Odpady radioaktywne – część 2

Część pierwsza znajduje się tutaj

W zasadzie nie ma kraju, w którym nie powstawałyby odpady promieniotwórcze. Nie wszyscy jednak składują je na miejscu. Biedniejsze kraje wolą np. podpisać umowę z jakimś sąsiadem i składować je poza granicami. Z drugiej strony są też państwa, które od dziesiątek lat zajmują się ich składowaniem, a często też przetwarzaniem. Klasycznym przykładem są tu Stany Zjednoczone. Tam sprawami takich odpadów zajmuje się Agencja Ochrony Środowiska (Environmental Protection Agency – EPA). Nadzoruje ona setki zakładów zajmujących się przetwarzaniem i składowaniem tych odpadów. Są wśród nich specjalne składowiska materiałów o niskiej aktywności, do których regularnie dostarczane są odpady w szczelnych pojemnikach. Wszystkie podlegają federalnemu prawu atomowemu i są regularnie monitorowane, a więc można je uznać za bezpieczne.

Transport zużytego paliwa jądrowego – USA
źródło: EPA, licencja: domena publiczna

Trwają prace nad przygotowaniem składowisk, do których trafią najbardziej niebezpieczne odpady zawierające silnie promieniotwórcze izotopy długożyciowe. Projekty zakładają wykorzystanie do tego celu dawnych kopalń albo też drążenie specjalnych tuneli wewnątrz gór.

Także Unia Europejska planuje budowę składowisk odpadów najbardziej niebezpiecznych. Aktualne projekty zakładają wykorzystanie do tego specjalnie drążonych tuneli, najprawdopodobniej w Szwecji lub Finlandii. Jeden z nich, realizowany od ponad 20 lat w Finlandii, w pobliżu miejscowości Onkalo (80 km na północ od Oulu), ma zostać uruchomiony niebawem. Jest to zespół tuneli wydrążonych w litej skale, a pojemniki z odpadami będą umieszczone na głębokości ok. 500 m. Trzeba jednak powiedzieć, że nie wystarczy on na długo.

Tunel w składowisku odpadów radioaktywnych w Onkalo
źródło: Wikipedia, licencja: CC BY SA 3.0


Dość słabo znanym tematem jest to, co miało miejsce w latach 1946-1993, a mianowicie masowe topienie odpadów promieniotwórczych w oceanach na całym świecie. Pierwszy przypadek miał miejsce już w 1946 r. tuż przy wybrzeżu USA – zaledwie 50 mil od brzegów Kalifornii. Tak naprawdę nie jesteśmy w stanie stwierdzić, kto i ile takich odpadów wrzucił do oceanów. Wiemy, że było to dzieło co najmniej 13 krajów, a zatopienie pojemników z odpadami miało miejsce w ponad 100 miejscach we wszystkich oceanach świata. Regularnie prowadzone są badania wpływu tych odpadów na środowisko naturalne. W wielu miejscach stwierdzono wycieki radioaktywne, ale pomiary wykazały, że mają one minimalne oddziaływanie. Jednak trudno przewidzieć, jak będzie wyglądała sytuacja za sto czy dwieście lat.

Wszyscy zapewne pamiętają tragiczne tsunami, którego efektem była wielka awaria japońskiej elektrowni w Fukushimie. Co prawda szacowana ilość promieniowania wydzielona w efekcie kolejnych wybuchów i pożarów była mniejsza niż w Czarnobylu, jednak ta katastrofa w zasadzie cały czas trwa. Nie wdając się w szczegóły: Japończycy byli zmuszeni wykorzystać miliony ton wody do chłodzenia samych bloków energetycznych, jak i zużytych prętów paliwowych. Wszystko było jednak skrzętnie zbierane. Do czasu. W następnym etapie skażona woda została poddana procesom pozwalającym rozdzielić izotopy przy użyciu kolumn jonowymiennych. Pozostałość to głównie woda skażona trytem – promieniotwórczym izotopem wodoru (czas półtrwania trochę ponad 12 lat). I właśnie tę wodę operator elektrowni postanowił systematycznie zrzucać do oceanu, co spowodowało zdecydowane protesty lokalnych ekologów. Jednak zrzut ten wydaje się konieczny, ponieważ każdego dnia przybywa tam ponad 200 ton skażonej wody. Niestety, Fukushima pozostanie z nami jeszcze przez dziesięciolecia.

