Atomerőmű, 1994 (17. évfolyam, 1-10. szám)
1994-04-01 / 4. szám
6 ATOMERŐMŰ 1994. ÁPRILIS Ormai Péter - Bérei Károly Atomerőművi radioaktív hulladékok átmeneti és tartós tárolásának környezeti hatásai Radioaktív hulladék felmenthető Előfeldolgozás Gyűjtés, osztályozás, ______válogatás______ Közbenső tárolás V ____Hulladékkezelés J Hulladék kondicionálás Hulladékok végleges elhelyezés hulladék radioaktív. Kommunális hulladék elhelyezés hulladék Újra hasznosítás Újra felhasználás > Átmeneti tárolás Minden emberi tevékenység bizonyos hulladékmennyiség keletkezésével jár. A radioaktív anyagok felhasználásakor (ipar, tudományos kutatások, egészségügyi stb.) keletkező hulladék egy része óhatatlanul tartalmaz többkevesebb radioaktív szennyeződést. Az atomerőművek - miközben a környezetet csekély mértékben szennyezve, gazdaságosan és magas rendelkezésre állással - állítanak elő villamos energiát, szintén termelnek kis, közepes és nagy aktivitású radioaktív hulladékokat. A radioaktív hulladékokat gyakran mint a veszélyes hulladékok egy speciális fajtáját említik, abból kiindulva, hogy ha a környezetben lévő toxikus hulladékok - melyek a társadalom által már elfogadott kockázati szintet képviselnek - veszélyesek, akkor a radioaktív hulladékok sokkal inkább azok. Annak ellenére, hogy a hazai jogszabályok éles határvonalat húznak a toxikus és radioaktív hulladékok közé, mégis nyomatékosan ki kell hangsúlyozni, hogy a radioaktív anyagokat tartalmazó hulladékoknak két olyan sajátossága van, amit azok tartós vagy végleges izolálásával (elhelyezésével) kapcsolatos követelmények kidolgozásakor és érvényesítésekor figyelembe kell venni:- Az aktivitást kémiailag elhanyagolható mennyiségű anyag hordozza, így a veszélyes hulladékoknál megszokott tonnákkal szemben itt grammokról van szó az atomerőmű teljes élettartamára vonatkozóan.- A radioaktív izotópok mennyisége jól meghatározott felezési idővel bomlik, így a radioaktivitás - és ezen keresztül az általa képviselt veszély - hússzoros felezési idő alatt kevesebb, mint egymilliomod részére csökken. Természetesen ezzel semmiképp nem a veszélyesség mértékét kívánjuk alábecsülni, csupán a veszély más jellegét hangsúlyozzuk. A radioaktív hulladékok átmeneti tárolásakor és végleges elhelyezésénél az elsődleges fontosságú feladat a hulladékkal foglalkozó dolgozók és a lakosság sugárvédelme, mivel a jelenben és ajövőben is a sugárzás esetleges káros hatásaitól kívánjuk megóvni a bioszférát, és benne az embert is. A nukleáris és izotóptechnika gyors fejlődésével a hulladékmennyiségek jelentősen növekedtek. Ez egyben magával hozta a hulladékmennyiség csökkentésére és biztonságos elhelyezésére irányuló műszaki megoldások kifejlesztését is. Ma már szakmai körökben is teljes az egyetértés - még akkor is, ha ezt a szélesebb műszaki közvélemény és még kevésbé a lakosság nem mindig fogadja el -, hogy a kis és közepes aktivitású hulladékok elhelyezése műszaki és tudományos szempontból a tökéletesen megoldható problémák közé tartozik. Ma már a világon nemcsak üzemelő tárolók léteznek, de bezárt telephelyek is. A hulladékelhelyezéssel kapcsolatos - elsősorban politikai indíttatású - viták a fejlett országokban nem a kis és közepes aktivitású hulladékokkal kapcsolatosak, hanem a hosszú élettartamú, nagy aktivitású hulladékok 100 000 - 1 millió évre prognosztizált viselkedésének megítélése körül folynak. Átmeneti tárolás vagy végleges elhelyezés? A radioaktív hulladékok átmeneti (közbenső) tárolása fontos lépés a hulladékgyűjtés, kezelés (válogatás, tárfogatcsökkentés), kondicionálás, csomagolás, szállítás és végleges elhelyezés fázisaival definiált hulladékkeletkezési és elhelyezési (management) folyamatban. Kondicionálatlan - azaz nem a végleges elhelyezés követelményének megfelelő formájú - hulladékok esetében ez a következő előnyöket nyújthatja:- Abban az esetben, ha a hulladék radioaktív komponenseinek felezési ideje kellően rövid, akkor az ún. „lecsengetéses” tárolás módot adhat arra, hogy a hatóság által a radioaktív hulladékká nyilvánítás alsó határértékét el nem érő koncentrációjú hulladékokat közönséges (inaktív) hulladékként kezelhessék.