Jaderná fyzika a energetika

Článků v rubrice: 355

Radioaktivní odpady: čemu věřit

„Radioaktivní odpady vznikající při štěpení uranu v jaderných elektrárnách jsou limitujícím faktorem rozvoje jaderné energetiky“. Tato věta je známa všem od úplných prvopočátků výstavby jaderných elektráren. Je tedy naprosto logické, že řešení problematiky radioaktivních odpadů bylo součástí řešení všech otázek technických, bezpečnostních i organizačních, které vývoj jaderné energetiky doprovázely a podmiňovaly.

Prostě a jednoduše lze říci, že dosud nebylo nic zanedbáno a že navržená a uskutečňovaná řešení a praxe v jaderných elektrárnách jsou vždy na nejvyšší možné úrovni. Zkusme se tedy podívat, proč úvodní věta neztrácí platnost, proč tomu tak je a co se dá dělat pro to, aby takový limitní faktor přestal existovat.

Pryč s emocemi
Při použití trochy technického myšlení a rozumu si sami můžeme definovat základní principy zneškodnění radioaktivních odpadů. A to tak, že definitivně dojde k jejich izolaci od člověka a jeho životního prostředí. Pokud říkáme definitivně, pak je tím myšleno na takovou dobu, kdy je vyloučen škodlivý účinek odpady produkovaného ionizujícího záření.
Radioaktivní odpady vznikají na mnoha místech – v nemocnicích a ostatních zdravotnických zařízeních, kde se terapeuticky nebo diagnosticky pracuje s radioaktivními látkami, ve výzkumu, průmyslu, geologii a mnoha dalších odvětvích. V tomto článku se zaměříme na odpady z energetiky. Kapalné, pevné a plynné látky znečištěné produkty štěpení (a v určité malé míře i produkty aktivačních jaderných reakcí v primárním okruhu jaderné elektrárny) se vyskytují právě jen v tomto primárním okruhu a za provozu jsou z něj řadou různých čistících operací plánovitě odstraňovány. Dominantní část štěpných produktů zůstává zadržena ve vlastním palivu (v jeho keramické formě zabalené v kovových „trubičkách“).

Tři fáze zneškodnění
První fáze zahrnuje shromáždění odpadů poté, co opouštějí primární okruh, a následnou úpravu do formy, která je manipulovatelná a nejspíše má i vlastnosti zajišťující, že se z této formy nebudou odpady uvolňovat. Asi je pochopitelné a předvídatelné, že se toto děje přímo na jaderné elektrárně. Druhá fáze zahrnuje dopravu někam, kde odpady definitivně uložíme. Pro dopravu je důležité, aby přepravní obaly měly kvalitu zajišťující odpady proti havárii a jejich možnému rozptýlení. Třetí fáze – uložení – je chápáno jako definitivní operace, a proto musí být prostor pro uložení vybudován s takovými ochrannými bariérami, které jsou fakticky neprostupné. Tento popis se týká radioaktivních odpadů vznikajících při provozu elektrárny. Při odstávkách je vždy část paliva vyměňována a to „vyhořelé“ se vlastně stává také odpadem [1]. Uvedené tři fáze (zafixovat a zabalit – transportovat – uložit) pro takové vyhořelé palivo platí beze zbytku také.
Pokud tvrdíme, že si tyto tři fáze procesu zneškodnění radioaktivních odpadů dokážeme s trochou technického myšlení a logiky odvodit a představit, pak je asi zřejmé, že se takto i postupovalo v reálném světě jaderné energetiky. Výsledkem je, že na všech jaderných elektrárnách fungují naprosto sofistikovaná technická řešení na zpracování odpadů. Nutno podotknout, že provozní odpady jsou v podstatě odpady nízkoaktivní a že technické a bezpečnostní postupy při jejich zneškodňování používané nejsou tak složité jako u odpadů vysoceaktivních. To platí i pro konečná úložiště a jejich ochranné bariéry. Pro nízkoaktivní odpady jsou vybudována povrchová nebo podpovrchová úložiště a tento již několik desítek let fungující systém svým provozem jen potvrzuje vhodnost jak navržených technických řešení, tak i bezpečnost konečného uložení v míře, která byla předpokládána. Jestliže k tomu přidáme i fakt, že zhruba po 300 letech se území úložiště stává díky přírodnímu rozpadu radionuklidů územím bez radioaktivních látek [2], pak si i laik či technický ignorant dokáží představit schůdnost i nutnou kvalitu takového řešení a připustí, že se v případě nízkoaktivních odpadů nejedná o ohrožení jeho ani životního prostředí. Nízkoaktivní odpady pak asi nelze považovat za limitující prvek rozvoje jaderné energetiky, jak praví naše úvodní teze. Dokonce i odpírači jaderné energetiky na ně nesoustřeďují svoji pozornost. Proč se tedy touto větou musíme dál zabývat?

