Teme

Tražilica

Tehno-ekonomske karakteristike različitih opcija odlaganja nisko i srednje radioaktivnog otpada zbog aktualnih aktivnosti u tom području u RH

Odlaganje radioaktivnog otpada treba realizirati na takav način kojim će se osigurati dugoročna stabilnost skladišta otpada kako bi se onemogućio kontakt radioaktivnih izotopa s biosferom a naročito s podzemnim vodama. Nepokretnost radioaktivnog materijala u matrici zaštitne posude je osnovni princip očuvanja stabilnosti kojoj doprinosi sama izvedba čelične bačve i prirodne geološke formacije u koju se otpad odlaže. Najčešće korišteni materijali za imobilizaciju radioaktivnih izotopa su cement i smole kod niskoaktivnog otpada te vitrificirana staklena masa kod visokoaktivnog otpada. Odlagališta radioaktivnog otpada u čvrstom tlu ne samo da su prikladnija za nadgledanje nego je moguće i predvidjeti smjer kretanja radioaktivnog materijala ako dođe do njegovog neplaniranog ispuštanja. Ta se odlagališta mogu ojačati izgrađenim inženjerskim barijerama koje će osigurati bolju izolaciju radioaktivnog materijala ako slojevi okolnog tla nisu pouzdane prirodne zapreke. Dodatnu konzervativnost takvoj gradnji daje izostanak podzemnih voda u blizini odlagališta, a osobito ispod njega, tako da ne postoji opasnost migracije radioaktivnosti u dublje tlo. Stoga je razumljiv značaj ispravnog izbora lokacije za trajno odlagalište radioaktivnog otpada. Potrebno je promatrati i klimatske uvjete u cjelini te i šire hidrološko i geološko okružje – nepoželjne su česte kiše, blizina rijeka i vodopropusno tlo. Treba paziti da sustav tla ne pogoduje nagrizanju posuda u kojima se otpad odlaže. Neki tipovi tla, kao što su granitne stijene, glinene i slane naslage te škriljevci, osobito su pogodni kao odlagališta. Glossary Link Radioaktivni otpad mora biti smješten u tako izabranom, dograđenom ili izgrađenom odlagalištu čije barijere priječe svaki dodir otpada s biosferom, sve kod se on smatra štetnim. Idealno bi bilo sav radioaktivni otpad zbrinuti na isti način, npr. u podzemnom, vrlo dubokom, geološki stabilnom odlagalištu. Međutim, zbog čimbenika kao što je oskudnost takvih dubokih geoloških formacija i različite vrste radioaktivnog otpada, bilo bi preskupo graditi i održavati takva odlagališta, kada bi se u njih smjestio sav otpad. Kratkoživući otpad velikog volumena je jednostavnije i jeftinije smjestiti u pristupačnom površinskom odlagalištu, koje se može jednostavno nadzirati. U veću dubinu se u pravilu smješta dugoživući otpad veće aktivnosti, međutim, razni čimbenici utječu na tip odlagališta kod različitih zemalja: količina i vrsta otpada, lokalni geološki uvjeti, mogućnost skladištenja, isplativost prerade i kondicioniranja otpada te energetska strategija države.
Općenito govoreći, u praksi se primjenjuju dva tipa odlagališta radioaktivnog otpada:
- površinsko odlagalište ( za niskoaktivni i srednjeaktivni otpad)
- podzemno odlagalište (za sav otpad ali posebno dugoživući visokoaktivni otpad)
Površinsko odlaganje je jednostavan ekonomičan i siguran način konačnog spremanja nisko i srednje radioaktivnog otpada. Tehnološki zahtjev je osigurati djelovanje inženjerskih barijera protiv eventualnog širenja radioaktivnosti u prirodu. Otpad se tipično ulaže u čelične bačve unutar armiranobetonskih posuda a međuprostor se zasipava betonom, čime se dobiva tzv. monolitni betonski blok. Zemlje kao Francuska, SAD i Engleska imaju takva odlagališta već desetljećima u pogonu. Podzemna odlagališta imaju prednost što nije potrebna separacija kratko i dugo živućeg otpada a posebno su zanimljivi napušteni rudnici ili podzemne špilje. Monolitni blokovi ispunjeni betonom se ulažu u široke rovove od nepropusne gline s betonskom oplatom kako bi se onemogućilo nekontrolirano širenje površinskih i podzemnih voda u okolici skladišta. Stoga se blokovi pokrivaju nepropusnim slojem gline i plastike da se ulaz podzemnih i oborinskih voda u skladište svede na što manju mjeru. Drenaža vode iz skladišta se kontrolira prije ispusta. Izboru lokacije, projektu skladišta te odabiru načina skladištenja radioaktivnog otpada prethode podrobne analize sigurnosti kojima je cilj utvrditi dozu zračenja pojedinca u dalekoj budućnosti zbog hipotetskih kvarova na skladištu. Jedna od nepoznanica je dugoročna penetracija radioaktivnih nuklida u okolni materijal.
Financiranje troškova odlaganja otpada plaća proizvođač otpada, a što uključuje i otpad iz aktivnosti istraživanja i razvoja. Taj princip je ugrađen u međunarodne zakone i poprima drugačiji oblik za različite zemlje. Mogući su povećani troškovi ili dodatni troškovi za kategoriju velikih proizvođača otpada, naknade za proizvodnju električne energije iz nuklearnih elektrana te dodatna izdvajanja za fondove koji upravljaju radioaktivnim otpadom. Fondovi za dekomisiju nuklearnih elektrana se ponekad koriste za financiranje odlaganja. U zemljama Zapadne Europe je uobičajena praksa da se imenovanoj nacionalnoj agenciji povjeri zadatak početnih istraživanja, izgradnja odlagališta, njegov pogon, zatvaranje i kontrola. Financijska sredstva potrebna za rad nacionalnih agencija osiguravaju se iz cijene električne energije proizvedene u nuklearnim elektranama. Pored kapaciteta i tipa odlagališta na iznos ukupnih financijskih sredstava potrebnih za spomenute aktivnosti utječe niz specifičnih parametara koji variraju od države do države.
Ekonomske analize konačnih odlagališta nisko i srednje radioaktivnog otpada daju specifične troškove izgradnje, godišnjeg pogona i zatvaranja izražene u američkim dolarima po kubičnom metru radioaktivnog otpada. U pravilu su specifični troškovi znatno veći za podzemno odlagalište jer njegova izgradnja zahtijeva veće investicijske troškove za relativno manji radni kapacitet u odnosu na površinska odlagališta za nisko i Glossary Link srednje radioaktivni otpad. Raspon specifičnih troškova planiranja, licenciranja i konstrukcije konačnog odlagališta otpada varira od 118 do 8423 US$/m3. Specifični trošak godišnjeg pogona odlagališta varira od 710 do 12000 US$/m3 dok su procijenjeni specifični troškovi zatvaranja od 219 do 700 US$/m3. Troškovi zatvaranja starih rudnika, koji su izvorno prilagođeni u odlagalište otpada bez značajnije tehničke nadogradnje, čine relativno značajan udio ukupnih troškova. Razlike u navedenim specifičnim troškovima rezultat su raznih tipova odlagališta, veličini odlagališta, različitog vremenskog usklađivanja, razlika u troškovima rada, različitih regulatornih zahtjeva, te razlika u visini i trajanju nadoknada.

