Radioaktyviųjų atliekų tvarkymas: pasiekimai ir tendencijos

Radioakt y viųjų atliekų t varkymas: pasiekimai ir tendencijos Dr. Stasys Motiejūnas, RATA, Lietuva Tarptautinė konferencija Atominė energetika – iššūkiai aplinkai, sveikatai, ekonomikai, ir teisei 2011 gruodžio 6-8, Vilnius

Kur susidaro branduolinės atliekos?

Branduolinio kuro cikle: 

Kasyba – norint aprūpinti branduoliniu kuru vieną vidutinės galios reaktorių per metus reikia iškasti 40 – 50 tūkst. tonų urano rūdos Išgaunant uraną, apie 96% rūdos tampa atliekomis



Branduolinio kuro gamyba – praturtinant uraną (koncentruojant 235U) lieka daug nuskurdinto urano Gaminant kurą minėtam reaktoriui per metus susidarys arti 200 tonų nuskurdinto urano



Reaktorių eksploatavimas - elektros gamyba – tipiniam lengvojo vandens reaktoriui metams reikia apie 25 - 30 t. branduolinio kuro, kuris virsta atliekomis  Tipiškas per metus generuoja: 25 – 30 t panaudoto branduolinio kuro ( 99% bendro atliekų aktyvumo yra panaudotame kure) ir 200 – 300 m2 mažo ir vidutinio aktyvumo atliekų



Reaktorių išmontavimas: atliekų kiekis priklauso nuo reaktoriaus tipo susidaro įvairios atliekos



Panaudoto branduolinio kuro perdirbimas: Išskiriamas uranas ir plutonis – naudojami pakartotinai gaminant MOX kurą Apie 4% panaudoto kuro susidaro branduolinės reakcijos (urano branduolių dalijimosi) produktai Susidaro daug įvairaus aktyvumo skystų ir kietų radioaktyviųjų atliekų

– Susidaro didelio 2014 metų rugpjūčio mėnesio 14aktyvumo diena atliekų

2

Nuskurdintas uranas

Kur dar susidaro atliekos? 



Medicina – diagnostikai naudojami žymėtieji atomai, o itin didelio aktyvumo uždarieji šaltiniai bei greitintuvai - vėžiniams susirgimams gydyti Pramonė – defektostopai, rėlės ir pan.  Išgaunant ir transportuojant naftą, naftoje ištirpę gamtiniai radionuklidai (radis) kaupiasi vamzdynuose



Moksliniai tyrimai – dažnai naudojamos radioaktyviosios medžiagos (radioizotopai)



Lietuvoje virš 99 proc. radioaktyviųjų atliekų susidaro Ignalinos atominėje elektrinėje

Atliekos

100 80 60 %

40 20 0

Didelio aktyvumo - 3%

Vidutinio aktyvumo - 7%

Mažo aktyvumo 90%

Didžioji dalis radionuklidų yra didelio aktyvumo atliekose, tačiau tokių atliekų kiekis mažas 2014 metų rugpjūčio mėnesio 14 diena

5

Pamatiniai saugos principai Tvarkant atliekas iš dešimties TATENA pamatinių principų yra svarbiausi du: Žmonių rizikos ribojimas Turi būti ribojama žmonių apšvitos dozė

Dabartinės ir būsimų kartų apsauga Ateities kartos turi būti apsaugotos taip pat, kaip ir šiandieninė Ateities kartoms neturi būti paliekama nepelnyta našta Karta, kurios veikloje susidarė atliekos, tvarkydama atliekas turi stengtis taikyti praktiškus, aplinkosaugos požiūriu darnius ilgalaikius sprendimus

Reikalavimas pasyviai saugai: Kapinynai turi būti suprojektuoti, įrengti ir uždaryti taip, kad sauga būtų užtikrinama pasyviomis priemonėmis, o aktyvių priemonių poreikis būtų minimalus Atsižvelgiant į principą “nepalik naštos ateities kartoms” ilgalaikė sauga neturi remtis aktyviomis priemonėmis

Kaip izoliuoti atliekas?

