Odpady z elektrowni jądrowej. Jak Polska przygotowuje się na nowe wyzwanie?

Jak w przypadku każdej innej elektrowni, także te jądrowe wytwarzają odpady, które należy zabezpieczyć. Jakie to odpady? Gdzie i jak będą one składowane? Jaka jest różnica między przechowywaniem a składowaniem takich pozostałości? Tego wszystkiego dowiecie się z naszego artykułu.

Materiał sponsorowany

Losy wypalonego paliwa

Promieniotwórcze odpady z elektrowni jądrowych dzieli się na niskoaktywne, takie jak zanieczyszczone kombinezony i narzędzia, średnioaktywne – jak żywice jonowymienne, odpady z demontażu reaktorów oraz wysokoaktywne, czyli na przykład wypalone paliwo jądrowe.

Wypalone paliwo jądrowe wpierw należy ochłodzić w specjalnym basenie, co może zająć ok. 5 do 10 lat, by następnie móc je przenieść do wielowarstwowych betonowo-stalowych pojemników. Po schłodzeniu odpowiednio zabezpieczone wypalone paliwo jądrowe jest tymczasowo przechowywane na terenie elektrowni i dopiero po upływie kolejnych lat zostanie znów przeniesione, tym razem do miejsca docelowego: składowiska geologicznego. Takie składowiska buduje się głęboko pod ziemią w stabilnych formacjach skalnych o bardzo niskiej przepuszczalności, jak granit. Odpowiednio zabezpieczone pojemniki na wypalone paliwo jądrowe dodatkowo są odcięte od czynników zewnętrznych, przede wszystkim są izolowane od wód gruntowych.

W przypadku reaktora AP1000 projektu Westinghouse – a to właśnie takie reaktory powstaną w gminie Choczewo – generowane są stosunkowo niewielkie objętości wypalonego paliwa w przeliczeniu na jednostkę energii. Jest to oczywiście materiał wysokoaktywny wymagający długoterminowego planu składowania. Zgodnie z raportem brytyjskiej agencji Nuclear Decommissioning Authority dotyczącym AP1000, przy scenariuszu 60-letniej eksploatacji jednego takiego reaktora do składowiska trafi około 640 pojemników z wypalonym paliwem.

Każdy taki pojemnik ma maksymalną objętość 2131 m sześc. materiału radioaktywnego w środku. Inaczej mówiąc, wszystkie paliwa zawarte w jednym pojemniku łącznie zajmują 2131 m sześc. objętości. Całkowita sumaryczna kubatura wypalonego paliwa, to 1 363 840 m sześc. netto paliwa.

Typowy suchy pojemnik na wypalone paliwo to metalowy cylinder o wymiarach rzędu kilku metrów długości i średnicy, stosowany w celu bezpiecznego transportu i magazynowania.

Odpady z elektrowni jądrowej zajmują nieporównywalnie mniej miejsca niż odpady z elektrowni węglowej przy tej samej ilości wyprodukowanej energii, a różnice sięgają setek do tysięcy razy. W przypadku elektrowni jądrowej wyprodukowanie 1 TWh energii elektrycznej generuje ok. 20–30 ton wypalonego paliwa, którego rzeczywista objętość wynosi zaledwie 2–3 m sześc., czyli można ją porównać wielkościowo do dużej lodówki.

Z kolei w przypadku elektrowni węglowej ta sama ilość energii wymaga spalenia 300–400 tys. ton węgla, co skutkuje powstaniem 100–150 tys. ton popiołów i żużli, zajmujących dziesiątki tysięcy metrów sześciennych i składowanych na rozległych hałdach. Już teraz można założyć, że elektrownia jądrowa w Choczewie wytworzy przez cały okres pracy mniej odpadów objętościowo, niż elektrownia węglowa w Bełchatowie produkuje w kilka godzin.

Oszacowano jednocześnie, że ilość wypalonego paliwa w przeliczeniu na wyprodukowaną energię może być mniejsza w przypadku reaktora AP1000 niż w niektórych starszych reaktorach. Mimo wszystko, ze względu na wysoką promieniotwórczość, konieczne jest zaprojektowanie długoterminowego składowiska (GDF, Geological Disposal Facility) oraz odpowiednich pojemników, by zapewnić bezpieczeństwo przechowywania, transportu, składowania i późniejszej izolacji.

Podziemne składowanie

Wypalone paliwo będzie tymczasowo przechowywane w basenach, czy też suchych magazynach przy elektrowni, ale ostateczne składowanie planuje się poza terenem elektrowni. I tak też będzie w przypadku elektrowni w Choczewie. Westinghouse proponuje system suchych pojemników HI‑STORM 100U jako opcję dla tymczasowego przechowywania zużytego paliwa. Będzie ono tam przechowywane do czasu, aż dostępne będzie geologiczne repozytorium. Warto jednak zauważyć, że z uwagi na harmonogram inwestycji, czyli rozpoczęcie eksploatacji elektrowni jądrowej w drugiej połowie lat trzydziestych, na wybór lokalizacji, prace projektowe, a następnie budowę takiego składowiska przewidziane jest kilkadziesiąt lat.