Osnovna zadaća odlagališta radioaktivnog otpada sastoji se u osiguranju dugotrajne izolacije radionuklida na način da se spriječi njihova migracija u okoliš sve do trenutka kada aktivnost ne padne na zanemarivo malu razinu, usporedivu s pozadinskim zračenjem. Takva funkcija odlagališta se postiže izborom lokacije pogodnih izolacijskih svojstava i izgradnjom takvog odlagališta u kojem će se primijeniti sigurnosni koncept koji se temelji na sustavu višestrukih inženjerskih barijera. Sigurnost odlagališta otpada ovisi dakle o djelotvornosti dvaju sustava zaštite: prirodnih i inženjerskih barijera. Prirodnu barijeru predstavlja geološka formacija (ambijent) u kojemu se otpad odlaže a inženjerske barijere su umjetne prepreke koje sprječavaju migraciju radionuklida. Odnos ovih dvaju sustava je komplementaran u pogledu da će geološka formacija izrazito dobrih izolacijskih svojstava tražiti manje zahtjevan tehnički sustav inženjerskih barijera i obrnuto. Ispod određene kvalitete geološkog ambijenta gradnja odlagališta nije isplativa, bez obzira na različite tehničke barijere, stoga se najveća pažnja u procesu izbora podobne lokacije pridaje upravo vrednovanju njezinih izolacijskih svojstava.S obzirom na vrste ugrađenih inženjerskih barijera i geološke karakteristike lokacija danas su uglavnom prisutne dvije tehnološke varijante odlaganja radioaktivnog otpada. To su površinsko odlaganje za nisko i srednje aktivni otpad  te odlaganje u dubokim geološkim formacijama kao tehnološka varijanta za odlaganje istrošenih gorivnih elementa i visokoaktivnog otpada u fazi prerade istrošenog goriva.

