kaj zares vemo o radioaktivnih odpadkih?
KAJ ZARES VEMO O RADIOAKTIVNIH ODPADKIH? Irena Mele Tu so, naši so Konec lanskega leta je minilo 30 let, odkar je bil v Krškem položen temeljni kamen za izgradnjo jedrske elektrarne. Že več kot 20 let Nuklearna elektrarna Krško redno obratuje in proizvaja električno energijo. V tem obdobju je jedrska energija pri nas doživljala različna obdobja: od vznesenih začetkov in navdušenja nad tehnološkim dosežkom ob zagonu prve jedrske elektrane do hudih nasprotovanj javnosti in groženj z referendumi in predčasnim zapiranjem jedrske elektrarne. Danes so se strasti nekoliko umirile in potihem priznavamo, da nuklearna elektrarna v Krškem prispeva pomemben delež električne energije tako za Slovenijo kot za Hrvaško in da bi brez tega objekta težko zadostili našim potrebam po električni energiji. Z močjo 676 MWe in letno proizvodnjo 5 TWh sodi med največje elektroenergetske objekte pri nas in tvori enega od stebrov slovenskega elektroenergetskega sistema. Vse bolj se širi tudi zavedanje, da jedrska energija ne proizvaja toplogrednih plinov in zato lahko pomembno prispeva k varovanju okolja. Celo več: lani so se pojavili tudi prvi, plahi namigi, da bi morali razmisliti in preveriti možnosti za podaljšanje življenske dobe elektrarne tudi po letu 2023. Ob tem so nekateri takoj spomnili, da kljub uspešnemu obratovanju jedrske elektrarne del težav ostaja še vedno nerešen. Ob obratovanju jedrske elektrarne poleg električne energije nastaja tudi neželeni stranski proizvod – radioaktivni odpadki. Zaradi sevanja, ki ga oddajajo, predstavljajo radioaktivni odpadki potencialno nevarnost za človeka in okolje, zato moramo poskrbeti, da so ti odpadki shranjeni tako, da ljudje ne prihajajo v stik z njimi in da odpadki ne morejo onesnažiti okolja. Tehnično so rešitve, tako začasne kot trajne, že dolgo znane in tudi preverjene. Za krajša obdobja lahko odpadke hranimo v ustreznih skladiščih, varno trajno rešitev pa predstavlja odlagališče – poseben objekt, v katerega odpadke dokončno odložimo. A v javnosti še vedno prevladujejo dvomi in nezaupanje v uporabljene ali predlagane nove rešitve. Hkrati analize in javnomnenjske raziskave kažejo, da javnost zelo slabo pozna dejstva o radioaktivnih odpadkih in da svoje mnenje mnogokrat gradi na povsem popačeni sliki. Radioaktivni odpadki Radioaktivni odpadki so odpadne snovi, ki vsebujejo radioaktivne izotope nad neko določeno koncentracijo. Zaradi prisotnosti radioaktivnih elementov radioaktivni odpadki oddajajo ionizirajoče sevanje, ki je lahko ljudem in okolju nevarno, zato je treba z radioaktivnimi odpadki postopati tako, da se ščitimo pred škodljivimi učinki ionizirajočega sevanja in da pred njimi varujemo tudi okolje. Naša zakonodaja kot radioaktivne odpadke opredeljuje vse tiste odpadne snovi iz jedrskih in sevalnih dejavnosti, katerih specifična aktivnost presega 108 Bq/m3 (če je odpadek beta/gama sevalec) oziroma 107 Bq/m3 (če je odpadek alfa sevalec). Po aktivnosti radioaktivne odpadke delimo na visoko, srednje in nizko radiaoktivne. Nizko radioaktivni odpadki (NRAO) so večinoma različni predmeti, orodja in obleka, ki so se pri uporabi v območju s sevanjem radiološko onesnažili. Pri delu z njimi ali med njihovim prevozom ni potrebno posebej skrbeti za zaščito pred sevanjem. Ljudem so nevarni le v primeru, če bi brez kakšnekoli zaščite dalj časa živeli v njihovi neposredni bližini ali če bi jih s