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!