Teme
Tražilica
Utjecaj odlagališta radioaktivnog otpada na okoliš
Osnovna funkcija odlagališta radioaktivnog otpada je da izolira radioaktivni materijal od okoliša, odnosno da spriječi izlaženje radioaktivnih nuklida u biosferu. To se postiže kondicioniranjem otpada (postizanje kemijske inertnosti), postavljanjem višestrukih barijera između radioaktivnog otpada i okolnog geološkog medija, te odabirom što prikladnije geološke strukture u koju će otpad biti pohranjen. Odlagališta radioaktivnog otpada moraju biti projektirana i izgrađena u skladu s općeprihvaćenim standardom da odlagalište mora spriječiti bilo kakav nepovoljan utjecaj na okoliš. Standard je kvantitativno izražen zahtjevom da doze koje od odlagališta primi najizloženiji pojedinac u budućnosti moraju biti značajno manje od danas prihvaćenih graničnih
doza za pučanstvo.
Temeljem teoretskih razmatranja i praktičnih znanja došlo se do zaključka da je najpovoljnije odlaganje radioaktivnog otpada u čvrstom tlu. Dio je znanja stečen iskustvom s plitkim ukapanjem otpada u tlo, što se činilo za neke vrste radioaktivnog otpada još od početka nuklearne tehnologije. Iz analize prirodnih procesa depozita osiromašenog urana u Gabonu (prirodni
reaktor) i nalazišta uranove rude u Cigar Lakeu pokazalo se da je moguće sigurno podzemno odlaganje otpada u određene geološke slojeve, na mjesta koja jamče da radioaktivni materijal neće niti za milijune godina prodrijeti u prirodnu okolinu. Današnja znanost i tehnologija omogućuju pronalaženje takvih pogodnih geoloških lokacija i dopremu radioaktivnih materijala do njih. Odlagališta 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 dodatnim tehnološkim (inženjerskim) barijerama koje će osigurati bolju izolaciju radioaktivnog otpada ako slojevi okolnog tla nisu pouzdane prirodne barijere. Dodatna konzervativnost se postiže ako se planira odlagališe ispod kojeg nema podzemnih vodenih tokova pa ne postoji opasnost da bi se ispušteni materijal mogao kretati bilo kamo osim sve dublje u tlo. Stoga je razumljiv značaj ispravnog izbora lokacije za trajno odlagalište radioaktivnog otpada.
Radioaktivni otpad mora biti smješten u tako izabranom, dograđenom ili izgrađenom odlagalištu čije barijere priječe svaki dodir otpada s biosferom, sve dok je taj otpad štetan. U idelnom bi slučaju sav radioaktivni otpad bio zbrinut na isti način, primjerice u podzemnom, vrlo dubokom, stabilnom geološkom odlagalištu. Problem je taj što takvih lokacija nema mnogo, a radioaktivnog otpada ima više vrsta: otpad se razlikuje po aktivnosti, po radiotoksičnosti i po vremenu kroz kojeg njegova štetnost traje. Smatra se da bi bilo preskupo graditi i održavati duboka odlagališta takve veličine da se u njih, na idealan način, smjesti sav radioaktivni otpad. Kratkoživući otpad čiji je volumen velik, a štetnost brzo opada, jednostavnije je i jeftinije zbrinuti u pristupačnom površinskom odlagalištu koje se može redovito nadzirati. Stoga je odlaganje u veću dubinu rezervirano u pravilu za opasniji otpad. No, kakvo će se odlagalište radioaktivnog otpada sagraditi u nekoj državi ovisi o više čimbenika: o količini i vrstama otpada, o lokalnim geološkim uvjetima, o mogućnosti skladištenja, o tome da li se prerada i kondicioniranje radioaktivnog otpada gospodarski isplate i kakva je u konačnici energetska strategija države i kakav je stav prema nuklearnoj energiji. Općenito predviđena su dva tipa odlagališta i to odlagalište nisko i srednje radioaktivnog otpada i odlagalište visokoaktivnog otpada.