- Hosszú életű radioizotópokat tartalmazó hulladékok esetében az átmeneti tárolással a későbbi kezelhetőséget teszik egyszerűbbé és biztonságosabbá, mivel a hűtési idő alatt jelentősen csökken az aktivitás és ezzel együtt a bomlási hőfejlődés.- A kondicionálás, majd pedig a végleges elhelyezés hatékonyan, tervezhető módon végezhető megfelelő átmeneti (puffer) tárolási kapacitások birtokában. Kondicionált formájú radioaktív hulladékok átmeneti tárolására akkor kerül sor, amikor a végleges elhelyezés feltételei nem biztosítottak, vagy ha a hulladék végleges élhelyezésére vonatkozó feltételek teljesüléséhez még további pihentetésre van szükség (pl. a hőfejlődés csökkenéséhez). Olyan atomerőműveknél, ahol a végleges elhelyezés lehetősége adott, az átmeneti tárolás elsősorban a „puffer” szerepét tölti be. Ebben az esetben a mielőbbi kondicionálás és végleges elhelyezés a legbiztonságosabb és leggazdaságosabb megoldás (a nem nagy aktivitású hulladékok esetében). Végleges radioaktív hulladéktárolóval nem rendelkező országok atomerőműveiben keletkező radioaktív hulladékokat kezeletlen, vagy esetleg kezelt (kondicionált) formában tárolják. Ez utóbbi megoldás biztonságosabb, mivel a hulladékot valamilyen mátrixba ágyazva „fixálják”, ám többnyire csak akkor végezhető, ha a temetendő hulladékra vonatkozó kritériumok rendelkezésre állnak, és azt a kondicionálásnál érvényesíteni lehet. Folyékony radioaktív hulladékok esetében a kondicionált formában történő tárolás jóval nagyobb tárolási teret igényel, mint a tartályban való tárolás, mivel majd minden kondicionálási technológia (a mátrixba ágyazás) jelentősen növeli a temetendő térfogatot. A radioaktív hulladékokat előbb vagy utóbb biztonságosan el kell temetni, legkésőbb az atomerőmű leszerelésekor. Ezért a végső elhelyezésre vonatkozó döntést csak halogatni lehet, de a problémától ily módon nem lehet megszabadulni. A hulladékelhelyezés tartós vagy végleges megoldása kapcsán országonként változik a visszanyerhető módon való tárolásra irányuló igény. A visszanyerhető módon történő radioaktív hulladékelhelyezés téma Nagy-Britanniában, Svájcban, Kanadában és az USA-ban. A kanadai szabályozás például előírja az üzemeltetési időszak alatti visszanyerhetőséget. Ezt általában a közvélemény is támogatja, mivel:- a hulladékok veszélyességét a közvélemény jelentősnek ítéli és a létező tárolók által nyújtott védelmet mind a jelen, mind a jövő vonatkozásában megkérdőjelezi;- a közvélemény előnyben részesíti a bejárható, ellenőrizhető építményekben történő elhelyezést, ahol a szivárgások azonnal detektálhatok, ahol látható, hogy minden úgy történik, ahogyan azt tervezték. Azokat az érveket, hogy az építmények érzékenyebbek a külső hatásokra (terroristatámadás, háborús cselekmények stb.), általában figyelmen kívül hagyják. A paksi atomerőműben keletkező radioaktív hulladékok tárolásának és végső elhelyezésének kérdése az erőmű megépítésének gondolatával szinte egyidejűleg napirendre került. A nagy aktivitású hulladékok (a reaktorból kikerülő alkatrészek) viszonylag kis mennyiségben keletkeznek. Ezek átmeneti tárolása a reaktorépületben megoldott az erőmű teljes élettartamára. A speciális fémkutakban tárolt hulladékok radioaktivitása az erőmű leszerelésének időpontjára már jelentősen lecsökken. A néha hulladéknak is nevezett kiégett üzemanyag az erőműben 5 éves, víz alatti átmeneti tárolást követően 1993. elejéig visszakerült a volt Szovjetunióba. Mivel 1992-től a visszaszállítások lehetősége elbizonytalanodott, ezért döntés született, hogy az atomerőmű területén megépül egy átmeneti tároló, mely legalább 50 évre biztosítja a biztonságos közbenső tárolást. Ez a nemzetközi irodalomban „wait and see” elvként ismert megoldás egyrészt lehetővé teszi, hogy a végső elhelyezésre vonatkozó megoldás kellően átgondolt és megalapozott legyen, illetve az időközben a műszaki fejlődés kínálta legkorszerűbb megoldásokat is figyelembe vehesse. Ugyanakkor az átmeneti tárolás természetesen előre vetíti, hogy a végleges elhelyezéssel