Iracionálno
Dovolím si tvrdit, že významnou roli hraje iracionálno. Lidé se obvykle nedělí na příznivce a odpůrce z logických důvodů – ostatně fandění Spartě či Slávii nelze rozumově zdůvodnit. Na druhé straně řada lidských činností má svůj měřitelný a tedy nezpochybnitelný rozměr – v případě radioaktivních odpadů a ionizujícího záření jde o energii. Detekce ionizujícího záření je jednoduchá a měření je velmi přesné. Znamená to, že vždy víme, co a jak na nás působí. Tak kde je chyba? Je v tom, že ionizující záření nevidíme a ani necítíme? Možná, ale vždyť existuje obrovské množství vlivů, které vidíme i cítíme – třeba kouř (zplodiny hoření) – a nevyvolávají v nás takovou hrůzu jako radioaktivní odpady a záření z nich. Otázek, které si budeme muset položit, je více, a proto se vrátíme podrobněji k technickému řešení zneškodnění vysoceaktivních odpadů.

Inspirace mědí
Tři kroky platí – zabalit, transportovat a uložit. Bariéra primárního obalu (kontejneru) je koncipována tak, aby k jejímu porušení nedošlo dříve než za 10 000 let. Důkaz trvanlivosti takové bariéry není složitý. Jeden z populárních obalů – měděný kontejner vyvinutý ve Švédsku – vychází ze znalosti koroze mědi v podmínkách agresivní mořské vody. Když Švédové začali z mořského dna vytahovat vraky potopených válečných lodí ze 17. století, zjistili, že měděné hlavně děl byly jen málo napadeny korozí a přímou úměrou odvodili potřebnou tloušťku kontejneru. Tento průkaz byl jedním z nejdůležitějších v přesvědčení švédské veřejnosti, že vysoceradioaktivní odpady lze bezpečně zlikvidovat. Transportní kontejnery kromě toho musí projít náročnými zkouškami odolnosti – musí být vodotěsné, ohnivzdorné a hlavně za určených podmínek nerozbitné. Populární automobilové crash-testy jsou ničím oproti těm, které musí podstoupit kontejnery. A když automobil dokáže ochránit člověka i při srážce v 80kilometrové rychlosti, to by v tom byl čert, aby to nedokázal několikatunový kontejner. Koncovou operací je uložení. Cílem je umístit odpady do takového místa v zemské kůře, které je geologicky a seismicky stabilní, neobsahuje agresivní vodu a je v rozumné hloubce – třeba do 500 metrů.
Je zřejmé, že takových míst bude po světě dost, na druhé straně vybudovat a provozovat takové úložiště není zadarmo. Důvodem, proč v současné době je dokončováno jen první takové úložiště, je nejspíše očekávání – v budoucnu lze spojit síly a finance a udělat něco společně. To zatím naráží na politické limity – v tak citlivé věci se jen těžko najde konsensus politických reprezentací všech zainteresovaných evropských zemí. Kromě toho není potřeba spěchat – vysoceaktivního odpadu je ve srovnání s jinými odpady relativně velmi málo.

Inspirace z Afriky
A technický důkaz o vhodnosti hlubinného úložiště? Co může být lepšího než přírodní „reaktor“ v africkém Gabunu. Před dvěma miliardami let tam probíhala v hornině bohaté na uran štěpná reakce – prostě po dobu asi 500 000 let tam fungoval přírodní jaderný reaktor. Ten vyprodukoval množství radioaktivních odpadů. A světe div se – ty nejpohyblivější doputovaly pár set metrů od místa svého vzniku. A to, pochopitelně, nešlo o vybranou nepropustnou horninu, ale o běžné složení s množstvím protékající vody. Pokud vybereme opravdu kvalitní nepropustné podloží, pak se není čeho obávat.
Ukázali jsme si, že rozhodně není zdůvodnitelné tvrdit, že nemáme technická řešení a že neumíme vysoceaktivní odpady zlikvidovat. A tak se vracíme k zásadní otázce – čemu věřit?