hrano ali vdihavanjem vnesli v naše telo. Slika 1: Med nizko radioaktive odpadke sodijo tudi različni kosi oblačil in zaščitne opreme kot npr. zaščitni pajaci, obujke, rokavice in maske, ki se pri delu radiološko onesnažijo. Večina srednje radioaktivnih odpadkov (SRAO) nastane med obratovanjem jedrske elektrarne (gošče in drugi ostanki čiščenja reaktorskega hladila), mednje pa sodijo tudi opuščeni viri sevanja radiografskih in radioterapevtskih naprav. Pri ravnanju z njimi ali med prevozom teh odpadkov je potrebno poskrbeti, da so obdani s posebno zaščito, sicer lahko škodljivo vplivajo na zdravje ljudi tudi, če se ob njih zadržujejo le krajši čas. Med visoko radioaktivne odpadke (VRAO) uvrščamo izrabljeno jedrsko gorivo (IJG) in ostanke njegove predelave. Za te odpadke je značilno, da poleg velike aktivnosti oddajajo tudi toploto, ki nastaja pri radioaktivnem razpadanju jeder v gorivu. Zaradi tega sta ravnanje z izrabljenim gorivom in njegov prevoz zelo zahtevna in terjata močno zaščito. Slika 2: Periodično, običajno enkrat letno, v sredici jedrske elektrarne zamenjajo izrabljene gorivne elemente s svežimi. Izrabljeno gorivo uvrščamo med visoko radioaktivne odpadke. Radioaktivni odpadki so lahko v vseh treh agregatnih stanjih: v plinastem, tekočem ali trdnem. Radioaktivni odpadki lahko poleg radioaktivnih izotopov vsebujejo tudi druge nevarne snovi (kemične ali biološke) in jih je v tem primeru treba obravnavati ne samo kot radioaktivne, ampak tudi kot toksične. Pri obratovanju jedrskih objektov nastaja največ nizko in srednje radioaktivnih odpadkov (NSRAO), visoko radioaktivni odpadki pa so večinoma izrabljeno gorivo ali ostanki njegove predelave, če se država ali proizvajalec odloči za predelavo. Zaradi različnih lastnosti različne kategorije odpadkov zbiramo in hranimo ločeno: nizko in srednje radioaktivne posebej in visoko radioktivne posebej. Razvrščanje odpadkov ni poenoteno Razvrščanje odpadkov po državah ni poenoteno. Vsaka država ima tako rekoč svoj sistem, svojo kategorizacijo. Neenoten sistem velja tudi v državah Evropske unije. Vsi poskusi poenotenja doslej so bili neuspešni. Večina držav sicer upošteva priporočila Mednarodne agencije za atomsko energijo, ki pa predstavljajo le največji skupni presek, ki ga je še bilo mogoče doseči med članicami, in so zato dokaj ohlapna. Kategorije radioaktivnih odpadkov po državah se zato močno razlikujejo. Nemčija, npr., razvršča radioaktivne odpadke glede na toploto, ki jo oddajajo: od takih, ki oddajajo znatno količino toplote, do takih, ki oddajajo zanemarljivo količino toplote. Francija, npr., je poleg nizko, srednje in visoko radioaktivnih odpadkov uvedla še skupino zelo nizko aktivnih odpadkov, ki ne zahtevajo kakih posebnih ukrepov ali dragih postopkov odlaganja. Glede na velike količine odpadkov, ki jih ima Francija, je taka delitev razumljiva in smiselna. Izrabljeno jedrsko gorivo – surovina ali odpadek? Razlike so tudi pri obravnavi izrabljenega jedrskega goriva. Ker izrabljeno gorivo še vedno vsebuje znatno količino še uporabnih snovi (uran in plutonij), ki jih lahko s predelavo izločimo iz izrabljenega goriva in iz njih izdelamo novo jedrsko gorivo, je opredelitev izrabljenega jedrskega goriva za odpadek bolj strateška in politična odločitev posamezne države, kot odraz dejanskega stanja. Danes uporabljajo izrabljeno jedrsko gorivo kot surovino za izdelavo novega goriva predvsem Francija, Velika