Jednostavnija tehnološka varijanta površinskog odlaganja je tumulus, kao privremeno odlagalište, koja podrazumijeva da se metalne posude s radioaktivnim otpadom polažu na armirano betonsku podlogu i zatrpavaju šljunkom, pijeskom i glinom. Varijanta odlagališta poznata kao betonski monolit predstavlja standardizirano rješenje odlaganja otpada srednje i niske aktivnosti. Razlika je u tome što su metalne posude s radioaktivnim otpadom smještene u armirano betonske kontejnere koji se po određenom rasporedu polažu na armirano betonsku podlogu opremljenu drenažnim sustavom. Nakon popune predviđenog prostora, omeđenog oplatom i ojačanog armaturom, armirano betonski kontejneri se ograđuju betonskim zidom čime se dobiva monolitna struktura koja se obično prekriva s nekoliko slojeva prirodnih i umjetnih materijala. Kao materijali za izradu pokrova se uglavnom koriste različiti šljunkoviti, pjeskoviti i glinoviti prirodni materijali s lokacije i plastificirane folije visokih hidroizolacijskih svojstava. Time se dodatno formira još jedna inženjerska barijera a odlagalište se vizualno uklapa u okoliš.

Osim površinskog tipa odlagališta u nekim je zemljama primijenjena tehnološka varijanta odlaganja u tunel.  Ta se tehnološka varijanta odlaganja izvodi na način da se u čvrstoj stijeni buši glavni horizontalni tunel s nekoliko bočnih odvojaka (galerija). Metalne posude i armirano betonski kontejneri s radioaktivnim otpadom se zatim odlažu u galerije i glavni tunel koji se nakon popunjavanja ispunjavaju s betonom. U nekim se državama kao odlagališta radioaktivnog otpada niske i srednje aktivnosti koriste napušteni rudnici soli i željezne rudače.

Tokom eksploatacije odlagališta RAO odgovarajuća se pažnja posvećuje nadzoru utjecaja objekta na okoliš (monitoring). Posebno definiranim programom, kao i za sve nuklearne objekte, izvode se radiološka, radiokemijska, biološka i druga mjerenja, kako bi se pravovremeno zapazila migracija radionuklida kroz biološke štitove odnosno njihov neposredni kontakt s prirodnim barijerama. Posebna se pozornost posvećuje nadzoru vode i drenažnim sistemima iz kojih se uzimaju uzorci za analizu prije nego se ista voda ispusti u lokalnu biosferu. Odlagalište RAO obično su reverzibilnog tipa što znači da se u slučaju potrebe može doprijeti do odloženog RAO i dodatnim inženjerskim zahvatima spriječiti eventualno širenje radionuklida. Organizirano čuvanje otpada se vrši sve dok se aktivnost ne spusti na razinu prirodnog zračenja.