Komu věřit
Předpokládám, že pilot nebo chirurg budou věřit jaderným inženýrům. Oba jsou závislí na špičkové a kvalitní práci konstruktérů zařízení, která jim jsou svěřena, a oba musí pracovat bezchybně – mají v rukou lidské životy. Kdo práci fláká, kdo chybuje a jeho chyby nemají žádné zvláštní následky, ten nejspíše předpokládá, že lemplové jsou všichni. Navíc v případě úložiště přistupuje další problém – faktor NIMBY (Not in my Backyard – Ne na mém dvorku). Je to jednoduché a není třeba přemýšlet. Ať si to postaví jinde. Na druhou stranu například ve Švédsku, Finsku či Japonsku se jednotlivé lokality přetahují, aby úložiště bylo právě u nich. Lokalita skladu vyhořelého paliva a testovací šachty pro hlubinné úložiště ve Švédsku jsou turistickou atrakcí.
Jaderná energetika čelí již řadu let velké výzvě – poradit si s odporem, který je iracionální. Je to asi těžký úkol – v jaderné energetice se jiné než racionální hodnoty nevyznávají, a tak se iracionalitě těžko čelí.

[1] V tuto chvíli odhlédněme od možnosti vyhořelé palivo přepracovat a znovu využít v reaktoru. Při tomto přepracování samozřejmě separujeme v palivu zadržené štěpné produkty a ty se tak definitivně stávají radioaktivním odpadem o vysoké aktivitě. Beze zbytku pak pro tento odpad platí principy shodné s výše uvedenými. Pro potřeby našich úvah a závěrů tedy budeme považovat vyhořelé jaderné palivo i odpady z něj vzniklé při přepracování za vysoceaktivní odpad.
[2] Je míněno radioaktivních látek vytvořených člověkem; v zemské kůře je množství přírodních
radionuklidů, jejichž záření tvoří část přírodního pozadí ionizujícího záření na Zemi.

Každý nápad je dobrý
Závěrem si položme pár otázek a zkusme se nad nimi zamyslet:
• Je technické řešení konečné likvidace všech radioaktivních odpadů na takové úrovni, která zajistí, že ani v dlouhodobém horizontu tyto odpady neovlivní negativně člověka a jeho životní prostředí?
• Proč většina lidí není schopna vstřebat vysvětlení či rozhodnutí odborníků a vzývá posly špatných zpráv? Proč se neustále lidem podsouvá přesvědčení o nedořešenosti likvidace radioaktivních odpadů?
• Čemu věří odpírači jaderné energetiky a čemu poslové špatných zpráv? Proč nemusí poslové špatných zpráv dokládat svoji kvalifikaci a kompetenci? A to jak k problému, tak ke své špatné zprávě?
• Co je pozoruhodné na principu NIMBY a proč není eliminován postojem „a co z toho budu mít já?“ Je dobrou cestou nabízet výhodu jako kompenzaci za rozumné chování?

Věřím, že diskuse k tomuto tématu bude pokračovat i na www.3pol.cz a že se k němu ještě vrátíme.

ilustrace: Richard Pfleger

Jiří Marek
Poslat odkaz na článek

Opište prosím text z obrázku

Nejnovější články

Co s bateriemi?

Minulý týden jsme oslavili Mezinárodní den baterií. Spojujeme dva příspěvky - jeden domácí a jeden zahraniční, abychom také trochu přispěli k osvětě kolem baterií a akumulátorů. V první polovině roku 2019 se ve světě prodalo více než jeden milion elektromobilů, ...

Max Born - teoretik a filozof kvantové mechaniky

S obdobím rozkvětu atomové fyziky ve dvacátých letech minulého století na proslulé univerzitě v německém dolnosaském městě Göttingenu (Georg-August-Universität) je významně spjato jméno německo-britského matematika a fyzika židovského původu Maxe Borna, ...

Kufřík matematických záhad

Historie matematiky se klene přes celá tisíciletí, učí se ji a používají lidé na celé planetě. Nezabránil tomu ani Codex Justinianus, sbírka všech zákonů a nařízení východořímského císaře Justiciána I, podle kterého „Zavrženíhodné umění matematické jest zakázáno především“.

Studenti postavili trikoptéru připomínající vosu

Měří jen 40 centimetrů, ale rozhodně ji nepřehlédnete. Trikoptéru Elektra, kterou na českobudějovické Vysoké škole technické a ekonomické (VŠTE) postavili studenti Jan Večerek a Tomáš Szendrei, pohánějí tři opravdu velmi hlasité rotory.

Bohatá diagnostika tokamaku ITER

Jak se obsluha tokamaku dozví, co se děje uvnitř vakuové komory v plazmatu? Prostředníkem mezi plazmatem a obsluhou budou, jako v každém tokamaku, nejrůznější diagnostiky. Vyhodnocovací zařízení obsadilo celé levé křídlo Trojbudoví (Tokamak Complex).

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