Zbiorniki radioaktywnej wody składowanej na terenie elektrowni jądrowej Fukushima
źródło: Wikipedia, licencja: CC BY SA 2.0

Na całym świecie mamy setki miejsc, gdzie składowane są odpady radioaktywne. Te, które są krótkożyciowe i niskoaktywne nie stanowią wielkiego problemu. Jeśli są dobrze oznakowane, ludzie będą je omijać szerokim łukiem. No ale trzeba mieć na względzie także daleką przyszłość. Jeśli powstaną duże składowiska materiałów długożyciowych, trzeba będzie pomyśleć o ich mądrym oznakowaniu. Takim, które będzie zrozumiałe dla kolejnych pokoleń – za 500 czy 10 tys. lat. Czy żyjący wtedy ludzie zrozumieją znaczenie naszej „koniczynki”? Całkiem możliwe, że nie.

W 1981 roku w USA powstał zespół Human Interference Task Force. Składa się on ze specjalistów z wielu dziedzin: inżynierów, antropologów, fizyków jądrowych, specjalistów nauk behawioralnych itd. Jak widać jest to grupa prawdziwie interdyscyplinarna. Jego głównym zadaniem jest wypracowanie sposobu ostrzegania przyszłych pokoleń przed „radioaktywnymi niespodziankami”, na które w przyszłości mogą się natknąć. Jeśli się nad tym dobrze zastanowić, nie jest to łatwe zadanie. Nie wiadomo, jak ludzie będą się komunikować za 1000 czy 100 tys. lat. Czy zrozumieją przekaz słowny napisany po angielsku / niemiecku / chińsku? Niekoniecznie. Czy zrozumieją piktogramy lub instrukcje obrazkowe? Trudno powiedzieć. A może ktoś z was ma jakiś rewolucyjny pomysł?

Odpady radioaktywne – część 1

Większość ludzi, słysząc o odpadach promieniotwórczych (radioaktywnych), kojarzy je przede wszystkim z odpadami pochodzącymi z elektrowni jądrowych. Nic bardziej mylnego. W Polsce co roku powstają tony odpadów promieniotwórczych, choć nadal nie mamy tu elektrowni.

Dla przypomnienia – w przyrodzie istnieją izotopy promieniotwórcze. Jedne z nich są naturalne i w zasadzie od zawsze były obecne wśród nas. Inne z kolei powstają, także w sposób naturalny, w środowisku, niezależnie od naszej woli. Typowym przykładem jest radon, o którym już kiedyś pisałem.
Jeśli chcecie się nieco więcej dowiedzieć, szukajcie hasła „szeregi promieniotwórcze”.
Jeszcze inne są w pewnym stopniu dziełem człowieka: produkujemy je, ponieważ są nam potrzebne, głównie w medycynie. No i oczywiście są te, które są typowymi odpadami jądrowymi, czyli takie, które pozostają po tym, jak pręty paliwowe zakończą swoją pracę w reaktorze jądrowym. O tych ostatnich będzie na końcu, bo zasługują na osobny akapit.
Nie wchodząc w szczegóły techniczne napiszę też, że odpady można z grubsza podzielić na przejściowe oraz krótko- i długożyciowe. Te pierwsze mają czas półrozpadu krótszy niż 3 lata, drugie 3-30 lat, trzecie powyżej 30 lat. Jest też klasyfikacja ze względu na ich aktywność: mamy tu odpady wysoko-, średnio- i niskoaktywne.
W zależności od kategorii odpadów, istnieją różne sposoby postępowania z nimi. Na koniec jedna uwaga: odpady promieniotwórcze mogą być we wszystkich stanach skupienia. Najczęściej są to roztwory o bardzo różnej aktywności, często ciała stałe, najrzadziej gazy, ale właśnie z nimi jest największy problem.