Za odabir optimalnog tehnološkog rješenja odlaganja nisko i srednje radioaktivnog otpada potrebno je pored analize tehničkih karakteristika pojedinih tehnoloških rješenja uzeti u obzir i ekonomske parametre tih rješenja. Analize troškova odlaganja nisko i srednje radioaktivnog otpada se posebno provode za lokaciju elektrane i lokaciju konačnog odlagališta otpada.

Financiranje troškova odlaganja otpada plaća proizvođač otpada, a što uključuje i otpad iz aktivnosti istraživanja i razvoja. Taj princip je ugrađen u međunarodne zakone i poprima drugačiji oblik za različite zemlje. Mogući su povećani troškovi ili dodatni troškovi za kategoriju velikih proizvođača otpada, naknade za proizvodnju električne energije iz nuklearnih elektrana te dodatna izdvajanja za fondove koji upravljaju radioaktivnim otpadom. Fondovi za dekomisiju nuklearnih elektrana se ponekad koriste za financiranje odlaganja. U zemljama Zapadne Europe je uobičajena praksa da se imenovanoj nacionalnoj agenciji povjeri zadatak početnih istraživanja, izgradnja odlagališta, njegov pogon, zatvaranje i kontrola. Financijska sredstva potrebna za rad nacionalnih agencija osiguravaju se iz cijene električne energije proizvedene u nuklearnim elektranama. Pored kapaciteta i tipa odlagališta na iznos ukupnih financijskih sredstava potrebnih za spomenute aktivnosti utječe niz specifičnih parametara koji variraju od države do države.

Ekonomska analiza konačnog odlaganja nisko i srednje aktivnog otpada uključuje sljedeće faze: definiranje scenarija odlaganja otpada, pregled tehničkih aspekata, procjena troškova različitih alternativa, proračun normiranih troškova, te provedbu analize osjetljivosti. Ekonomska analiza mora se temeljiti na dobro definiranom scenariju čiji su osnovni parametri: tip odlagališta, lokacija, količina nisko i srednje radioaktivnog otpada (kapacitet spremišta), vremenski plan odlaganja (količina radioaktivnog otpada koja se sprema godišnje), period odlaganja, vrijeme potrebno za izgradnju konačnog odlagališta, tip otpada, početna aktivnost, posebni zahtjevi (fleksibilnost, zakonske norme, ...). Za svaki scenarij potrebno je odrediti ukupne troškove koji predstavljaju sumu slijedećih parcijalnih troškova: inicijalni troškovi (od početnih studija do donošenja odluke o gradnji odlagališta), investicijski troškovi (od odluke o gradnji spremišta do početka pogona), pogonski troškovi, transportni troškovi (od reaktora do odlagališta), te troškovi zatvaranja odlagališta. Kako su realni troškovi gotovo uvijek veći od planiranih, potrebno je već u ranoj fazi uzeti u obzir najznačajnije faktore koji utječu na porast troškova, a to su: poboljšanja i modifikacije projekta, proizvodne mogućnosti (izrada opreme i uređaja), vođenje projekta, te inflacija.

Kao rezultat takvih ekonomskih analiza dobivaju se specifični troškovi konačnog odlaganja nisko i srednje radioaktivnog otpada koje se najčešće izražavaju u dolarima po kubičnom metru radioaktivnog otpada (US$/m3). Pregled specifičnih troškova izgradnje, godišnjeg pogona i zatvaranja konačnih odlagališta nisko i srednje radioaktivnog otpada izražene u američkim dolarima po kubičnom metru radioaktivnog otpada dane su u Tablici 1 za neke reprezentativne zemlje. 

