUS (reaktor nulového výkonu pro simulaci chování neutronů v různých typech reaktorů),

· GUINEVERE (první evropský projekt propojení podkritického reaktoru, urychlovače a tříštivého terčíku pro výzkum transmutace pro likvidaci dlouhožijících vysokoaktivních odpadů)

· a nový projekt MYRRHA (podkritický urychlovačem řízený reaktor ADS – Accelerator Driven Systems– navazující na experimenty Guinevere, který má být uvedený do provozu v roce 2020).

Podzemní laboratoř

HADES (High Activity Disposal Experimental Site – experimentální pracoviště ukládání vysokých aktivit) je název pro cca 200 m dlouhou podzemní chodbu vybudovanou v hloubce 224 m pod povrchem areálu výzkumného střediska. Chodba je vyražena v mocných třetihorních vrstvách jílů, které se zde v severní Belgii ukládaly po miliony let. Tento materiál je pro ukládání jaderných materiálů téměř ideální – nemá pukliny, izoluje proti vodě, absorbuje do sebe případně uniklé radionuklidy a je plastický, takže utěsňuje všechny skuliny. Jde o jedno z vhodných prostředí pro ukládání jaderných odpadů, proto si zaslouží podrobný výzkum.

Nejprve se dělaly hlubinné vrty a zkoumaly se vlastnosti jílu. Podzemní laboratoř se buduje od konce 70. let – první přístupová šachta (1980‑1982), experimentální chodba (1982‑1983) experimentální šachta (1983‑1984), prodloužení chodby, tzv. Test drift (1987), druhá přístupová šachta (1997‑1999) a spojovací galerie (2001‑2002) a na ní navazující příčná galerie PRACLAY (2006‑2007). V průběhu prací se testovaly nové způsoby ražení, metody pažení i těsnění.

Experimentální práce

Výzkum probíhající již více než 25 let se soustřeďuje nejen na ověření metod ražby podzemních tunelů v jílu, ale zejména na možné interakce vitrifikovaných jaderných odpadů s jílem. Všechny experimenty směřují k ověření dlouhodobé stability podzemních multibariérových systémů. Studují se různé bariéry a izolace vkládané mezi odpad a jíl, jejich stálost proti korozi a chemickým i mechanickým vlivům, pevnost, tepelná odolnost. Zejména jde o různé druhy kovů, cementů a betonů. Zkoumá se také případná migrace radionuklidů v jílu.

Chodba PRACLAY je určena pro demonstrační ověření skladování jaderných odpadů ve skutečném měřítku a za skutečných teplot – vysokoaktivní jaderné materiály totiž uvolňují ještě stovky let značné množství tepla, a to i po svém převedení na formu skla, ve které by byly uloženy. Chodby i okolní jílové horniny jsou doslova prošpikované měřicími čidly a přístroji všeho druhu.

Deset let zahřívání

Chodba PRACLAY o délce 45 m a vnějším průměru 2,5 m je osazena tělesem simulujícím kontejner (resp. kontejnery) s použitým palivem, které je elektricky vyhříváno dvěma topnými systémy. Až do roku 2019 tu budou probíhat měření a vyhodnocování THMC – termo‑hydro‑mechanicko‑chemického chování jílu. Bude se zkoumat zvyšování teploty na stěně chodby až na maximálních 80 ^oC, tepelný gradient, stabilita výstelky chodby, stav a chování těsnicích materiálů, tvorba pórů v jílu, na který působí vysoká teplota atd. Ve skutečném úložišti budou kontejnery s vitrifikovaným odpadem vyvíjet teplotu maximálně 70 stupňů, zde to bude o deset více. Důležité je ověřit dlouhodobou stabilitu výstelky chodby zejména pro případ, že by budoucí generace chtěly uložené kontejnery znovu vyzvednout. Na výstelku chodby působí nejen vysoká teplota, ale i tlak okolní horniny. Výstelku tvoří betonové skruže 30 cm silné a 50 cm široké, testují se i panely z nerez oceli. Zkoumá se také vliv teploty a tlaku na vrstvy bentonitu, které budou při reálném ukládání kontejnerů fungovat jako „špunty“ zajišťující těsnění mezi kontejnerem a stěnou. Numerické simulace a znalosti o chování bentonitu zatím ukazují, že díky jeho vlastnostem – při styku se sebemenším množstvím vody bobtná – je těsnicí funkce tím účinnější, čím delší je skladování.

Střípky do mozaiky

Všechny dosavadní i budoucí výzkumy nás přibližují k co nejbezpečnějšímu uložení jaderných odpadů. I kdybychom na světě okamžitě přestali využívat veškerou jadernou vědu, techniku, energetiku a jaderné aplikace, což je myšlenka zcela absurdní, bude tak jako tak třeba se o nevyužité radioaktivní zbytky postarat. V Belgii sázejí na ukládání v jílu. Sto metrů silné vrstvy jílu stejných vlastností, jaké má jíl v Mol, leží pod velkou částí severní Belgie v hloubkách mezi 161 až 264 m. Kde vznikne skutečné hlubinné úložiště, to se však dosud nerozhodlo.

Podzemní laboratoř HADES

HADES (High Activity Disposal Experimental Site – experimentální pracoviště ukládání vysokých aktivit) je vznešený název pro cca 200 m dlouhou podzemní chodbu v hloubce 224 m pod povrchem areálu výzkumného střediska. Je vyražená v mocných třetihorních vrstvách jílů, které se zde v severní Belgii ukládaly po miliony let. Je to jedno z vhodných prostředí pro ukládání jaderných odpadů, proto si zaslouží podrobný výzkum. Je to materiál pro ukládání jaderných materiálů téměř ideální – nemá pukliny, izoluje proti vodě, absorbuje do sebe případně uniklé radionuklidy a je plastický, takže utěsňuje všechny skuliny. Nejprve se dělaly hlubinné vrty a zkoumaly se vlastnosti jílu. Od konce 70tých let se buduje podzemní laboratoř – první přístupová šachta (1980-1982), experimentální chodba (1982-1983) experimentální šachta (1983-1984), prodloužení chodby, tzv. Test drift (1987), druhá přístupová šachta (1997-1999) a spojovací galerie (2001-2002) a na ní navazující příčná galerie PRACLAY (2006-2007). V průběhu prací se testovaly nové způsoby ražení, metody pažení i těsnění.