A Yucca Mountain mélységi nukleáris hulladéktározó Nukláris hulladékok és kezelésük Nukleáris huladéklerakó Yucca Mountain-i hulladéktározó: A hely adottságai Vizsgálati módszerek,modellezés A tározó Készítette: Törőcsik Andrea (JAW61D), BME-VBK Környezetmérnök szak, Talajvédelem házi dolgozat 2009/10 I.félév

Radioaktív hulladékok, csoportosításuk Nagy aktivitású hulladékok: - nagyrészt kiégett fűtőelemek - összes hulladék mennyiség 1-2%-át, de az aktivitás 98%-át adják - hosszú felezési idő, tárolásuk akár több száz, ezer évig igényel kiemelt figyelmet - reprocesszálás (újrafeldolgozás), olyan eljárás mely során kinyerik a még felhasználható hasadó anyagot. Az eljárás során a hulladék térfogata jelentősen csökken, de új izotópok jelennek meg (=további probléma) Kis- és közepes aktivitású hulladékok: - viszonylag kis aktivitás, de nagy mennyiségben - fűtőelem bevonat, iszapok,gyanták, használt védőfelszerelés, szerszámok, szigetelők Aktivitás-koncentráció szerint: - kis aktivitású hulladékok (LLW): < 5*105kBq/kg - közepes aktivitású hulladékok (ILW): 5*105 - 5*108 kBq/kg - nagy aktivitású hulladékok (HLW) : > 5*108 kBq/kg Halmazállapot szerint: - szilárd - cseppfolyós - légnemű Felezési idő szerint: - rövid élettartamú hulladékok: max.30 nap - közepes élettartamú hulladékok: max. 30 év - hosszú élettartamú hulladékok: 30 év felett felezési idő Felületi dózisteljesítmény szerint - kis felületi dózisteljesítményű hulladékok: < 3*10-2 Gy/óra - közepes dózisteljesítményű hulladékok: 3*10-2 - 10-2 Gy/óra - nagy dózisteljesítményű hulladékok: > 10-2 Gy/óra Számos országban megkülönböztetik az alfasugárzó izotópokat is Tartalmaz-e más, nem sugárzásvédelmi szempontból veszélyes anyagot, pl. erős savakat Mentességi szint: egyes radionuklidokra meghatározott azon aktivitás értékek

Hulladék kezelés lépései 4) Kondicionálás: - hulladékmegszilárdítása, radioaktív részek mozgásának megakadályozása - kis- és közepes aktivitás: cement, bitumen - nagy aktivitás: üvegesítés - szilárdító anyag kiválasztási szempontjai: áteresztőképesség, oldhatóság, kémiai reakcióképesség, mechanikai szilárdság, sugárzásárnyékoló hatás 5) Minősítés 6) Átmeneti vagy végleges ehelyezés Gyűjtés: - fém, műanyag szigetelő bevonatú edényben - szelektálás - nyilvántartás: keletkezés helye, ideje, izotóp összetétel… 2) Osztályozás, előkészítés: - osztályba sorolás - szállítás - kezelés előtti tárolás 3)Térfogatcsökkentés: - csak kis- és közepes aktivitású hulladéknál - hulladék egy része mentességi szint alá, másik felének aktivitása nő, de V csökken lehet: - tömörítés - égetés - bepárlás - extrakció - szorpció (ioncsere)

Lerakóval szembeni elvárások Több évtizedre biztosítani kell, hogy nem jut ki a tárolóból radioaktív szennyezés, még természeti katasztrófák esetén sem A felszín alatti vízbázisoktól megfelelően nagy távolságban kell megépíteni, úgy, hogy természetes és mesterséges vízzáró rétegekkel izoláljuk A környéknek célszerű gyéren lakottnak lennie Biztosítani kell a lerakó környezetének folyamatos monitoring-ozását 5. A terroristák és szabotőrök ellen folyamatos őrzés szükséges 6. „Atombiztos” technológia alkalmazása 7. A biztonságos hulladék szállításmegoldott legyen; lehetőleg mind közúton, mind vasúton