Tablica 1. Pregled specifičnih troškova izgradnje, godišnjeg pogona i zatvaranja konačnih odlagališta nisko i srednje radioaktivnog otpada 

Zemlja

Naziv odlagališta

Tip odlagališta

Planiranje, licenciranje i konstrukcija (US$/m3)

Godišnji pogon postrojenja (US$/m3)

Troškovi zatvaranja postrojenja   (US$/m3)

Engleska

Drigg

površinsko

117,5

917

241,5

*Koreja

-

podzemno

4360,0

-

-

Francuska

Centre de l'Aube

površinsko

391,6

1803

-

Švicarska

Wellenberg

podzemno

4778,5

1863

304

Njemačka

Konrad

podzemno

2824,6

3024

-

Španjolska

El Cabril

površinsko

1266

1500

-

Švedska

Forsmark

podzemno

2771,4

1376

219

Finska

Olkiluoto

podzemno

4222,0

1607

700

Loviisa

podzemno

4981,5

-

-

Japan

Rokkasho

površinsko

8422,5

-

-

Belgija

Nedefinirana lokacija

površinsko

2613,3

5130

-

Češka Republika

Richard

podzemno

190,5

7821

-

Bratrstvi

podzemno

1724,1

12000

-

Dukovany

površinsko

372,6

710

-

Mađarska

Udvari

površinsko

1175,0

2458

-

Uveghuta

podzemno

1665,0

3333

-

Puspokszlagy

površinsko

900,0

1591

-

Hrvatska

Nedefinirana lokacija

podzemno

procjena 4736

-

-

Nedefinirana lokacija

površinsko

procjena 2519

-

-

                * otkazan projekt 

Iz tablice se vidi da raspon specifičnih troškova izgradnje konačnog odlagališta po volumenu odloženog nisko i srednje radioaktivnog otpada varira od oko 117,5 $/m3 (odlagalište Drigg, UK) do 8422,5 $/m3 (odlagalište Rokkasho, Japan). Razlike u troškovima rezultat su prije svega razlika u veličini odlagališta, različitog vremenskog usklađivanja, razlika u troškovima rada, različitih regulatornih zahtjeva, te razlika u visini i trajanju nadoknada. Važno je procijeniti specifične godišnje troškove pogona kako bi se moglo utvrditi je li ekonomičnije početi s pogonom odlagališta prije nego je popunjen kapacitet privremenog odlagališta. Troškovi pogona uključuju izravne troškove fizičke manipulacije otpadom te njegovog odlaganja. To su prijevoz, pohranjivanje i kontrola otpada, priprema za odlaganje i odlaganje u prostore za odlaganje, zatvaranje pojedinih prostora u odlagalištu punilom, te  popunjavanje rovova za odlaganje. Pored troškova manipulacije otpada, troškovi pogona uključuju i troškove pratećih aktivnosti kojima osiguravamo kvalitetu, kontroliramo je, te na taj način osiguravamo suglasnost s kriterijima prihvatljivosti odlagališta. U troškove pratećih aktivnosti ulaze troškovi ekološkog nadzora, troškovi osiguravanja fizičke zaštite, te opći troškovi pogonskog osoblja odlagališta zajedno s administrativnim troškovima, porezima, troškovima osiguranja, nadoknadama, materijalnim troškovima, troškovima plaća, održavanja i komunalnim troškovima. Troškovi pogona mogu se podijeliti na fiksne i varijabilne. Varijabilni troškovi su proporcionalni s godišnjom količinom otpada i povezani su s aktivnostima na lokaciji.  Fiksni troškovi nisu ovisni o količini otpada  i uključuju aktivnosti nadzora okoliša  te ostale usluge (održavanje lokacije, sigurnost i zaštita, administracija, takse, osiguranja). Vrlo važna stavka fiksnih troškova su nadoknade zbog ograničenog korištenja prostora. Procijenjuje se da bi godišnji troškovi pogona konačnog odlagališta nisko i srednje radioaktivnog otpada primjereni malom nuklearno-energetskom sustavu (NE Krško) imali sljedeću strukturu: fiksni troškovi iznosili bi 1,086 milijuna eura, varijabilni troškovi  bili bi 0,326 milijuna eura, dok bi najveći bili troškovi nadoknada od 2,331 milijuna eura. Ukupni godišnji pogonski troškovi konačnog odlagališta nisko i srednje radioaktivnog otpada iznosili bi 3,743 milijuna eura.

