Radioaktív hulladékok és biztonságos elhelyezésük

Készítette: Bakóné Dávid Judit 2010. február 16.

Jogi háttér Az 1996. évi CXVI. törvény (az atomenergiáról) meghatározása szerint radioaktív hulladék a további felhasználásra nem kerülő olyan radioaktív anyag, amely sugárvédelmi jellemzők alapján nem kezelhető közönséges hulladékként. A törvény tartalmazza a „Radioaktív hulladék, kiégett üzemanyag” tárolására és elhelyezésére vonatkozó előírásokat: 38. § (1) Az atomenergia alkalmazására engedély csak akkor adható, ha biztosított a keletkező radioaktív hulladék és a kiégett üzemanyag biztonságos elhelyezése, azaz a tudomány legújabb igazolt eredményeivel, a nemzetközi elvárásokkal, valamint tapasztalatokkal összhangban levő átmeneti tárolása vagy végleges elhelyezése.

(2) A radioaktív hulladék és a kiégett üzemanyag átmeneti tárolása és végleges elhelyezése akkor tekinthető biztonságosnak, ha: a) biztosított az emberi egészség és a környezet védelme e tevékenységek teljes időtartamára; b) az emberi egészségre és a környezetre gyakorolt hatás az országhatárokon túl sem nagyobb a belföldön elfogadottnál. 39. § Radioaktív hulladék és kiégett üzemanyag átmeneti tárolására engedély csak meghatározott időre adható.

A 89/2005. (V.5.) Korm. rendelet 4. számú melléklete tartalmazza az atomerőművek üzemeltetésének biztonsági követelményeit. A melléklet 14-es pontja határozza meg a radioaktív hulladékok kezelésére vonatkozó szabályokat: 1) Az üzemeltető szervezetnek a radioaktív hulladékok kezelésével kapcsolatban komplex dokumentációt kell kidolgoznia és megfelelően jóváhagynia. 2) A követelmények betartása érdekében írott és megfelelően jóváhagyott szabályozás szerint gondoskodni kell: a) a radioaktív hulladékok keletkezésének ellenőrzéséről, b) a radioaktív hulladékok gyűjtéséről, osztályozásáról, tárolásáról és ezek ellenőrzéséről, c) a radioaktív hulladékok szállításáról, ennek ellenőrzéséről az ellenőrzött zónában,

d) a szilárd radioaktív hulladékok szállításáról és ennek ellenőrzéséről az ellenőrzött zónán kívül, e) a szilárd radioaktív hulladékok kezeléséről, f) a létesítmény területéről elszállításra kerülő kis, valamint közepes aktivitású radioaktív hulladékcsomagok minősítéséről, g) a fentiek dokumentálásáról, beleértve a szükséges műszerezést, személyzetet, h) a szükséges eljárásrendek, technológiák és követelmények meglétéről. 3) A radioaktív hulladékok kezelésével összefüggő dokumentációt írott és jóváhagyott eljárásrend szerint a létesítmény teljes élettartama alatt meg kell őrizni.

A radioaktív hulladékok osztályozása A magyarországi szabályzás alapja a 14344. számú 2004-ben módosított szabvány. A szabvány az osztályozás alábbi szempontjait említi meg: halmazállapot szerint: szilárd, biológiai eredetű, cseppfolyós (tűzveszélyes, nem tűzveszélyes), valamint légnemű radioaktív hulladékok; aktivitás-koncentráció szerint: kis-, közepes- és nagy aktivitású radioaktív hulladékok: - kis aktivitású hulladékok: < 5*105 kBq/kg (becquerel: másodpercenkénti bomlások száma) - közepes aktivitású hulladékok: 5*105-5*108 kBq/kg - nagy aktivitású hulladékok: > 5*108 kBq/k;