Britanija, Japonska in Rusija, ki imajo skoraj vse tudi velike obrate za predelavo. Druge države se iz ekonomskih ali drugih razlogov za predelavo niso odločile (nekatere, kot npr. Nemčija, so predelavo tudi opustile), vendar tudi te države priznavajo, da je izrabljeno jedrsko gorivo potencialna surovina in dopuščajo možnost, da odločitev o ne-predelavi izrabljenega jedrskega goriva v bodoče spremenijo. Dolgoživi in kratkoživi radioaktivni odpadki Pri radioaktivnih odpadkih je poleg aktivnosti pomembna tudi življenska doba radionuklidov, ki jih odpadki vsebujejo, saj le-ta pogojuje, koliko časa bodo odpadki radioaktivni, s tem pa določa tudi ravnanje z njimi in pogoje za trajno shranjevanje. Glede na razpolovni čas vsebovanih radionuklidov radioaktivne odpadke razdelimo na kratkožive in dolgožive. Pri prvih razpolovna doba radionuklidov ne presega 30 let. Ker se po preteku vsake razpolovne dobe aktivnost vzorca zmanjša za polovico, aktivnost kratkoživih radioaktivnih odpadkov hitro pojema in običajno že po preteku 10 razpolovnih dob najbolj dolgoživega vsebovanega izotopa aktivnost odpadkov upade pod spodnjo mejo za radioaktivne odpadke. Za kratkožive nizko in srednje radioaktivne odpadke to pomeni, da po približno 300 - 500 letih postanejo nenevarni. Dolgoživi radioaktivni odpadki pa vsebujejo tudi izotope z bistveno daljšimi razpolovnimi dobami od 30 let, zato njihova aktivnost upada bistveno počasneje (več deset tisoč let ali celo dalj). Radioaktivnost Večina kemijskih elementov je sestavljena iz dveh ali več izotopov - atomov z enakim vrstnim številom in različnim masnim številom. Izotopi istega kemijskega elementa imajo v jedru enako število protonov in različno število nevtronov. Atomsko jedro je stabilno, če vsebuje uravnoteženo število protonov in nevtronov. Jedra s presežkom ali manjkom nevtronov imajo presežek energije, kar v jedru povzroča nestabilnost, ki slej ko prej privede do razpada takega atoma. Večji, kot je presežek ali manjko nevtronov, bolj nestabilno je jedro in prej bo razpadlo. Ob razpadu jedro izseva višek energije v obliki elektromagnega valovanja (gama sevanje) ali delca (alfa in beta sevanje). Nestabilna jedra imenujemo radioaktivna jedra ali radionuklidi, izsevanje presežne energije iz jedra pa radioaktiven razpad. Jedro lahko presežno energijo odda tudi v več korakih, z več zaporednimi radioaktivnimi razpadi. Razpadni nizi so značilni predvsem za težka nestabilna jedra, ki šele po več zaporednih razpadih dosežejo stabilno obliko (npr. uranov razpadni niz). Sevanje radioaktivnih snovi Snovi, ki vsebujejo nestabilna radioaktivna jedra, ob njihovem sponatanem razpadu oddajajo sevanje. Ločimo tri vrste sevanja: poleg elektromagnetnega sevanja, bolj znanega kot sevanje gama, lahko radioaktivna jedra ob razpadu izsevajo tudi delce – elektrone (sevanje beta) ali helijeva jedra (sevanje alfa). Sevanje alfa ima veliko energijo, a zelo kratek doseg. Četudi imajo delci veliko hitrost, jih zaustavi že najmanjša ovira, na primer list papirja. V zraku se njihova pot konča že po nekaj centimetrih. Čez kožo sevanje alfa ne prodre. Človeku je nevarno samo, če z dihanjem ali hrano sevalce alfa vnesemo v svoje telo. Tedaj lahko zaradi velike energije poškoduje veliko celic. Sevanje beta je precej bolj prodorno od sevanja alfa, vendar nosi manj energije in zato na svoji poti povzroči manj škode. Sevanje beta uspešno zaustavljamo s tanko aluminijasto