Projekt gradnje odlagališta mora uzeti u obzir sva potrebna geološka ispitivanja, kako bi se izbjegla pojava potresa ili blizina podzemnih voda. Protrebno je promotriti i klimatske uvjete u cjelini te šire hidrološko i geološko okruženje: nepoželjne su česte kiše, blizina rijeka i vodopropusno tlo. Treba paziti da sastav tla ne pogoduje koroziji materijala od kojih se izrađuju spremnici za radioaktivni otpad. Do danas je poznato da su neki tipovi tla, kakvi su primjerice granitne stijene, glinene i slane naslage te škriljevci, osobito pogodni za odlagališta. Odlagalište radioaktivnog otpada primjenjuje koncept prirodnih višestrukih barijera protiv ispuštanja radioaktivnosti u okoliš. To se odnosi podjednako na odlagališta za nisko, srednje i visokoaktivni otpad. Projektom je predviđeno da odlagališta moraju zadržati svoje povoljne strukturne karakteristike kroz vrlo dugi vremenski period, koji odgovara vremenu radioaktivnog raspada nestabilnih nuklida. U sigurnosnim analizama odlagališta otpada se kao temeljni put prodiranja radionuklida u okoliš pretpostavljaju podzemene vode, koje u konačnici dolaze u kontakt sa lokalnim naseljima. Izvedbeni plan odlagališta radioaktivnog otpada mora stoga minimizirati mogućnost izlučivanja radionuklida putem podzemnih voda. Scenariji za potencijalno širenje radionuklida oko odlagališta otpada se modeliraju za svako specifično odlagalište i lokaciju.
Studija utjecaja na okoliš odlagališta radioaktivnog otpada ključni je dokument za donošenje odluke o gradnji odlagališta. Legislativa Europske Unije obvezuje države članice na izradu studije utjecaja na okoliš još u fazi planiranja projekta odlagališta radioaktivnog otpada. Sugerirane su procedure izrade studije utjecaja na okoliš kojima je cilj utvrditi kakve su ekološke posljedice projekta odlagališta radioaktivnog otpada. Rezultati studije utjecaja na okoliš moraju sadržavati kratkoročne rizike (za vrijeme punjenja odlagališta) i dugoročne rizike (nakon završetka punjenja odlagališta). Zbog prisustva radioaktivnosti posebnu pažnju valja posvetiti procjeni radiološkog utjecaja što uključuje utjecaj na zaposlene i stanovništvo za vrijeme punjenja odlagališta, dugoročni potencijalni utjecaj na buduće generacije za normalne i akcidentalne situacije, te potencijalni utjecaj radioaktivnosti na prirodni okoliš. Prihvatljivost planiranog odlagališta radioaktivnog otpada bit će određena na temelju procjene potencijalnog utjecaja na ljudsko zdravlje i na okoliš. Takva procjena nužno sadrži analizu puteva i procesa transporta za migraciju radionuklida i drugih toksičnih materijala kroz inženjerske i prirodne barijere u biosferu i ljudski okoliš.
Osnovna zadaća odlagališta radioaktivnog otpada jest dugotrajna izolacija radionuklida, odnosno sprečavanje nihove migracije u okoliš sve do trenutka kada njihova aktivnost ne padne na dovoljno nisku razinu, često ispod razine pozadinskog zračenja. Takva funkcija odlagališta se postiže izborom lokacije koja ima zadovoljavajuća izolacijska svojstva i primjenom sigurnosnog koncepta koji se temelji na sustavu inženjerskih barijera. Prirodnu barijeru predstavlja geološka formacija u kojoj se otpad odlaže, a umjetne barijere su niz inženjerski konstruiranih prepreka koje sprečavaju migraciju radionuklida u okoliš. Projekt gradnje odlagališta se temelji na komplementarnosti prirodnih i inženjerskih barijera uzimajući u obzir geotehničke mogućnosti lokacije. U geološkoj sredini slabijih izolacijskih svojstava treba primijeniti složeniji sustav inženjerskih barijera i obrnuto. To znači da ispod određene geološke kvalitete izgradnja odlagališta nije prihvatljiva, bez obzira na mogućnost primjene raznih inženjerskih barijera. Stoga se najveća pažnja u procesu izbora lokacije daje vrednovanju njezinih prirodnih izolacijskih svojstava. Danas su prisutne dvije tehnološke varijante odlaganja radioaktivnog otpada s obzirom na vrste tehničkih barijera i s obzirom na geološke karakteristike lokacije. To su površinsko odlaganje i odlaganje u duboke geološke formacije. Odlaganje u dubokim geološkim formacijama tehnološka je varijanta odlaganja koja se odnosi na transuranski otpad, istrošene gorivne elemente i visokoaktivni otpad nastao u procesu prerade istrošenog nuklearnog goriva. Odlagalište površinskog tipa je tehnološka varijanta koja se primjenjuje za odlaganje nisko i srednjeaktivnog otpada. Jednostavnija izvedba ovakvog odlagališta (tzv. tumulus) privremenog karaktera znači da se metalne posude sa radioaktivnim materijalom polažu na armirano betonsku podlogu i zatim zatrpavaju šljunkom, pijeskom i glinom. Standardizirana izvedba poznata i kao betonski monolit znači da se metalne posude s radioaktivnim otpadom smještaju u armirano-betonske kontejnere u određenom rasporedu na armirano betonsku podlogu s drenažnim sustavom. Nakon popunjenja 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, npr. šljunkoviti, pjeskoviti i glineni materijali s područja lokacije te plastificirane folije visokih hidroizolacijskih karakteristika. Na taj način se odlagalište vizualno bolje uklapa u prirodno okruženje.