felületi dózisteljesítmény szerint: kis-, közepes-, és nagy dózisteljesítményű radioaktív hulladékok: - kis felületi dózisteljesítményű hulladékok: < 300 µGy/óra (1 Gray dózis esetén a besugárzott anyag minden kg-jában 1 J sugárzási energia nyelődik el) - közepes dózisteljesítményű hulladékok: 300-104 µGy/óra - nagy dózisteljesítményű hulladékok: >104 µGy/óra; izotópok felezési ideje szerint: rövid, közepes és hosszú élettartamú radioaktív hulladékok: - rövid élettartamú hulladékok: max. 30 nap a felezési idő - közepes élettartamú hulladékok: max. 30 év a felezési idő - hosszú élettartamú hulladékok: 30 év feletti a felezési idő; Az osztályba sorolás azért lényeges, mert ennek alapján lehet eldönteni, hogy milyen hulladékkezelési és elhelyezési módszert kell választani!

A radioaktív hulladékok kezelésének lehetőségei A radioaktív hulladékok kezelési folyamatának részei: a hulladékok összegyűjtése, a hulladékok csoportosítása, osztályozása, előzetes minősítése, a hulladékok csomagolása (általában szigetelt acéltartályok), szállítása, ideiglenes tárolása, a hulladékfeldolgozás, melynek részlépései a halmazállapottól és a hulladékok osztályától függenek, a felületek és eszközök sugárszennyezettségének megszüntetése, a feldolgozott hulladék elszállítása és átmeneti tárolása, a hulladék végleges elhelyezése.

A feldolgozott hulladék elszállítása Hulladékpréselés A feldolgozott hulladék elszállítása

A püspökszilágyi Radioaktív Hulladék Feldolgozó és Tároló létesítmény

A hulladékfeldolgozás eljárásai: Szilárd halmazállapotú hulladékok esetén: tömörítés (préselés), égetés, rögzítés (kondicionálás). Folyékony halmazállapotú, kis és közepes aktivitású hulladékok esetén: az oldatok bepárlása, égetése, a radioaktív komponensek lecsapása, szűrése, extrakciója, ioncseréje. Valamennyi eljárás közös jellemzője, hogy a keletkező radioaktív anyag kisebb térfogatú és nyilvánvalóan nagyobb aktivitáskoncentrációjú lesz, mint a kiindulási oldat, és az "inaktív" anyagáram meg kell, hogy feleljen a mentességi kritériumoknak. A térfogatcsökkentést szilárdítás (kondicionálás) követi. Vizes alapú oldatokat általában: cementezéssel, szerves alapúakat: bitumenezéssel szilárdítanak. A szilárdítás térfogat növekedéssel jár, így rontja a későbbi elhelyezés gazdaságosságát, mégis szükséges, mert meg kell akadályozni a hulladékban lévő radioaktív izotópok kikerülését a környezetbe.

Újabb (elsősorban közepes- és nagyaktivitású hulladékoknál gazdaságos) kondicionálási eljárás az üvegesítés. Ennek során a szilárd(ított) hulladékot olvasztott üvegmasszába keverik, amely megszilárdulva a többi eljárásnál sokszorta hatékonyabban rögzíti a radioaktív szennyezést. Fontos, hogy az üveg különleges szerkezete ellenáll a nagyaktivitású hulladékok esetében nem elhanyagolható hőfejlődésnek is. Jelenleg a legtöbb állam nem tartja indokoltnak és gazdaságosnak a kiégett fűtőelemek végleges elhelyezését. A kiégett és újrahasznosításra egyelőre nem szánt fűtőelemeket ezért a sugárvédelmi biztonságnak megfelelően kialakított, általában 50 évre tervezett élettartamú átmeneti tárolókban helyezik el.