időben foglalkozni kell és annak megvalósítási feltételeit meg kell teremteni. A paksi atomerőmű kis és közepes aktivitású radioaktív hulladékainak - a szovjet műszaki tervben javasolt - erőmű területén történő átmeneti tárolását a hulladéktárolás szempontjából kedvezőtlen geológiai viszonyok miatt már a műszaki terv jóváhagyása előtt elvetették. Ugyanakkor elhatározás született arra, hogy rögtön a végleges eltemetést kell megoldani. Mivel a paksi hulladékok végleges elhelyezésének megoldására tett kísérlet kétszer (1983. Magyaregregy és 1990. Ófalu) is sikertelenül zárult, így jelenleg a paksi atomerőmű négy blokkjában keletkező folyékony radioaktív hulladékokat átmeneti tartályokban tárolják, melynek mennyisége az 1993. év végén kb. 2000 m3 volt. A kis és közepes aktivitású szilárd radioaktív hulladékok éves keletkezési sebessége - a tömörítést követően - átlagosan 80-100 m3/év a négy blokkra. Eddig a hatóság engedélyével a 2001-es hordóba helyezett hulladékokat a Püspökszilágyiban üzemelő Radioaktív Hulladékfeldolgozó-Tároló telepen helyezték el. Mivel a jövőben minden bizonnyal ez a lehetőség megszűnik, ezért ezen hulladékok átmeneti, erőművön belüli tárolására is feli kell készülni. A környezet biztonságának szavatolása A radioaktív hulladékok végleges elhelyezési célja a hulladékok aktivitástartalmának elszigetelése a bioszférától, egészen addig az időpontig, amíg azok - a természetes bomlás eredményeképpen - már nem képviselnek elfogadhatatlan mértékű kockázatot az élő szervezetekre. A Nemzetközi Atomenergia Ügynökség (NAÜ) ajánlásai szerint minden hulladékelhelyezési rendszer három, az izolációt létrehozni hivatott komponensből tevődik össze:- a hulladékformából (az aktivitástartalom fizikai és kémiai formája, az aktivitást körülvevő, esetleges beágyazó hordozóanyagok, a csomagolás - ideértve a hulladékokkal együtt elhelyezésre kerülő, a sugárvédelmet biztosító komponenseket is);- az elhelyezett hulladékcsomagok ember által kialakított környezetéből (térkitöltés, falak, vízelvezetés, additív geokémiai és vízszigetelő korlátok, földtakarás, eltömedékelés);- a geológiai (vagy talajtani) környezet, ami az aktív izotópok lehetséges terjedési útvonalán azok bioszféráig hatolásának időtartamát növeli. A NAÜ-ajánlások szerint a három komponens együttesen kell, hogy a megkívánt mértékű izolációt biztosítsa, így az egyik vagy másik komponens gyengébb vagy elégtelen hatása kompenzálható a többi összetevő megerősítésével. A célmeghatározás másik része az elfogadható mértékű kockázatra vonatkozik. Tisztán sugárvédelmi szempontból a szabályozás a 10'4 eset/év kockázati értéket tekinti alapnak, mivel ez a természetes rákos megbetegedések kockázatának fluktuációján belül „eltűnik”. A hulladékelhelyezésre kidolgozott ajánlások ezt az értéket a szabályozás szintjén 10'5 eset/ évre csökkentették, s a műszaki megvalósítás során - a kockázati alapú szabályozással rendelkező országokban - egy nagyságrend tartalékot hagynak a ma még ismeretlen vagy nem kellő súllyal figyelembe vett folyamatok kockázati hányadára, így a műszaki célkitűzés 10"6 eset/év. Ez az utóbbi érték - a kérdéssel foglalkozó szociológusok szerint - a társadalmilag elfogadható szintet jelenti, figyelembe véé a „sugaras kockázatok” nem önként vállalt voltát, s az egyéb ipari és társadalmi tevékenységekre eltűrt 10“3- -10"4 eset/év értékeket (bányászat, közúti közlekedés, háztartás). Figyelembe véve a radioaktív szennyeződések fizikai jellemzőit - mindenekelőtt a felezési időt - a bioszférától történő, izolációhoz szükséges időtartam mértéke meghatározó. A célok azonossága mellett az országok szakmai, társadalmi megközelítési módja eltérő műszaki megoldásokat eredményez. Telephely-kiválasztási és -tervezési szempontok A hulladékelhelyezésre szolgáló létesítmények élettartama két nagyobb egységre osztható: az üzemeltetésre, amikor a létesítményben hulladékcsomagokat fogadnak és helyeznek el; s a lezárt állapotra, amikor a csomagok aktivitástartalma - a pihentetés során - az elfogadható szintű kockázatnak megfelelő koncentrációig csökken. A radioaktív