Završne aktivnosti u odlaganju radioaktivnog otpada su zatvaranje i Glossary Link dekomisija odlagališta te je potrebno procijeniti i troškove zatvaranja i dekomisije odlagališta. Do danas postoji ograničeno iskustvo kod zatvaranja odlagališta nisko i srednje aktivnog otpada i dekomisije pratećih struktura. Za većinu spomenutih objekata planovi su u konceptualnoj fazi stoga postoji manje raspoloživih podataka nego što je slučaj kod troškova gradnje i pogona takvog objekta. Tu je i veća nesigurnost u dostupnim podacima. Bez obzira na takve nepoznate faktore, jasno je da su troškovi dekomisije i zatvaranja odlagališta otpada relativno mali dio ukupnih troškova tijekom radnog vijeka odlagališta, s procjenama oko 5 do 10 posto za Francusku (l'Aube), Mađarsku (Udvari), Švedsku (Forsmark) i Finsku (Olkiluoto). Troškovi za Englesku (Drigg) su procijenjeni nešto viši i iznose 15 %, međutim to uključuje troškove sanacije starih rovova i njihovo prilagođavanje sadašnjim standardima. Troškovi zatvaranja starih rudnika, koji su izvorno pretvoreni u odlagalište otpada bez značajne nadogradnje, također će činiti relativno značajan udio ukupnih troškova pošto su inicijalni troškovi bili vrlo niski. Glavni čimbenik koji utječe na troškove nakon zatvaranja odlagališta jest sama vrsta objekta. U pravilu su troškovi znatno veći za podzemno odlagalište jer njegova izgradnja zahtijeva veće investicijske troškove za relativno manji radni kapacitet u odnosu na površinska odlagališta za nisko i srednje radioaktivni otpad. Tako npr. tunelsko odlagalište Olkiluoto u Finskoj (početak rada 1992. godina) ima kapacitet 8432 m3, specifične troškove gradnje 4222 US$/m3, specifični godišnji trošak pogona 1607 US$/m3 i procijenjene specifične troškove zatvaranja 700 US$/m3. Površinsko odlagalište Centre de l'Aube u Francuskoj (početak rada 1992. godina) ima kapacitet 1·106 m3, specifične troškove gradnje 391,6 US$/m3 i specifični godišnji trošak pogona 1803 US$/m3. Tunelsko odlagalište Forsmark u Švedskoj (početak rada 1988. godina) ima kapacitet 63000 m3, specifične troškove gradnje 2771,4 US$/m3, specifični godišnji trošak pogona 1376 US$/m3 i procijenjene specifične troškove zatvaranja 219 US$/m3. Raspon specifičnih troškova planiranja, licenciranja i konstrukcije konačnog odlagališta otpada varira od 118 do 8423 US$/m3. Specifični trošak godišnjeg pogona odlagališta varira od 710 do 12000 US$/m3 dok su procijenjeni specifični troškovi zatvaranja postojećih odlagališta, za koje su dostupni podaci, od 219 do 700 US$/m3. Troškovi zatvaranja starih rudnika, koji su izvorno prilagođeni u odlagalište otpada bez značajnije tehničke nadogradnje, čine relativno značajan udio ukupnih troškova. Razlike u navedenim specifičnim troškovima rezultat su raznih tipova odlagališta, veličini odlagališta, različitog vremenskog usklađivanja, razlika u troškovima rada, različitih regulatornih zahtjeva, te razlika u visini i trajanju nadoknada.

Općenito, kontrole od strane nadležnih institucija nisu planirane za podzemne izvedbe dok se za površinske izvedbe planiraju kontrole od 100-300 godina, ovisno o vremenu potrebnom za smanjenje radioaktivnosti na zanemarivu razinu. Procijenjuje se da će godišnji troškovi za nadzor odlagališta i administraciju nakon njegova zatvaranja biti u pravilu niski, par postotaka od troškova godišnjeg rada.