Kiégett Kazetták Átmeneti Tárolója

A radioaktív hulladékok biztonságos elhelyezése Az egyik legfontosabb gyakorlati elv, hogy radioaktív hulladékok kizárólag szilárd halmazállapotban és minél kisebb térfogatban kerülhetnek végleges elhelyezésre. A nagy aktivitású hulladékok az atomerőművek elhasznált fűtőelemeinek feldolgozásakor keletkeznek: ugyanis magát a használt fűtőelemet a nemzetközi besorolás nem tekinti hulladéknak, hisz abban még számos hasznosítható anyag van. A nagy aktivitású hulladékok kezelésére speciális technológiákat és létesítményeket fejlesztettek ki, mivel dózisteljesítményük, valamint a radioaktív bomlást kísérő hőfejlődés igen nagy. A radioaktív hulladékok biztonságos elhelyezése

Ezeket az eljárásokat azokban az országokban alkalmazzák, ahol a teljes nukleáris ciklus az urándúsítástól a fűtőelemek újrafeldolgozásáig megvalósul. A kiégett atomerőművi fűtőelemek és az azok feldolgozásakor keletkező nagy aktivitású hulladékok tárolásakor hosszú ideig még mesterséges hűtésről, szellőztetésről és felügyeletről kell gondoskodni, mielőtt végleges elhelyezésre kerülnek. Nagy aktivitású hulladékokat az Európai Unió területén pl.: Belgium, Franciaország és Anglia tárol.

A kis és közepes aktivitású radioaktív hulladékok végleges elhelyezésére számos megoldást dolgoztak ki. A tároló létesítményeket köznapi nyelven atomtemetőknek nevezik. A Nemzetközi Atomenergia Ügynökség ajánlása szerint a tudomány mai ismerete szerint a legbiztonságosabb végleges tárolási mód a megfelelő geológiai környezetbe (földrétegek, kőzetek) történő elhelyezés. Az atomtemetők mind szárazföldön, mind a tengerfenéken kialakíthatók. A radioaktív hulladékokat a környezet minden behatásától el kell szigetelni oly módon, hogy a szigetelés hatásossága addig fennmaradjon, amíg az izotópok koncentrációja elhanyagolhatóan kicsivé nem válik. Ezt az időt ma 600 évre becsülik. Minthogy a szigetelőanyagok (beton, acél) csak 80-100 évig képesek védeni a hulladékokat, ezért a további védelmet a geológiai környezetnek kell biztosítania.

Az atomtemetők szárazföldi elhelyezésének 3 alapvető fajtáját különböztetjük meg: 1. Felszíni elhelyezés: a talaj felszínére vagy közvetlenül a legfelső agyag vagy agyagásvány-tartalmú talajrétegbe épített beton-vasbeton tárolókban, 2. Felszín alatti elhelyezés: természetes vagy mesterséges üregekben vagy elhagyott sóbányákban (15-30 m mély), 3. Mély geológiai elhelyezés: több száz méter mélyen elhelyezkedő, stabil, kristályos, általában gránit kőzetekben (legalább 300 m mély).

Európa két legnagyobb tárolója, L'Aube (Franciaország, 1 millió m3) és Drigg (Anglia, 800 ezer m3) felszín alatti tároló.

Dózisteljesítmény ellenőrzése A paksi atomerőmű kis- és közepes aktivitású radioaktív hulladékainak elhelyezése Az atomerőművek működése során szükségszerűen keletkeznek szilárd és folyékony radioaktív hulladékok, amelyeknek minimális szinten tartása, kezelése, feldolgozása és végleges elhelyezése a világ atomenergia-iparának egyik legfontosabb feladata. A paksi atomerőműben a radioaktív hulladékok mennyisége és összaktivitása a létesítmény műszaki tervében rögzítetteknél lényegesen kevesebb, ami az üzemelés színvonalát és a sugárvédelmi ellenőrzés szigorúságát minősíti. A végleges elhelyezést biztosító létesítmény feladata a radioaktív anyag biztonságos és tökéletes elszigetelése a bioszférától hosszú időn át. Dózisteljesítmény ellenőrzése