Atliekos izoliuojamos gamtiniais ir inžineriniais barjerais palaidojamos Laikui bėgant laidojimo samprata evoliucionavo: nuo primityvios “duobės” ar išleidimo į upes ir jūras, supumpavimo į gręžinius, iki sudėtingo daugiabarjerio įrenginio

Branduolinės atliekos Lietuvoje Trumpaamžės, labai mažai radioaktyvios

Trys atliekų srautai

Trumpaamžės, mažai ir vidutiniškai radioaktyvios

Saugojimas Sąvartyno tipo kapinynas B19 projektas

Paviršinis kapinynas su betono rūsiais

Ilgaamžės vidutiniškai aktyvios, panaudoti šaltiniai ir panaudotas kuras

Saugojimas Giluminis kapinynas

B25 projektas

Būtini trys laidojimo įrenginiai

???

Atliekų laidojimas Lietuvoje

Miške šalia Maišiagalos atliekos pradėtos laidoti 1964 metais 1988 m. laidojimas nutrauktas, o rūsys su atliekomis uždengtas betono plokštėmis ir užpiltas smėlio sluoksniu

2006 metais Maišiagalos kapinynas naujai užsandarintas Du didelio tankio polietileno sluoksniai Monitoringo sistema

VALSTYBĖS ĮMONĖ RADIOAKTYVIŲJŲ ATLIEKŲ TVARKYMO AGENTŪRA

Po rekonstrukcijos

Labai mažo aktyvumo atliekų sąvartynas Švedijoje

Ignainos AE planuoja analogišką kapinyną pastatyti po 2-3 metų

Tilps – 60 000 m2 atliekų

Įrengiama daugiasluoksnė vandeniui nelaidi apsauginė danga

Paviršinis kapinynas su betono rūsiais skirtas mažo aktyvumo atliekoms Pakuotės su apdorotomis atliekomis kraunamos į betono rūsius, įrengtus virš gruntinio vandens lygio

- Projektuojamas Stabatiškės kaimo teritorijoje - Talpins 100 000 m2 atliekų

Panaudotas kuras baseine – “šlapio” tipo saugykloje

Iš reaktoriaus išimtas kuras bent 3-5 metus turi būti vandenyje Sauga – aktyviomis priemonėmis

Konteineriai “sauso” tipo saugyklai

Sauga - pasyvi Ignalinos AE konteinerių tarnavimo trukmė 50 m.

Kiek laiko panaudotas kuras pavojingas?

- laikui bėgant jo radioaktyvumas mažėja Po keleto šimtų tūkstančių metų panaudoto kuro aktyvumas prilygs urano rūdai iš kurios jis buvo išgautas Pu -239 pusėjimo trukmė 24 000 m.

Panaudoto kuro ir kitų ilgaamžių atliekų laidojimas Šiandien visuotinai sutariama, kad didelio aktyvumo radioaktyviųjų atliekų laidojimas žemės gelmėse stabiliose ir senose uolienose yra vienintelis aplinkosaugos požiūriu priimtinas darnus (tvarus) sprendimas

Pirmasis pasaulyje giluminis kapinynas

Pirmasis giluminis kapinynas (2) Jungtinėse Amerikos Valstijose ilgaamžės transuraninės atliekos (karo pramonės) laidojamos eksperimentiniame kapinyne Sprendimas statyti kapinyną Chihuahuan dykumoje buvo priimtas dar 1979 m. Įrengtas apie 650 m gylyje akmens druskos kloduose Atliekos pradėtos laidoti tik 2001 m.

Giluminių kapinynų koncepcijų įvairovė Kapinynų koncepciją apsprendžia uolienų tipas

Švedijos KBS-3 – brandžiausia geologinio kapinyno koncepcija

Tinka kristaliniam pamatui

Urano dioksido tabletės – pirmasis barjeras

Sandarus vario konteineris svarbiausias ilgaam탑is barjeras

Tuneliai granite 500 m gylyje - ertmÄ—s uĹžpildytos bentonitu

Varinis konteineris įleidžiamas į išgręžtą vertikalią kiaurymę

Ar yra alternatyvų geologiniam laidojimui?