Zacznijmy od medycznych. Być może mieliście kiedyś badania, które wymagały podania wam środka promieniotwórczego (zwykle zwanego niewinnie, aczkolwiek błędnie kontrastem − patrz komentarz Michała Berskiego). Przykładowo może to być obrazowanie wątroby, dróg żółciowych, płuc czy tarczycy. Do tych badań stosuje się promieniotwórcze izotopy technetu, jodu, fosforu, strontu i wielu innych. Placówki medyczne otrzymują je z ośrodków nuklearnych, w których są wytwarzane, albo też w niektórych przypadkach generuje się je na miejscu. W trakcie badania zazwyczaj podaje się je w formie wlewu. Po badaniu pacjent częściowo wydala radiofarmaceutyk. Trafia on do ścieków, gdzie rozcieńcza się i rozkłada powoli. No dobrze – skąd w takim razie biorą się odpady? Prosta sprawa – każdy element aparatury, który miał kontakt z preparatem promieniotwórczym, uznaje się za odpad promieniotwórczy. Dlatego też wszystkie strzykawki, wenflony, rurki, a nawet waciki, którymi wyciera się skórę pacjenta, podlegają specjalnym procedurom, których zadaniem jest ograniczenie kontaktu elementów nawet potencjalnie radioaktywnych z osobami postronnymi. Można powiedzieć, że procedury medyczne generują największą ilość takich odpadów.
Są też oczywiście inne miejsca, w których powstają takie odpady. W wielu dziedzinach techniki stosuje się rozmaite przyrządy, np. defektoskopy oraz czujniki (np. dymu), które po okresie przydatności stają się automatycznie odpadami podlegającymi specjalnej utylizacji. Oczywiście nie można zapomnieć o pewnych ilościach takich odpadów, które powstają na uczelniach i w instytutach badawczych. Nie jest ich tyle, co odpadów medycznych, ale ich też trzeba się pozbywać zgodnie z przepisami.
No i oczywiście są też odpady z elektrowni jądrowych, czyli zużyte pręty paliwowe. Są one najbardziej niebezpieczne i uciążliwe. Co jakiś czas, zależny od konstrukcji reaktora oraz rodzaju paliwa, pręty w nim umieszczone podlegają wymianie. Te zużyte są przenoszone do specjalnych basenów znajdujących się zwykle na terenie samej elektrowni, gdzie pod warstwą wody leżą kilka lat. W tym czasie rozpadają się niebezpieczne izotopy krótkożyciowe, a przy okazji wydzielają się spore ilości ciepła. Następnie zostają one przekazane do zakładów, które poddają je recyklingowi. Odzyskuje się to, co można wykorzystać do produkcji nowego paliwa, a odpady oddziela. To, co jest bezużyteczne, podlega następnie procesowi witryfikacji. Polega ona na stopieniu w piecu elektrycznym odpadów ze szkłem, w wyniku czego otrzymujemy amorficzny materiał, który można przechowywać w zasadzie bezterminowo.
Wszystkie procesy związane z unieszkodliwianiem zużytego paliwa jądrowego są niebezpieczne i kosztowne. Tu warto dodać, że odpady z naszego reaktora MARIA przetwarzane są w Rosji.

W naszym kraju obowiązuje ustawa „Prawo atomowe”. Mówi ona, że jedyną instytucją zajmującą się odpadami promieniotwórczymi jest Zakład Unieszkodliwiania Odpadów Promieniotwórczych. Nietrudno się domyślić, że jest on położony przy naszym reaktorze „MARIA” w Otwocku-Świerku.

ZUOP – widok z lotu ptaka
źródło: ZUOP


Właśnie z tą instytucją załatwia się przekazanie materiałów promieniotwórczych. Absolutnie nie wolno tego robić w inny sposób. Odpadów tych nie zawozi się oczywiście samemu – ZUOP sam przyjedzie i je odbierze. Sprawa zamknięta. Warto też wiedzieć, że ZUOP zajmuje się też dekontaminacją (np. praniem skażonej odzieży), usuwaniem skutków zdarzeń radiacyjnych czy demontażem źródeł promieniotwórczych. Uprzedzając pytania: wszystko oczywiście odpłatnie, co absolutnie nie powinno nas dziwić.

Beczki 200 litrowe z odpadami – przygotowane do transportu
żródło: ZUOP


No dobrze, ale co się dzieje z tymi odpadami dalej? Zostają przetworzone w odpowiedni sposób w ZUOP, a następnie trafiają w stosowne miejsce, a konkretnie do miejscowości Różan (woj. mazowieckie, ok. 90 km od Warszawy), gdzie znajduje się Krajowe Składowisko Odpadów Promieniotwórczych (KSOP). Jest ono wybudowane na terenie dawnego rosyjskiego fortu z początku XX w. Zostało uruchomione w 1961 r. i w założeniu ma działać do 2038-40, gdy zacznie działać Nowe Składowisko Powierzchniowe Odpadów Promieniotwórczych. W zasadzie powinienem napisać „jeśli zacznie działać”, ponieważ w tym momencie nie ma nawet lokalizacji tego przedsięwzięcia. A zegar tyka.