Új Szó - Vasárnap, 1981. január-június (14. évfolyam, 1-25. szám)
1981-03-15 / 10. szám
m \ * TUDOMÁNY TECHNIKA w A RADIOAKTÍV hulladékok TÁROLÁSI GONDJAI Az atomenergia termelése során nagy mennyiségű biotoxikus radioaktív hulladék keletkezik. Az ember fél a radioaktiv sugárzástól, a környezet szennyeződésétől, attól, hogy a radioaktív hulladékok tönkreteszik a természetet és megfertőzik a Földet. De ezek a problémák a szakembereket is foglalkoztatják. Az atomerőmüvek üzemanyagciklusa magában foglalja az uránérc kitermelését és feldolgozását, az üzemanyag atomreaktorokban történő felhasználását, végül pedig a kiégett üzemanyag újrafeldolgozását is. Minden fázisban keletkeznek rádioaktív hulladékok. Közülük a környezetszeny- nyezés szempontjából a láncreakció hasadási termékei jelentik a legnagyobb veszélyt. Ezek kb. 99 százalékban a kiégett üzemanyag újrafeldolgozása során a nagy aktivitású folyékony hulladékokban koncentrálódnak. Ha figyelembe vesszük a hasadási termékek aránylag hosszú felezési idejét, 1990-ben világviszonylatban kb. 56 000 MCi, 2000:ben pedig 200 000 MCi aktivitású rádió- aktív hulladék lesz, amit véglegesen el kell majd helyezni. Ennek az aktivitásnak a legnagyobb részét a reprocesszáló (újrafeldolgozó) folyamatok útján keletkező melléktermékek transzurán elemei teszik ki. Ezeknek rendkívül nagy a felezési idejük, például az Np 237 felezési ideje 2.106 év, a Pu 239 aktivitásának a felét 2,4.104 év alatt veszti el, míg sok más nem transzurán hasadási termék aktivitása 1000 év után már elhanyagolhatóan kicsi. Felvetődik tehát a kérdés, hogy nem célszerübb-e a kiégett üzemanyag újrafeldolgozásától eltekinteni. Tekintettel a „neutronmérgezés“ folyamataira a fűtőelmekben, az atomreaktor üzemanyagának egyharmadát évente ki kell cserélni. Megállapították, hogy átlagos kiégés mellett is a reaktorból távozó fűtőelem még az eredeti uránmennyiség 95,5 százalékát tartalmazza. Ilyen nagy mennyiségű üzemanyagot örökre elvetni a mai energiahelyzet mellett képtelenség lenne. A kiégett üzemanyag újrafeldolgozásának technológiája már néhány éve megoldott és jelenleg több ipari szintű feldolgozó üzem van a világon, vagy van az építés szakaszában. A feldolgozás során egy tonna besugárzott üzemanyag után kb. 500 liter nagy aktivitású, folyékony halmazállapotú radioaktív hulladék keletkezik. Ez az adat a nálunk üzemben levő köny- nyűvizes reaktortípusok üzemanyagára is érvényes. A hulladékok nagy aktivitása a problémával foglalkozó szakembereket különböző, sok esetben fantasztikus regényekbe illő megoldások vizsgálatára készteti. Jelenleg az alábbi megoldások megbízhatóságának és gazdaságosságának értékelése folyik:- a hasadási termékek radioaktív izotópjainak elkülönítése és felhasználása ipari célokra,- a nagy felezési idővel rendelkező rádioaktív izotópok átváltoztatása magreakciók útján rádioaktív tulajdonságokkal nem rendelkező elemekre,- a rádioaktív hulladékok elszállítása Földünk gravitációs teréből,- a nagy aktivitású hulladékok különböző átalakított formákban történő elraktározása a földkéregben. A gazdaságosság szempontjából az első megoldás lenne a legelfogadhatóbb, de napjainkban sugárforrásként az iparban csak