Kosmose NASA nagrinėjo 1970-1980 metais brangu ir nesaugu

Sulydimas su uolienomis Vandenyno įdubose ko gero būtų pakankamai saugu nepriimtina visuomenei draudžia Londono konvencija

Po vandenyno dugnu smulkiagrūdžių nuosėdų sluoksnis sorbuoja nuklidus nesant slėgio skirtumų nėra vandens srautų - nėra nuklidų pernašos

Kontinentiniuose ledynuose ir amžino įšalo zonose atliekos išskiria šilumą ir kapsules savaime nugrimztų į ledyną Laidojimas subdukcijos zonose (magmoje)

Laidojimas subdukcijos zonoje Atliekas siūloma laidoti gilyn grimztančioje žemės litosferos plokštėje Kartu su tektonine plokšte nugrimzdusios ir išsilydžiusios atliekos pasklistų milžiniškame magmos tūryje Magmoje ištirpusios ir atsiskiedusios atliekos cirkuliuotų magmos sraute ir į paviršių iškiltų ties besiformuojančiais gūbriais ar ugnikalniais Žemės gelmėse vykstantys procesai yra labai lėti todėl, kol atliekos patektų į paviršių radionuklidų aktyvumas savaime sumažėtų

Alternatyvos geologiniam laidojimui Kuro perdirbimas, išskiriant uraną bei plutonį ir juos pakartotinai naudojant taiko daugelis šalių (Prancūzija, D.Britanija, Japonija, Rusija ...)

Belgija, Šveicarija ir Vokietija nutraukė – panaudotas kuras ne atlieka, bet naudinga žaliava

problemos neišsprendžia –kiekis, radiotoksiškumas ir ilgaamžiškumas sumažėja, tačiau antrines atliekas vis tiek reikia laidoti panašiai, kaip ir neperdirbtą kurą

Transmutacija - ilgaamžių radionuklidų pavertimas trumpaamžiais techniškai įmanoma, sunkiai įgyvendinama pramoniniu būdu galima sumažinti ilgaamžių atliekų kiekį, tačiau visiškai pakeisti geologinio laidojimo - ne (bent jau šiandienos pažinimo lygyje)

Alternatyvos geologiniam laidojimui Ilgalaikis saugojimas žemės paviršiuje (ilgiau nei 100 m) sauga užtikrinama pasyviomis priemonėmis panaudoto kuro problema paliekama „geresniems laikams“

Laidojimas giluminiuose gręžiniuose pakankamai reali alternatyva techniniai sunkumai sunkumai demonstruojant saugą

Laidojimas 5 km gylio gręžinyje reali alternatyva Progresas gręžiant giluminius gręžinius (daugiausiai dujoms ir naftai išgauti) leidžia naujai pažvelgti į šį metodą  Taikant šiandienines technologijas įmanoma įrengti iki 30–50 cm skersmens gręžinius, skirtus radioaktyviosioms atliekoms ir panaudotam kurui 

 Kaip alternatyvą sustabdytam kapinyno projektui šį metodą siūlo JAV Sandia National Laboratories 2014 metų rugpjūčio mėnesio 14 diena

32

Šalių pasiekimai rengiantis laidoti panaudotą kurą ir ilgaamžes atliekas Jungtinės Amerikos Valstijos du dešimtmečius intensyviai tyrinėjo vulkaninio tufo klodus Yucca kalnuose Išleista virš 10 milijardų dolerių Įrodžius, kad pasirinktas sprendimas yra saugus, naujojo prezidento administracija nutraukė projektą – Svarbiausias motyvas - tai, kad vieta giluminiam kapinynui buvo 1987 metais Kongreso patvirtinta politiniu, bet ne moksliniu pagrindu

Prioritetas turi būti skiriamas kristaliniam pamatui arba molio uolienoms, arba giluminių gręžinių koncepcijai

Švedija ir Suomija jau pasirinko vietas panaudotam kurui laidoti Giluminiai kapinynai bus įrengti mažai tektoninių lūžių pažeistuose kristalinio pagrindo blokuose taikant KBS-3 koncepciją Planuoja įrengti 2020 m. (Suomija) ir 2023 m. (Švedija)

Prancūzija Planuoja pradėti laidoti perdirbtą panaudotą branduolinį kurą 2025 m.