ali stekleno ploščo. Tudi to sevanje je najbolj škodljivo, če nas obseva od znotraj, če torej sevalce beta vnesemo v svoje telo. Sevanje gama je elektromagnetno valovanje zelo kratkih valovnih dolžin. Je najbolj prodorno sevanje. Učinkovito ga zaustavimo šele z debelo plastjo snovi, ki vsebuje atome težkih elementov (npr. svinec, beton). Aktivnost in becquerel Aktivnost neke količine radioaktivne snovi pomeni število spontanih radioaktivnih razpadov dane snovi na enoto časa. Enota za aktivnost je Bq (becquerel) ali s-1, kar pomeni en radioaktiven razpad v sekundi. Specifična aktivnost je aktivnost ene prostorninske ali masne enote dane snovi, enota pa Bq/m3 ali Bq/kg. Aktivnost 1 Bq je zelo majhna. Tako aktivnost ima, na primer, 1 g kave ali 1 g granita. 1 g premogovega prahu ima aktivnot 2 Bq, 1 g umetnega gnojila pa 5 Bq. 1 g nizko radioaktivnih odpadkov ima aktivnost 1000 Bq. Razpolovni čas Razpolovni čas je čas, v katerem pade aktivnost radioaktivnega vzorca na polovico začetne vrednosti. V tem času razpade polovica začetnega števila jeder danega radioaktivnega izotopa. Izotopi imajo zelo različne razpolovne čase: od delcev sekunde do več miljonov let. Izotop razpolovni čas S-38 Ra-223 C-14 2,87 h 11,43 dni 5730 let Osnovna načela ravnanja z RAO Zaradi sevanja, ki ga oddajajo radioaktivni odpadki, moramo z njimi ravnati tako, da preprečimo njihove škodljive vplive na ljudi ali okolje. Ravnanje zavisi od vrste radioaktivnih odpadkov. Drugače postopamo, kadar imamo opravka z nizko radioaktivnimi odpadki, kot takrat, kadar delamo s srednje radioaktivnimi odpadki ali visoko radioaktivnimi odpadki. Pomembno je tudi, ali so odpadki kratkoživi ali dolgoživi. Kaj lahko storimo z radioaktivnimi odpadki, da preprečimo škodljiv vpliv sevanja na ljudi in okolje? Če zelo poenostavimo, lahko rečemo, da imamo na izbiro tri osnovna ravnanja: − počakamo na razpad (delay and decay), − odpadke zberemo in zapremo (concentrate and contain) in − odpadke razredčimo in razpršimo (dilute and disperse). Pri prvem pristopu hranimo radioaktivne odpadke v ustreznem skladišču toliko časa, da z radioaktivnim razpadom aktivnost odpadkov upade pod določeno, predpisano mejo, pod katero odpadkov ni potrebno več obravnavati kot radioaktivne. Običajno se ta pristop uporablja za zelo kratkožive odpadke, ki imajo razpolovne čase dovolj kratke, da postanejo »neradioaktivni« že v nekaj mesecih. Pristop »zberi in zapri« pomeni, da radioaktivne odpadke zberemo, jih obdelamo in z različnimi postopki zmanjšamo njihovo prostornino in nato zapremo v ustrezno embalažo. Embalaža preprečuje raznos radioaktivnih snovi v okolje in delno omejuje tudi sevanje odpadkov. Tako pakirane odpadke lahko varno shranimo v skladiščih ali odlagališčih. Slika 3: Priprava nizko in srednje radioaktivnih odpadkov v Seibersdorfu pri Dunaju, kjer ima Avstrija svoje skladišče za radioaktivne odpadke. Tretji pristop – razredči in razprši – pomeni izpuščanje radioaktivnih odpadnih snovi v okolje na kontroliran način. Dopusten je le takrat, kadar so koncentracije radioaktivnih izotopov v izpustih pod dovoljenimi, kadar imamo torej opravka z zelo malo aktivnimi odpadki. Načelo »razredči in razprši« ne pomeni, da smemo radioaktivne odpadke razredčevati, da bi zmanjšali njihovo aktivnost pod dovoljeno mejo in jih nato izpuščali v okolje. Tak pristop smemo uporabiti le za odpadke, ki imajo že na izvoru aktivnost pod dopustno mejo. V