a Cs 137 és a Sr 90 szolgál, energetikai célokra pedig a repro- cesszálás után csak az urán és a plutónium használható fel az atomreaktorokban. A másik megoldás jelenleg csak elméleti munkák tárgyát képezi. Ebben a stádiumban van a harmadik radikális megoldás is. A hulladékok elszállítása bolygónkról olyan rakéták segítségével valósulna meg, amelyeket a szállítmányukkal együtt kilőnének a Nap irányába, vagy olyan keringési pályára juttatnák, amely nem keresztezi Földünk pályáját. A megoldás hátránya a nagy kockázat, amely az esetleges üzemzavar esetében állna fenn az indulásnál, vagy repülés közben Földünk gravitációs terében. A legelfogadhatóbbnak a negyedik megoldás Ígérkezik, melynek lényege az, hogy a folyékony halmazállapotú hulladékokat szilárd halmazállapotú anyaggá változtatják, majd a külön erre a célra kifejlesztett burkolatokban helyezik el. Ezek után a földkéregben a kijelölt helyeken tárolják. Az atomerőművek rádioaktív hulladékainak a kezelésére az itt felsoroltakon kívül még egész sor más eljárás és javaslat is létezik. Szinte naponta jelennek meg új módszereket ismertető dolgozatok. Ezek között azonban olyanok is vannak, amelyek nem tekinthetők elfogadhatónak, mint például a tengerfenéken való elhelyezés. A témával foglalkozó konferenciák határozatain túl az egyes államok a hulladékok likvidálására hozott rendeleteket törvényerőre emelik. Az USA-ban elfogadott, a nagy aktivitású, folyékony rádioaktív hulladékok likvidálására vonatkozó törvény előírja ezek szoli- difikációját (szilárd halmazállapotú anyaggá változtatását) a keletkezésüktől számított 5 év alatt, és végleges elhelyezésüket a szövetségi tárolóhelyen a keletkezésük utáni 10 év alatt. Csehszlovákia energiagazdálkodása a jövőben főleg a WER 440 és a WER 1000 típusú atomreaktorok építésére támaszkodik. Már a század végén, tehát mintegy húsz év múlva évente 500 tonna kiégett üzemanyag keletkezésével kell számolni. Ezek újrafeldolgozásáról az atom- sorompó- egyezmény és az atomenergia békés felhasználására vonatkozó szerződés értelmében a Szovjetunió gondoskodik. KOVÁCS ZOLTÁN A VÉGLEGES ELHELYEZÉS A rádioaktív hulladékok végleges elhelyezésére a legtöbb országban izotóptemetőket létesítenek. Ezek helyének kiválasztásakor a következőkre kell ügyelni: a kiválasztott hely legyen száraz, a talajvíz mélyen helyezkedjék el, lakott helységektől legyen távol. Ilyen célokra kiválóan alkalmasak a már nem művelt bányák. Ezt a megoldást választották pl. az NDK-ban. Az izotóptemetőkben is törekednek a szilárd állapotban való végleges elhelyezésre. E célra a bitumenezés mellett a cemen- tálást is alkalmazzák. A különböző fajlagos aktivitású szilárd rádioaktív hulladékokat a bánya különböző részein temetik el, s az eltemetett hulladékok adatait gondosan feljegyzik. Azokon a helyeken, ahol nem bányában létesítenek izotóptemetőt, általában kutakat alakítanak ki a hulladékok részére A kutakat kívül-belül nedvesség elleni szigeteléssel látják el. Elsősorban elhagyott sóbányák alkalmasak erre a célra, mivel ezeknek rendkívül alacsony a páratartalma. Azokban az országokban, ahol ilyen bányák nincsenek, ott elsősorban a vulkanikus eredetű talajokat, esetleg az