hulladékok végleges elhelyezésre kerülő ún. rövid élettartamú részénél a lezárt állapot néhány száz évig tarthat (300-600 év). Az üzemeltetési időszak ennek 1/10-ed részét teszi csak ki. A néhány száz éves pihentetés alatt számolni kell azzal, hogy az aktivitás helyhezkötésére alkalmazott korlátok-burkolatok megsérülnek. E sérülések okai lehetnek természeti eredetűek:- az alkalmazott anyagok öregedése, pl. a beton, a cementkő természetes zsugorodása; a fagyásiolvadási ciklusoktól, mechanikai terheléstől eredő repedezés; a fémszerkezetek korróziója; a szervesanyag-tartalom aerob- vagy anaerob bomlása; talajkémiai vagy csapadékvíz eredetű betonkorrózió; növényi vagy állati behatolás a hulladékcsomagok közé; szél- vagy csapadékerózió;- természeti katasztrófák eredményei, pl. földrengéshatások; árvíz, meteorbecsapódás, magmafeltörés; vagy emberi tevékenység következményei:- véletlen sérülések, pl. gázrobbanás, építkezés, bányászat;- szándékolt cselekmények, pl. katonai vagy szabotázsakciók; értékes anyagok utáni kutatás a hulladékban; régészeti feltárás. Tehát a korlátok sérülését vagy egy időben elnyújtott, lassú öregedési, átalakulási folyamattal vagy egy „pillanatszerűen”, rövid idő alatt bekövetkező, az adott korlát(ok) eltűnését eredményező folyamattal jellemezhetjük összefoglalóan. E folyamatokat a radioaktivitás szempontjából áltanánosítva megállapíthatjuk, hogy a hulladéktárolón belüli aktivitástartalom a környezetbe a folyamatok két nagy csoportjába sorolható események során kerülhet: a) A hatékonyságukat időben fokozatosan elvesztő korlátokon oldott, vagy szuszpendált állapotban keresztiilvándorolva: Az ebbe a csoportba tartozó folyamatok között a beszivárgó nedvességgel történő mozgást, egyes izotópok gázhalmazállapotú kikerülését, valamint a mikroorganizmusokba való beépülést és egy potenciális biológiai transzportot vehetünk tekintetbe. A hazai viszonyok között a konvektiv transzportot (talajnedvesség, talajvíz) lehet dominánsnak tekinteni, a gázfázisú-aeroszolos terjedés dominanciája inkább a sivatagi területek sajátossága, a biológiai transzportot pedig a hulladékforma megválasztásával lehet, kell kizárni. A nedvesség transzport eseménysorrendje az alábbiak szerint valószínűsíthető:- a csapadék beszivárog a talajba, s bizonyos mélység után, ahonnan a visszapárolgás már nem lehetséges, megindul a nedvesség leszivárgása;- a szivárgó vagy diffundáló nedvesség eljut a tároló létesítményhez;- a nedvesség beszivárog a hulladékcsomagok közé, és érintkezésbe kerül a hulladékkal; Biztonsági korlát Barnwell USA IRUS Kanada Drigg UK L’Aube Franciaország Olkiluoto Finnország A hulladék csomagolása acélhordó, bálázás acélhordó, betonkonténer acélhordó acélhordó, betonkonténer acélhordó A csomagok konténeresítése nincs tervezett acélkonténer betonkonténer betonkonténer Térkitöltés a konténerben — beton nincs cement cement Térkitöltés a csomagok/konténerek kozott agyagtartalmú talajjal nincs nincs rétegenkénti cementezés nincs A beszivárgás korlátozása ( drénelt földrakás ) egyrétegű fedő többrétegű fedő egyrétegű fedő többrétegű fedő nem alkalmazható A létesítményen belüli vízmozgás kizárása a térkitöltő talaj által korlátozott nem alkalmazható nem alkalmazható cement térkitöltés bentonit adagolású kőzúzalék Az átszivárgó víz kontaktideiének csökkentése nem alkalmazható gyors lefolyás a csomagok között gyors lefolyás a csomagok között nem alkalmazható nem alkalmazható Az átszivárgó víz ellenőrzése nincs szeparált gyűjtés, ellenőrzés szeparált gyűjtés, ellenőrzés szeparált gyűjtés, kezelés nem alkalmazható Additív geokémiai korlát a létesítmény határán nincs klinoptilolitos homok nincs nincs bentonit adagolású kőzúzalék Behatolás-védelem műszaki eszközökkel nincs vasbeton fedél vasbeton fedél nincs rá szükség nincs rá szükség Aktív intézményes ellenőrzés 100 év nincs rá szükség időtartama nincs korlátozva 300 év nincs rá szükség Passzív Intézményes ellenőrzés, monitoring tervezett nem tervezik ? nem tervezik nem tervezik A biztonsági korlátok alkalmazása egyes külföldi radioaktív hulladéktárolókban