Składowaniem odpadów promieniotwórczych nazywamy złożenie odpadów promieniotwórczych w składowisku odpadów promieniotwórczych bez zamiaru ponownego ich wydobycia – wyjaśnia Państwowa Agencja Atomistyki. „W Polsce jedynym miejscem, gdzie możliwe jest obecnie składowanie odpadów promieniotwórczych – tych nisko i średnioaktywnych – jest Krajowe Składowisko Odpadów Promieniotwórczych w Różanie” – przekazuje PAA.

W kraju nie istnieje na razie repozytorium dla wypalonego paliwa. W dokumentach strategicznych rządu przewiduje się jednak budowę nowych repozytoriów zarówno składowiska powierzchniowego na niskie i  średnioaktywne odpady (takie jak w Różnie), jak i tzw. Głębokiego Składowiska Odpadów Promieniotwórczych, które miałoby przyjąć odpady wysokoaktywne i wypalone paliwo.

Zgodnie z będącym w trakcie aktualizacji Programem Polskiej Energetyki Jądrowej, konieczny jest spójny system gospodarowania odpadami, łącznie z docelowym składowaniem dla odpadów promieniotwórczych. Według ustawy Prawo atomowe, od momentu uruchomienia elektrowni jądrowych operator będzie musiał utworzyć wyodrębniony fundusz specjalny, m.in. na pokrycie kosztów gospodarowania paliwem i odpadami promieniotwórczymi.

Atom a ochrona środowiska

Według raportu Agencji Energii Atomowej (Nuclear Energy Agency, NEA) odpady promieniotwórcze stanowią tak naprawdę jedynie mały fragment całkowitej ilości odpadów niebezpiecznych na świecie generowanych przez przemysł jądrowy. Większe wyzwanie stanowią same właściwości odpadów jądrowych, które sprawiają, iż wymagają one długoterminowego zarządzania. Przy czym energetyka jądrowa to dojrzała gałąź energetyki i branża potrafi odpowiednio takimi odpadami zarządzać.

Odpady z elektrowni węglowych, takie jak m. in. popioły, żużle, gipsy odsiarczające, osady z oczyszczania spalin, szlamy, pyły powstają w ogromnych ilościach i zawierają metale ciężkie i toksyny. W dodatku zwykle nie są tak dobrze zarządzane i zabezpieczane jak odpady promieniotwórcze. Co ciekawe, część odpadów z elektrowni węglowych zawiera pierwiastki promieniotwórcze.

Odpady z węgla (popioły) mogą zawierać więcej promieniotwórczości przenoszonej do środowiska niż odpady z elektrowni jądrowych przy tej samej produkcji energii – wynika z artykułu „Coal Ash Is More Radioactive Than Nuclear Waste” dla „Scientific American”. „W rzeczywistości popiół lotny emitowany przez elektrownię – produkt uboczny spalania węgla w celu produkcji energii elektrycznej – przenosi do otaczającego środowiska 100 razy więcej promieniowania niż elektrownia jądrowa wytwarzająca tę samą ilość energii” – przekazano w artykule za Daną Christensen, zastępczynią dyrektora laboratorium ds. energii i inżynierii w Oak Ridge National Laboratory w stanie Tennessee w USA.

Polacy opowiadają się za rozwojem energetyki jądrowej w naszym kraju, uznawanej za ważny kierunek transformacji, również ze względu na niską emisyjność atomu. A pomimo kontrowersji pojawiających się wokół tego stwierdzenia – współczesne zmiany klimatu mają źródło antropogeniczne, czyli wynikają z działalności człowieka. Ta szkodliwa działalność to przede wszystkim spalanie paliw kopalnych i emisja gazów cieplarnianych. Według Międzyrządowego Zespołu ds. Zmian Klimatu (IPCC), działalność ta doprowadziła już do znaczącego wzrostu średniej globalnej temperatury.

Te niebezpieczne zmiany przekładają się nie tylko na trend ocieplenia (średniego), ale także na zwiększenie występowania ekstremalnych zjawisk pogodowych, takich jak huragany, powodzie, susze. Bo globalne ocieplenie powoduje, zgodnie z wiedzą naukową, intensyfikację cyklu hydrologicznego. Co to oznacza? Więcej pary wodnej w atmosferze zwiększa prawdopodobieństwo gwałtownych opadów deszczu i powodzi, jednocześnie w wielu regionach rośnie ryzyko długotrwałych susz i fal upałów.

Zjawiska te niosą realne ryzyka dla bezpieczeństwa ludzi, infrastruktury, produkcji żywności i gospodarki, ograniczając zasoby wody oraz zwiększając podatność społeczności na straty ekonomiczne i humanitarne. I, niestety, obserwujemy je na co dzień – także w Polsce, gdzie trwa choćby susza hydrologiczna, stanowiąca olbrzymie zagrożenie dla środowiska, a co za tym idzie, także dla ludzi.

W tym kontekście warto zapytać, czy odpady z elektrowni jądrowych rzeczywiście są tym, czego powinniśmy się obawiać? Długoterminowo energetyka jądrowa stanowi dobrą odpowiedź na dwa wyzwania: konieczność ochrony środowiska oraz zapewnienia efektywnego źródła energii. A same odpady promieniotwórcze są, zgodnie ze światowymi standardami, jednymi z najlepiej zabezpieczanych odpadów energetycznych na świecie i – należy o tym pamiętać – tym samym nie stanowią zagrożenia dla życia i zdrowia.