A zárt sugárforrásokat hat méteres csőkutakban helyezik el Az eddigi, az atomerőmű telephelyén kívüli elhelyezést éveken keresztül a Püspökszilágy és Kisnémedi községek határában (Pest megye) létesült Radioaktív Hulladék Feldolgozó és Tároló telephelyén valósították meg. A tároló műszakilag a földfelszín közelében épített medencés, illetve csőkutas kialakítással működött. Mivel ez a tároló nem a paksi hulladék befogadására készült, kapacitása korlátozott, a hosszú távú hulladék-elhelyezésről egy kifejezetten Paks igényeire méretezett tárolót kell megépíteni. A zárt sugárforrásokat hat méteres csőkutakban helyezik el

Csőkutas tárolók az üzemi épületben A hordókat medencékben helyezik el

Az új tároló makettje felülnézetből Egy célprogramnak az eredményeképpen sikerült kiválasztani Bátaapáti térségében egy erre a célra alkalmas területet, amelyen az 1997-ben megalakult Radioaktív Hulladékokat Kezelő Nonprofit Kft. irányításával megindultak a kutatások és beruházások. Ennek eredményeképpen hamarosan üzembe helyezhető lesz a paksi atomerőmű kis-és közepes aktivitású hulladékait tartalmazó „hulladékos csomagok” végleges elhelyezésére szolgáló Nemzeti Radioaktív Hulladéktároló létesítmény.

Az atomerőműben termelődött kis- és közepes aktivitású hulladékok végleges elhelyezhetőségéig a hulladékokat az erőmű területén létesült, szilárd és folyékony halmazállapotú radioaktív hulladékok tárolását lehetővé tevő átmeneti tárolókban tárolják. A szilárd hulladékokat 200 literes hordókba helyezve raktározzák erre a célra épült medencékben, míg a folyékony halmazállapotú radioaktív hulladékokat rozsdamenetes acélból készült nagy tartályokban tárolják a feldolgozásig, illetve a szilárdításig.

A paksi atomerőmű fűtőanyaga urán-dioxid, amelyből egy reaktorban 42 tonnányi mennyiséget helyeznek el. Az elhasználódás (kiégés) után a nukleáris fűtőanyag-kötegeket áthelyezik a reaktor melletti pihentető medencébe, ahol víz alatt tárolják azokat. Ekkor már nem folyik bennük nukleáris láncreakció, csupán a radioaktív bomlások eredményeznek kismértékű hőfejlődést. A pihentető medencéből öt év tárolás után kell elszállítani a kiégett kazettákat.

A Kiégett Kazetták Átmeneti Tárolója egy moduláris, kamrás típusú létesítmény, mely a kiégett fűtőelem kazetták száraz tárolását biztosítja. A tároló földfelszíni épület, amelyben a fűtőanyag kazettákat egyenként, függőleges helyzetű, vastag falú, hermetikusan zárt acélcsövekben helyezik el. A csövek betonfalakkal körülvett kamrákban állnak. A tárolócsövek körüli betonkamra megfelelő árnyékolást biztosít. Egy kamra 450 db tárolócsövet foglal magába.

A tárolás száraz körülmények között történik, a termelődő maradék hőt pedig a levegő természetes huzathatásán alapuló hűtési rendszer szállítja el. Így elektromos vagy más műszaki hiba következtében sem kell tartani a hűtés megszűnésétől. A szűrt hűtőlevegő a tárolócsövek között áramlik, ezért a kazettákkal közvetlenül nem érintkezhet. A tárolócsövekben semleges gázkörnyezetet (nitrogén) biztosítanak. Az épület tervezéskor a radiológiai és hűthetőségi szempontok mellett figyeltek a szeizmikus hatásokra, talajvíz elleni védelemre is. A KKÁT vészjelző rendszerei igazodnak az atomerőmű hasonló rendszereihez.

Köszönöm a figyelmet!