agyagpala- képződményeket tartják megfelelőnek. A tengerfenéken való elhelyezést a világméretű tiltakozás hatására beszüntették. Hasonlóan bonyolultnak látszik a rádioaktív hulladékoknak az Antarktiszon való elhelyezése is. Elsősorban a szállítási költségek nagyok, de technológiailag sem megoldott még a nagy aktivitású anyagok nagy távolságokra történő biztonságos szállítása. A rádioaktív hulladékoknak a világűrbe juttatása megengedhetetlen, világegyezmény is tiltja. Az atomenergetika egyik súlyponti kérdése tehát a rádioaktív hulladékok keletkezésével összefüggő problémakör. A technológiai fejlődés azonban olyan mérvű, hogy ez nem lehet akadálya az atomenergetika erőteljes fejlődésének. Bár a rádioaktív hulladékok végleges elhelyezése napjainkban még számos technológiai kérdést vet fel, bizonyos, hogy környezet- védelmi szempontból biztonságosan megoldható lesz. (Természet Világa) ATOM - KISLEXIKON NYOMOTTVIZES REAKTOR: - A világon a legelterjedtebb energiatermelő reaktorok, amelyben a maghasadás során keletkező neutronokat közönséges vízzel lassítják le, a hasadási láncreakció fenntartásához szükséges mértékben. Ugyanez a víz vezeti el a reaktorban keletkező hőt. A vizet magas nyomás alatt tartják; ezzel kerülik el, hogy felforrjon. A hőt egy második vízkörnek adja át, ahol már a gőz képződik, ami hajtja a turbinát. URÁNDÚSÍTÁS: - a természetben előforduló Urán 0,7 százalékát a 235 tömegszámú (régebbi kifejezéssel: atomsúlyú) izotóp teszi ki, a többit 238 tömegszámú izotópja. A ma terjedő, leggazdaságosabbnak tartott erömüvi reaktortípusok üzemeltetéséhez kereken 2-3 százalék U-235 tartalmú urán kell. Ennek elérésére a természetes uránt fejlett technikájú és költséges üzemekben feldúsítják. Az eljárás nem tévesztendő össze az ércbányákban kinyert érc előzetes feldolgozásával, amit érdcúsí- tásnak neveznek. PLUTÓNIUM: - az urán 238 tömegszámú iztópja elnyeli az atomreaktorokban keletkező neutronok egy részét. Atomjai ilyenkor több lépésben átalakulnak a plutónium nevű vegyi elem atomjaivá. A plutónium felhasználható atomreaktorok üzemanyagaként (U-235 helyett), de atombombák előállítására is. ÚJRAFELDOLGOZÁS: - az atomreaktorok elhasznált, „kiégetett" töltetei még tekintélyes mennyiségű uránt tartalmaznak, ezenfelül pedig plutóniumot és a maghasadási reakció termékeit. A kiégetett tölteteket vegyileg fel lehet dolgozni, szétválasztva az uránt, a plutóniumot és egyéb, javarészt rádioaktív anyagokat. Az eljárás célja elsősorban a plutónium kinyerése, de a rádioaktív hasadási termékek kivonása fontos lépés a „temetésüket“ előkészítő kezelésben is. h y q. A plzeiii Skoda Művekben 1985-ig tizenkilenc 440 MW-os atomreaktort készítenek el, ezek közül tizet Csehszlovákiában, kilencet pedig a többi KGST-országban helyeznek üzembe. Az egyik legelső reaktort a magyarországi paksi atomerőmű számára szállították. A mintegy 12 méter magas, 3,8 méter átmérőjű, 150-190 mm falvastagságú és 230 tonna tömegű reaktortartály az üzemanyagkötegeknek és a közéjük benyúló szabályozórudaknak a tartózkodási helye. A tartály közepe táján van az aktiv övezet, a reaktornak az a része, ahol a maghasadás - a hőtermelés - végbemegy. Ehhez a tartályhoz kapcsolódnak