Jaderný odpad - Hlubinné úložiště jaderného odpadu a jeho anatomie

k navigaci

Vzhledem k požadavku dokonalé izolace vysokoaktivních odpadů - včetně použitého paliva - od biosféry, jsou všechny projekty budoucích dlouhodobých úložišť situovány do hlubinných geologických formací v hloubkách několika set metrů. S ohledem na geologické podmínky ČR bude hlubinné úložiště s nejvyšší pravděpodobností vybudováno v žulovém (granitovém) masivu v seizmicky stabilní oblasti. Obdobné žulové formace zkoumají vědci v podzemních laboratořích ve Švýcarsku a v Kanadě. Úložné kontejnery, jejich obložení bentonitem a řešení hlubinného úložiště odpovídá řešením přijímaným ve většině zemí.

Co je hlubinné úložiště jaderného odpadu?

Hlubinné úložiště jaderného odpadu je uměle vyhloubený nebo pečlivě upravený podzemní prostor situovaný do hlubokých stabilních geologických vrstev. Přednost před úpravou starších důlních děl se dává zbudování úložiště nového, a to v neporušeném geologickém prostředí, v oblasti, kde nehrozí vulkanická činnost, zemětřesení, zaplavení mořem nebo zaledněním.

Dlouhodobým uložením se míní časový úsek srovnatelný s geologickými časovými obdobími v měřítku delším než 10 tisíc let, spíše však 40 až 100 tisíc let. Všechny práce směřují k tomu, aby byl znemožněn jakýkoli kontakt budoucích pokolení s uloženým materiálem. Vybudování hlubinného úložiště jaderného odpadu proto předchází finančně i časově náročná a vývojová činnost a průzkumné práce.

Bezpečnostní bariéry hlubinného úložiště jaderného odpadu

První bariérou, která zajišťuje bezpečnost úložiště, je znehybnění radionuklidů v odolné a nerozpustné chemické formě (tzv. matrici). Tou může být u vysokoaktivích odpadů borosilikátové sklo nebo keramické materiály, u středněaktivních odpadů hlavně cement nebo bitumen (asfaltová živice). Vyzkoušeny jsou i metody tzv. synroc (synthetical rocks), což je zabudování odpadů do umělé, chemicky vytvořené, velmi trvanlivé horniny.

Druhou bariérou je obal, do kterého se jaderný odpad umístí. U vysokoaktivních odpadů to je silnostěnný ocelový kontejner nebo měděná nádoba, uvažuje se i o nádobách z titanu. Od okolí by tento kontejner měl svůj obsah izolovat po dobu minimálně tisíc let. U nízkoaktivních a středněaktivních odpadů se používají plechové sudy, popř. betonové kontejnery. Ty by měly zajistit stínění před zářením po dobu 300 až 600 let.

Další bariéru mohou tvořit betonové pakety nebo přebaly, do nichž se ukládají plechové sudy nebo betonové kontejnery. Jako technická bariéra slouží i stavební konstrukce na povrchu, pod úrovní terénu nebo v geologických formacích (speciální betony, nepropustné nátěry, asfaltové nebo jílové izolace a drenážní systémy).

Přírodní bariérou je vlastní geologická formace, v níž je hlubinné úložiště umístěno. Geologická formace musí být seismicky stabilní. Většinou se vybírá hornina, která se prokazatelně nezměnila za posledních několik milionů let a je tedy u ní předpoklad stabilnosti i v letech dalších. Hodnotí se především její pevnost, nerozpustnost a tepelná stabilita. Za vhodné geologické formace se považují solná ložiska, jílové sedimenty, tufy, granity (žuly) a rulové horniny.

Životnost inženýrských bariér se odhaduje na 300 let, životnost hmoty, ve které jsou radionuklidy znehybněny, je až 1 milion let. Stability geologických formací, do nichž jsou úložiště umisťována, je nejméně 70 milionů let.

Perspektiva: ukládání do síry

V roce 1990 vznikl v Rusku projekt ukládání jaderného odpadu - použitého paliva a vysokoaktivních odpadů - do až pětikilometrových vrtů, vyplněných nízkotavitelným a ve vodě nerozpustným materiálem - nejlépe sírou. Odpad se v hermetických pouzdrech spustí do vrtu, kde vlastním teplem roztaví síru a zvýší teplotu dna vrtu asi na 500 stupňů Celsia. V důsledku tepelné roztažnosti hornin a chemického působení síry se průměr vrtného otvoru zvětší, celý sloupec nahromaděného odpadu se začne posouvat dolů. Vznikne "kapka" o teplotě až 1800 stupňů Celsia, síra vytvoří s oxidy železa z okolních hornin pyrit. Za pomalého klesání odpad ztrácí teplotu i radioaktivitu a postup se zpomaluje. Samovolný pokles může postupovat až do 10 km (jeden vrt lze použít až třikrát). Nerozpustný pyrit tvoří matrici, která zabrání úniku radionuklidů nejméně po tři miliony let.

nahoru