Yucca Mountain Repository

Miért a Yucca Mountain? Ritkán lakott területen található: a legközelebbi nagyobb település 140-150 km-re található Száraz éghajlatú, így viszonylag kevés a problémát jelentő csapadékvíz A felszín alatti vízrétegek meglehetősen mélyen találhatóak, lehetővé téve így, hogy a tároló megfelelő mélységben kerülhessen kialakításra A területet három oldalról is a Nellis Katonai Légibázis határolja, megfelelő biztosítást nyújtva terrortámadások ellen A környéken a múlt század elején több, mint 900 kísérleti robbantást végeztek; a területet meglehetősen elszennyezve, így nem igen alkalmas egyéb célokra

A Yucca Mountai geológiája Keletkezése egy mára már kialudt kaldera vulkán kitöréseihez köthető E nagy kitörések kb. 13 millió éve fejeződtek be, s ezek során keletkezett a hegységet alkotó kőzetek 99%, nagyrészt bazalt tufa Ezt követő kisebb kitörések során alakult ki a kőzetek 1%-a. Utolsó ilyen kb. 80ezer éve zajlott le. A hegység Nevada államban fekszik, mely az egyesült államok szeizmikusan 3. legaktívabb térsége, de elemzők szerint a lerakó térségét nemigen érintik Tektonikus deformációk zajlana, de szakértők szerint olyan lassan, hogy ez nem okoz jelentős hatást a következő 10.000 év során A talajmozgások a talajvízszint emelkedését, is kiválthatják. Elemzések szerint ennek jelentősége elhanyagolható, hiszen a következő 10ezer év során ez nagyjáből 10 m-es változást jelenthet

Tesztek, modellezések A hegység alapkőzete vulkáni tufa, mely porózussága miatt mérsékelt vízáramlást tesz lehetővé Meg kell akadályozni a nukleáris hulladéktárolóból a radionuklidok kijutását a bioszférába, ezért kulcsfontosságú a hegységen belüli vízáramok feltérképezése, melyek potenciális veszélyforrások lehetnek Mivel hibázásra nincs lehetőség, fontos a precíz előkészítés, tervezés. Ehhez elengedhetetlen az egyes mélyben lejátszódó mechanizmusok modellezése A hegység belsejét a kutatók két zónára osztották: 1: telítettlen zóna: A felszín és a mélyégi vízkészlet közti rétegek. Itt fog elhelyezkedni a tároló is: a felszín alatt 350-rel, a vízbázis felett 300m-rel. 2: telített zóna: A mélységi víztároló réteg, kb. 750 m-rel a felszín alatt.

Beszivároghat-e víz a tározórendszerbe? A hegység hidrológiai (szivárgás, áramlás) és termikus-, kémiai folyamatainak modellezéséhez,vizsgálatához alkalmazzák az ESF-t (Explorator Studies Facility) Az ESF egy 8km hosszú, 8 m átmérőjű, fülkékkel ellátott főalagútból és egy kisebb 2,7 km hosszú, 5 m átmérőjű ECRB (Enhanced Characterization Repository Block) alagútból áll A vizsgálatok során többek közt a következő kérdésekre keresik a választ: Milyenek a hegység belsejében a vízáramlási útvonalak? Milyen az áramlás sebessége? Beszivároghat-e víz a tározórendszerbe? Ha igen,milyen hatással lehet a környezetére? In situtesztek során vizsgálják a keletkező hulladék hőt, illetve vizsgálják annak lehetséges hatásait

A védelmet biztosítja: Természetes védelem: A felszíni talaj és a természetes fizikai, geológiai adottságai Vízmentes kőzetrétegek a tározó felett(ami megakadályozza hogy a víz leszivárogjon az alagútba) Vízmentes kőzetrétegek a tározó alatt(megakadályozza a radioaktív anyagok kijutását az alagútból) Vulkáni kőzetek, vízmegkötő agyag, iszap és homok a tengerszint alatt, amely korlátozza a radioaktív anyagok kijutását a felszíni környezetbe Mesterséges védelem: Vízelvezető csatorna (Megakadályozza, hogy a beszivárgó víz érintkezzen a hulladékkal) Hulladék csomagok (A hulladék már eleve elzárt, szigetelt csomagokban érkezik) Védőburkolat (rozsdamentes fém csövek, amelyek a kerámia üzemanyag kapszulákat tartalmazzák) Szilárd hulladék formák (kondicionált hulladék)

Védelmi rendszer

Felhasznált irodalom: www.ocrwm.doe.gov www.esd.lbl.gov www.yuccamountain.org wikipedia angol nyelvű kapcsolódó oldalai