Površinsko odlagalište s monolitnom strukturom
U nekim je državama osim površinskog tipa odlagališta razvijena 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. Nakon popunjenja galerija slijedi popunjavanje glavnog tunela s betonskim kontejnerima koji sadrže radioaktivni otpad. Nakon što se popune svi prostori slijedi potpuno ispunjavanje prostora sa betonom. Alternativni pristup u nekim zemljama je odlaganje radioaktivnog otpada srednje i niske aktivnosti u napuštene rudnike soli i željezne rudače.
U svijetu je trenutno u pogonu oko 70 odlagališta nisko i srednjeaktivnog otpada, od kojih su neka trajnog, a druga privremenog karaktera. Najveći broj tih odlagališta je površinskog tipa, što iziskuje manje troškove izgradnje i pogona takvog objekta u odnosu na tunelski tip. Do sada stečeno iskustvo u radu svih odlagališta radioaktivnog otpada u svijetu iznosi oko 2000 godina, te potvrđuje činjenicu da suvremena tehnološka rješenja omogućavaju sigurno i ekološki prihvatljivo odlaganje nisko i srednje aktivnog otpada. Zbog takvih iskustava očekuje se u sljedećoj dekadi u svijetu ulazak u pogon oko 30-tak novih odlagališta. Naime, u 17 država u svijetu, uključujući i Hrvatsku, trenutno se provodi postupak izbora lokacije. Za 15 odlagališta lokacijska dozvola je već dobivena dok se 4 odlagališta nalaze u izgradnji. To su odlagališta Loviisa (Finska, tunelsko), Gobi (Kina, površinsko), Konrad (Njemačka, tunelsko) i Himdalen (Norveška, geološko).
Zajednička osobina svih strategija za gospodarenje istrošenim nuklearnim gorivom ili vitrificiranim visokoaktivnim otpadom je njihovo trajno odlaganje u duboke geološke formacije. Vremenski period za koji je potrebno dokazati sigurnost trajnog odlagališta u većini zapadnih država iznosi 10000 godina. Za tako dugi vremenski period pretpostavlja se degradacija izolacijskih materijala, stoga se pažnja daje izboru lokacije (tj. geološke formacije) na kojoj će odlagalište biti izrađeno. Neke geološke strukture kao što su granit, bazalt, tuf (sedra), glina i posebno solne formacije su stabilne nekoliko milijuna godina, što ih čini pogodnim za odlaganje istrošenog nuklearnog goriva i vitrificiranog visokoaktivnog otpada. Odlaganje istrošenog nuklearnog goriva i vitrificiranog otpada izdvojenog u procesu prerade tehnološki je vrlo zahtjevno ali izvedivo. Osnovni tehnološki koncept odlaganja predviđa kapsuliranje visokoaktivnog otpada u kovinske posude, njihovo pohranjivanje u odlagališta izrađena u dubokim geološkim formacijama te ispunjenje slobodnog prostora različitim izolacijskim materijalima. Troškovi planiranja, izgradnje i pogona odlagališta istrošenog nuklearnog goriva, prema nekim procjenama, iznose između 0.004 USc/kWh i 0.18 USc/kWh proizvedene električne energije u nuklearnoj elektrani za odlaganje istrošenog nuklearnog goriva, odnosno između 0.03 USc/kWh i 0.17 USc/kWh prozvedene električne energije za odlaganje vitrificiranog visokoaktivnog otpada. Potencijalnoj izgradnji odlagališta prethode dugotrajni i opsežni istražni radovi koji se u prvom redu odnose na izbor lokacije po vrlo zahtjevnim kriterijima. Nakon toga slijede ispitivanja u podzemnim laboratorijima radi utvrđivanja geoloških karakteristika izabrane lokacije. Odlaganje dugoživućeg visokoaktivnog otpada (posebno alfa emitera) zahtijeva pouzdanu i dugotrajnu izolaciju. To se može osigurati samo s odlagalištem koje je smješteno u dubokom, stabilnom i nepropusnom geološkom sloju, koje se obično naziva geološkim odlagalištem. Iako se i za takvo odlagalište planiraju različite dodatne mjere izolacije otpada, kao što su
vitrifikacija, pakiranje u nepropusne slojeve, zalijevanje betonom i sl., dugoročnu izolaciju moraju osigurati prirodna svojstva samog odlagališta, a to su prirodne barijere.
Koncept podzemnog odlagališta za visokoaktivni otpad