praksi se uporablja za tekoče in plinaste odpadke z zelo nizkimi koncentracijami radioaktivnih izotopov (običajno po predhodnem čiščenju in filtriranju). Z izpuščanjem v okolje se plini razpršijo in izteke razredčijo, vplivi na okolje so zanemarljivi. Kadar govorimo o ravnanju z radioaktivnimi odpadki, imamo običajno od naštetih pristopov v mislih drugega: zberi in zapri. Čakanje na radioaktivni razpad je sicer običajna praksa za večino (predvsem tekočih) radioaktivnih odpadkov iz bolnišnic, prav tako so ustaljena praksa plinasti in tekoči izpusti iz jedrskih elektrarn in raziskovalnih reaktorjev, a prava pozornost stroke, medijev in javnosti je namenjena odpadkom, ki jih zbiramo, na različne načine obdelujemo in pakiramo in so namenjeni odlaganju v ustreznem odlagališču. Poglejmo pobliže, kje nastajajo ti odpadki in kako ravnamo z njimi. Povzročitelji RAO V civilni sferi največ radioaktivnih odpadkov nastane pri proizvodnji jedrske energije. Pri tem je vključen celoten jedrski gorivni krog: od predelave uranove rude in proizvodnje jedrskega goriva, obratovanja jedrskih elektrarn do predelave izrabljenega goriva, nekaj radioaktivnih odpadkov pa pridelamo tudi v obratih za obdelavo in pripravo odpadkov. Prispevki ostalih povzročiteljev so bistveno manjši, a ne nepomembni. Opaznejši povzročitelji radioaktivnih odpadkov so še raziskovalni reaktorji, pospeševalniki in različni raziskovalni laboratoriji, ki pri raziskavah uporabljajo radioaktivne snovi in vire. Radioaktivni odpadki nastajajo tudi pri uporabi izotopov in obsevalnih naprav v medicini in uporabi radioaktivnih virov v industriji in raziskovalni dejavnosti. V novejšem času, ko so številne jedrske elektrarne že odslužile svojo dobo in ko so bili zaprti tudi nekateri raziskovalni reaktorji, narašča količina odpadkov iz razgradnje jedrskih objektov. Slika 4: Največ radioaktivnih odpadkov nastane v jedrskih elektrarnah. Slika 5: Med povzročitelji radioaktivnih odpadkov so tudi raziskovalni reaktorji. Količine odpadkov Po grobih ocenah proizvede 1000 MWe jedrska elektrarna približno 300 m3 nizko in srednje radioaktivnih odpadkov in okrog 30 ton izrabljenega jedrskega goriva oziroma visoko radioaktivnih odpadkov na leto. Za primerjavo je zanimivo vedeti, da termoelektrarna podobne moči vsako leto proizvede 300.000 m3 pepela, ki med drugim vsebuje tudi radioaktivne snovi in težke kovine. Za enako količino proizvedene električne energije je torej neželeni stranski produkt termoelektrarne tisočkrat večji, skrb zanj pa neprimerno manjša, saj večina pepela konča na površinskih deponijah in v zraku. Za države Evropske unije (pred razširitvijo) so zbrani podatki pokazali, da je celotna količina obdelanih in pripravljenih radioaktivnih odpadkov, ki nastane v enem letu, okrog 50.000 m3. Velika večina teh odpadkov je nizko ali srednje radioaktivnih, le 1 % od celotne količine sodi v kategorijo visoko radioaktivnih odpadkov ali izrabljenega jedrskega goriva. NSRAO-kratkoživi NSRAO-dolgoživi VRAO Slika 6: 99 % radioaktivnih odpadkov, ki nastajajo v državah EU (po obdelavi in pripravi), je nizko ali srednje radioaktivnih, le 1% sodi v kategorijo visoko radioaktivnih odpadkov. Med nizko in srednje radioaktivnimi prevladujejo kratkoživi, teh je 2/3, le 1/3 od celotne količine NSRAO je dolgoživih. Razlike med posameznimi državami so seveda velike. Francija kot država z največjim jedrskim programom v EU pridela letno okrog 