egyebek között azok a csővezetékek, amelyek a reaktorban fölmelegedett vizet elszállítják a hőcserélökhöz, s az ott lehűlt vizet visszavezetik a tartályba. A 195 kp/cm2 próbanyomású és 320 Cel- sius-fokos víznek, a rádioaktív sugárzásnak és a rezgésnek kitett tartály évtizedek múltán is köteles lesz teljesen tömör- nek és ellenállónak lenni: belőle semmilyen körülmények között sem szivároghat ki a víz! A tartályt tehát elsősorban olyan anyagból kell készíteni, amely tulajdonságait hosszú időn át megtartja. A tartály részei - a gyűrűk és a fenekek - a kazándobok anyagához hasonló összetételű, gyengén ötvözött (krómot, molibdént és vanádiumot tartalmazó) acélból kovácsolással készülnek. Ezeknek az elemeknek a belső felületét aztán egy körülbelül 10 mm vastag, erősen ötvözött acélréteggel vonják be. Ez a roppant ellenálló réteg tartja távol a terhelést viselő olcsóbb alapfémtől a korrodáló hatásokat. A gyártás legjellemzőbb művelete - a hegesztésen kívül - az ellenőrzés. Ez teszi ki a tartályépítés idejének több mint egyharmadát. Á tartálynak szinte minden négyzetcentiméterét „átvilágítják“: ultrahangos és radiográfiai vizsgálatnak vetik alá. Ezek az úgynevezett roncsolás nélküli vizsgálatok az anyagnak szemmel nem látható hibáiról tájékoztatnak. Azt például, hogy a védőréteg jól kötődik-e az alapfémhez, csak ultrahanggal állapíthatják meg teljes bizonyossággal, a gázzárványt pedig egyértelműen csak a röntgenvizsgálat mutatja ki. A vizsgálatok előtt a gyűrűk belső palástját 10x10 vagy 20x20 cm-es mezőkre osztják fel (a hálózat a kritikus helyek, például a csőcsatlakozások környékén sűrűbb, máshol ritkább), s minden mezőről több felvételt készítenek Csupán ultrahanggal hatot: a palástra merőleges és vele 45 és 60 fokos szöget bezáró irányokból kívülről s belülről is egyet-egyet. A töméntelen vizsgálatot nemcsak elvégezni, hanem nyilvántartani is óriási feladat ... A tartály készítésének utolsó és legizgalmasabb mozzanata a nyomáspróba. Ilyenkor a tartályt nagyjában a majdani üzemi körülményeknek megfelelően terhelik: egy 18 m mély próbaaknába engedik le, s meleg vízzel töltik fel. A víz nyomását meghatározott program szerint növelik, s közben folyamatosan mérik a tartály falában keletkező feszültségeket. A végső nyomás körülbelül 20-25 százalékkal nagyobb, mint az üzemi nyomás. Ha a tartály ezt is tartani tudja, szétszerelik és ismét átvizsgálják. A tartályt csak akkor minősítik megfelelőnek, ha a vizgálatnak ebben a szakaszában sem találnak benne hibát. Az atomerőművek kevésbé szennyezik köznyezetünket, mint a hagyományos erőmüvek. Annak a valószínűsége pedig, hogy valamilyen hiba folytán radioaktív anyag kerüljön ki belőlük, szerfölött csekély. Ezt egyrészt költséges, csupán a biztonságot szolgáló berendezésekkel és építményekkel érik el, de a biztonságot szolgálja az is, hogy a technológiai berendezéseket nagy-nagy körültekintéssel készítik. Az ilyen berendezések gyártásánál a minőségi ellenőrzése sokkal nagyobb szerepet kap, mint bármilyen más termék gyártásában. (Élet és Tudomány) A REAKTORTARTÁLY MINŐSÉGI ELLENŐRZÉSE Nyomáspróbára készítik elő a reaktortartályt a plzeni Skoda Művek szerelőcsarnokában. I 1981. III. 15.