Perdirbtą ir įstiklintą panaudotą kurą tikimasi palaidoti argilitinėje Callovo-Oxfordo formacijoje Bure vietovėje (dar vadinama Meuse-Haute Marne)

Europos Komisija priėmė branduolinių atliekų direktyvą Europos Sąjunga skatina kuo anksčiau pradėti laidoti panaudotą kurą Europos Komisija priėmė branduolinių atliekų direktyvą, reikalaujantį, kad visos šalys iki 2015 metų parengtų detalias giluminių kapinynų įrengimo programas: Nacionalinėse programose turi būti numatyta kada, kur ir kaip šalys statys giluminius geologinius kapinynus Programose turi būti laidojimo būdai, įgyvendinimo grafikai ir kainos vertinimai Direktyva leis kelioms ES narėms dalintis bendru kapinynu, tačiau nepritars atliekų eksportui iš ES teritorijos Kur? Kada? Kaip? Už kokias lėšas?

Europos kapinyno planai Viename kapinyne laidoti didesnį atliekų kiekį yra santykinai pigiau tai akivaizdus kelių šalių pajėgų ir išteklių kooperavimo privalumas

Paskaičiuota, kad bendra giluminių kapinynų įrengimo Belgijoje, Bulgarijoje, Čekijoje, Vengrijoje, Italijoje, Lietuvoje, Olandijoje, Rumunijoje, Slovakijoje, Slovėnijoje ir Šveicarijoje kaina apytiksliai siektų 14 milijardų eurų Visų šių šalių panaudotą kurą ir kitas ilgaamžes atliekas palaidojus viename bendrame giluminiame kapinyne pavyktų sutaupyti 7–9 milijardus eurų

Europos kapinyno planai Plėtojant bendro kapinyno idėją, 2009 metais buvo pasiūlytas Europos kapinyno vystymo organizacijos steigimo planas Tikimasi, per dešimt metų surasti vietą bendram Europos giluminiam kapinynui Kapinyno vieta būtų parenkama vadovaujantis savanoriškumo principu – visais atvejais būtų būtinas tiek savivaldos, tiek ir konkrečios valstybės visuomenės ir vyriausybės pritarimas

Panaudoto kuro laidojimo Lietuvoje kaina LEI specialistai, padedami Švedijos SKB ekspertų, bandė įvertinti 2005 metais Konservatyviu vertinimu Ignalinos AE panaudoto kuro palaidojimo kaina siektų 7-9 milijardus Lt Vertinimas buvo nelabai tikslus – dideli neapibrėžtumai Rėmėsi itin brangia Švedijos koncepcija

Kiek gali kainuoti naujosios AE kuro laidojimas?

Ignalinos AE susidarė apie 2500 t(U) panaudoto kuro Visagino AE susidarys dar 3000-3600 t(U) panaudoto kuro Bus eksploatuojama 60 metų Po 50-60 t(U) kasmet

Laidojimo kaina susidės iš fiksuotos dedamosios ir dedamosios proporcingos kuro kiekiui Fiksuota dalis ~3 000 MLt Proporcinga dalis: – IAE – 3 600 MLt, – VAE – 5 300 MLt

Visa kaina ~12 000 MLt

Kodėl vis delsiama pradėti laidoti panaudotą kurą?

Egzistuoja mokslinių, techninių, socialinių ir politinių kliūčių Mokslinės – techninės kliūtys: Būtinybė geriau numatyti kapinyno būseną ir mažinti kapinyno elgsenos neapibrėžtumus ilgalaikėje perspektyvoje Kas nuspręs, kad jau pakanka tyrimų ir žinių pakanka sprendimui priimti?

Kaip mokslinių tyrimų rezultatus įdiegti patikrintose ir patikimose technologijose?

Tačiau visuomenės nepritarimas yra viena svarbiausių daugumos atliekų laidojimo projektų vėlavimo ar stabdymo priežastis

Požeminėje tyrimų laboratorijoje Ačiū!