70.000 m3 nizko in srednje radioaktivnih odpadkov in približno 700 m3 visoko radioaktivnih odpadkov, Grčija in Portugalska, ki jedrskih elektrarn nimata, pa le okrog 70 oziroma 30 m3 NSRAO. Začasne in trajne rešitve Radioaktivne odpadke moramo varno hraniti. Za to uporabljamo posebne, namenske objekte, v katerih so odpadki izolirani od okolja. Z večslojnim obdajanjem radioaktivnih odpadkov v teh objektih oslabimo sevanje, ki ga oddajajo. Z izbiro materialov, s katerimi obdajamo odpadke, in zadostnim številom slojev, sevanje izven objekta povsem preprečimo. Izbrani materiali morajo biti tudi dovolj trajni, da objekti svojo varnostno funkcijo zagotavljajo celotno obdobje, za katero so načrtovani. Objekte za shranjevanje radioaktivnih odpadkov v splošnem delimo na skladišča in odlagališča. Prva so namenjena shranjevanju odpadkov za omejeno, krajše časovno obdobje. To obdobje je lahko dolgo nekaj let ali pa nekaj deset let. Že od začetka je predvideno, da se po tem obdobju odpadki preselijo drugam (v odlagališče, izjemoma lahko začasno v drugo skladišče). V nasprotju s skladiščem pa je odlagališče zasnovano, projektirano in tudi zgrajeno tako, da predstavlja trajno rešitev za odpadke. Odlagališče je že v zasnovi predvideno kot pasiven objekt, torej kot objekt, ki ne potrebuje nadzora in ekipe ljudi, ki bi skrbela za njegovo pravilno delovanje. Odlagališče zagotavlja izolacijo odpadkov za celotno obdobje, dokler so radioaktivni. Vsi procesi od degradacije odpadkov do degradacije embalaže ali celo odlagalnega objekta so v odlagališču predvideni in tudi ob razvoju dogodkov po najslabšem možnem scenariju življensko okolje zaradi odloženih odpadkov ni ogroženo. Medtem ko z odložitvijo odpadkov v odlagališče vprašanje radioaktivnih odpadkov rešimo enkrat za vselej, predstavlja skladišče le začasno rešitev, le odlog pred dokočno rešitvijo. Skladiščenje je neke vrste vmesna faza pred dokončno odložitvijo, ki je včasih nujno potrebna (pri izrabljenem jedrskem gorivu s skladiščenjem počakamo, da se gorivo dovolj ohladi za odlaganje) ali ekonomsko upravičena (pri majhnih količinah radioaktivnih odpadkov je smiselno v skladišču najprej zbrati zadostne količine odpadkov), včasih pa začasna rešitev, ki jo uporabljamo po sili razmer, ker iz takih ali drugačnih razlogov trajne rešitve nimamo. Varno in trajno Objekte za shranjevanje radioaktivnih odpadkov potrebujejo v mnogih državah, v tistih, ki imajo jedrske elektrarne, pa tudi tistih, v katerih radioaktivni odpadki nastajajo le pri pri uporabi radioaktivnih virov v medicini, industriji ali raziskovalni dejavnosti. Mnoge od teh držav so že poskrbele za ustrezne trajne rešitve za nizko in srednje radioaktivne odpadke in se resno pripravljajo na gradnjo odlagališč za izrabljeno gorivo in visoko radioaktivne odpadke. Vse dosedanje izkušnje z obratovanjem odlagališč so pozitivne in potrjujejo, da so odlagališča varna rešitev. Kakšna so zares skladišča in odlagališča za radioaktivne odpadke, pa bo v besedi in sliki bolj podrobno predstavljeno v naslednji številki. Viri 1. The Principles of Radioactive waste Management, Safety Series No. 111-F, IAEA, 1995 2. Classification of Radioactive Waste, Safety Series Np. 111-G-1.1, IAEA, 1994 3. Radioactive Waste Management in the European Union, European Commission, Directorate General XI, 1999 4. Irena Mele et al., Predlog strategije ravnanja z NSRAO, ARAO-T1119/00-1, 2000
© Copyright 2024