Radioaktivni otpad iz nuklearne elektrane

19.11.2005

Radioaktivni otpad iz postrojenja nuklearne energetike sačinjavaju sve radioaktivne otpadne tvari koji nastaju u procesima nuklearnog gorivnog ciklusa i tijekom pogona nuklearnih elektrana. Radioaktivni se otpad dijeli u tri osnovne kategorije. Niskoaktivni otpad karakterizira niska specifična gama i beta aktivnost (ispod 5 milijardi Bq/m3) i sa zanemarivim sadržajem aktinida. Aktinidi su alfa-emiteri i teški elementi s rednim brojem većim od 89. Srednjeaktivni otpad sadrži samo gama- i beta-emitere, uz zanemariv sadržaj aktinida, ali s većom aktivnošću nego kod niskoaktivnog otpada (do 5.000 milijardi Bq/m3). Visokoaktivni otpad karakteriziraju više specifične aktivnosti od navedenih i sadržaj aktinida. Prve dvije vrste potječu iz pogona nuklearnih elektrana, dok treća vrsta dolazi iz postrojenja za preradu istrošenog nuklearnog goriva.

Radioaktivni otpad koji nastaje tijekom pogona nuklearnih elektrana potječe iz dva osnovna izvora: aktivacije materijala u reaktoru i fisija. Aktivacijski proizvodi nastaju aktivacijom neaktivnih izotopa željeza, nikla, bora i litija prolazom kroz jezgru reaktora. Dio fisijskih proizvoda dospijeva u rashladni krug reaktora zbog propuštanja oblogi gorivnih šipki. Najveći doprinos daju plemeniti plinovi, te tricij i cezij. Među otpadnim radioaktivnim plinovima dominantnu ulogu imaju plemeniti plinovi, posebno izotop kriptona Kr-85. Izotop cezija Cs-137 fisijski je proizvod koji daje najveći doprinos radioaktivnosti reaktorskog rashladnog sredstva. Kod NE Krško izotop Cs-137 pridonosi aktivnosti primarnog rashladnog sredstva s 40%, a izotop Co-60 otprilike s 30%. Ostatak aktivnost uglavnom je doprinos drugih aktivacijskih proizvoda i tricija.

Strategija rukovanja radioaktivnim otpadom u nuklearnoj elektrani svodi se u osnovi na sljedeće: (1) ispust iz elektrane količina radioaktivnih tvari u plinovitom i tekućem obliku do granice dopuštene propisima, uvažavajući pri tome načelo "toliko malo koliko je racionalno moguće postići"; i (2) prerada preostalih radioaktivnih tvari u što koncentriraniji i što stabilniji oblik, poštujući pri tome dopuštene doze zračenja na površini spremnika koji te tvari sadržavaju.

Čvrsti radioaktivni otpaci su otpadni materijali i alati tijekom održavanja aktivnog dijela postrojenja kao i radioaktivni materijali koncentrirani prilikom procesa prerade radioaktivnih tekućina (ionoizmjenjivačke smole, talozi isparivača, filtri tekućina) i čišćenja radioaktivnih plinova.

Vodu ispuštenu iz primarnog kruga (tzv. normalna curenja: propuštanje prirubnica, drenaže, uzimanje uzoraka) karakterizira sadržaj tricija. Ta se voda obično reciklira u unutrašnjem sustavu za preradu.

Kruti otpad normalno se sprema u bačve standardnih dimenzija (205 litara). Pretežni dio radioaktivnog otpada nastalog tijekom pogona nuklearne elektrane spada u kategoriju srednjeaktivnog otpada. Istrošene izmjenjivače smole i filtri ulažu se u bačve u koje je s unutrašnje strane ugrađen betonski biološki štit. Stlačivi otpad (kontaminirana odjeća, krpe, plastika) smješta se u metalne bačve koje dopuštaju naknadnu kompresiju.

Visokoaktivni otpad izvor je ne samo radioaktivnog zračenja nego i toplinske energije. Volumen krutog visokoaktivnog otpada po toni prerađenog urana kod lakovodnih reaktora iznosi 70 do 80 litara. Iz toga se može izračunati, primjerice, da preradu nuklearnog goriva potrebnog za proizvodnu 1.000 MW električne energije u nuklearnoj elektrani s lakovodnim reaktorom prati stvaranje svega 2,5 do 3 m3 čvrstog viskoaktivnog otpada.

Osnovni problem koji se mora riješiti pri spremanju radioaktivnog otpada je dugoročna stabilnost skladišta radi onemogućenja kontakta radioaktivnih nuklida s životnom sredinom i podzemnim vodama. U načelu se primjenjuju dva tipa skladištenja radioaktivnog otpada: plitko (primjenjivo za niskoaktivni i srednjeaktivni otpad) te duboko (primjenjivo za sve vrste radioaktivnog otpada).

Kod plitkog odlaganja djelovanje inženjerskih zapreka osigurava se ulaganjem bačava u armiranobetonske posude i ispunjenje prostora između bačava betonom, čime se dobiva monolitni betonski blok. Blokovi se ulažu u široke rovove od nepropusne gline s betonskom oplatom.

Duboko skladištenje radioaktivnog otpada obavlja se u geološki stabilnim formacijama u granitu ili glini.

Igor Vuković
19.11.2005.