Co to są odpady promieniotwórcze?

• Filtry wody w reaktorach jądrowych i zużyte wymieniacze jonowe (jonity)
• Materiały i narzędzia używane w rutynowej pracy przy instalacjach jądrowych, jak np. zawory, części pomp, fragmenty rurociągów
• Wyposażenie pracowni naukowych
• Pokrowce na buty, fartuchy, ściereczki, ręczniki papierowe itp., używane wszędzie tam, gdzie człowiek spotyka się z materiałami promieniotwórczymi
• Filtry używane do testów zanieczyszczenia powietrza materiałami promieniotwórczymi, a także ciecze używane czasem do rozpuszczania tych filtrów
• Pojemniki, ubrania, papier, wata, lignina, płyny i wyposażenie, które miały kontakt z materiałami promieniotwórczymi stosowanymi w medycynie
• Materiały biologiczne używane w badaniach naukowych w różnych działach medycyny i farmacji.

 

Składowisko odpadów niskoaktywnych w la Manche we Francji (zdjęcie: CEA, źródło: IAEA)

Jak powstają odpady promieniotwórcze?

Odpady promieniotwórcze powstają na kolejnych etapach technologicznych jądrowego cyklu paliwowego:

1. Podczas przerobu rudy uranowej, po procesie mielenia, (ekstrakcja uranu z rudy), zostają promieniotwórcze hałdy, ilość porównywalna z ilością rudy
2. Proces wzbogacania uranu w U-235 zostawia zubożony uran, stanowiący odpad w procesie wzbogacania uranu
3. Wypalone paliwo w reaktorach – można wyekstrahować zeń rozszczepialne izotopy U-235 i Pu-239
4. Przerób wypalonego paliwa pozostawia odpady wysokoaktywne i transuranowce. Wydobycie z wypalonego paliwa U, Pu i transuranowców przyspiesza zanik aktywności pozostałości z wypalonego paliwa. Usunięcie dodatkowo wszystkich aktynowców powodowałoby, że już po około 300 latach aktywność powstałego odpadu promieniotwórczego osiągałaby poziom aktywności uranu w glebie
5. Przemysł zbrojeniowy pozostawia materiały zawierające długożyciowe transuranowce

 

Jak klasyfikujemy (dzielimy) odpady?

1. Odpady wysokoaktywne HLW (od High-Level Waste): przerobione wypalone paliwo z reaktorów jądrowych i niektórych procedur podczas produkcji broni jądrowej. Zawierają silnie promieniotwórcze, krótko- i długo-życiowe fragmenty rozszczepienia, niebezpieczne związki chemiczne, toksyczne metale ciężkie. Mogą mieć postać ciekłą, np. z przerobu wypalonego paliwa
2. Odpady niskoaktywne LLW (od Low-Level Waste): z reaktorów, a także ze źródeł promieniotwórczych (nauka, przemysł i medycyna)
3. Odpady transuranowe TRU (od TRansUranium), których dostarczają fabryki przerobu paliwa oraz nuklearny przemysł zbrojeniowy
4. Odpady o pośredniej aktywności ILW (od Intermediate Level Waste), w Wielkiej Brytanii materiały o aktywności właściwej beta i gamma większej od 1,2x107 Bq/kg oraz aktywności alfa ponad 4x106 Bq/kg
5. Odpady o bardzo niskiej aktywności VLLW (od Very Low Level Waste), aktywność właściwa alfa, beta i gamma < 400 Bq/kg

Postępowanie z odpadami promieniotwórczymi spoza przemysłu jądrowego (unieszkodliwianie) ma trzy cele: maksymalnie zmniejszyć objętość odpadów, zapewnić im odporność na działanie wody i rozpraszanie oraz przechować w sposób nie zagrażający środowisku.

Składowisko odpadów o pośredniej aktywności (ILW) w Szwecji (zdjęcie: Bengt O. Nordin, Sztokholm, Szwecja, źródło: IAEA)

Jak zabezpieczamy odpady przed przedostaniem się do środowiska?

System barier zapobiegających rozprzestrzenianiu się substancji promieniotwórczych oraz pochłaniających promieniowanie składa się z 6 elementów:

1. Tworzenie trudno rozpuszczalnych związków chemicznych (koncentratów) wiążących izotopy promieniotwórcze
2. Materiał wiążący (spoiwo), który służy do zestalania odpadów, co przeciwdziała rozsypaniu, rozproszeniu, rozpyleniu i wymywaniu substancji promieniotwórczych, np. beton (osłona biologiczna), asfalt, polimery organiczne i masy ceramiczne
3. Opakowanie odpadów, zabezpieczające je przed uszkodzeniami mechanicznymi, działaniem czynników atmosferycznych i kontaktem z wodą. Stałe lub zestalone odpady zamykane są w pojemnikach metalowych lub betonowych i w tej postaci przewożone i składowane
4. Betonowa konstrukcja składowiska, zabezpiecza odpady przed dzialaniem czynników atmosferycznych, zapobiega korozji opakowań oraz migracji substancji promieniotwórczych z miejsca ich składowania
5. Struktura geologiczna terenu. Teren. asejsmiczny, niezatapialny (np. w czasie powodzi) mało przydatny gospodarczo i oddalony od skupisk ludzkich. Poziom wód gruntowych niższy od poziomu składowiska, a skład podłoża musi przeciwdziałać migracji radionuklidów
6. Impregnująca warstwa bitumiczna pokrywająca wierzchnią warstwę betonu, zapobiega m.in. przenikaniu wód opadowych do strefy składowania odpadów, uniemożliwia korozję opakowań oraz wymywanie substancji promieniotwórczych

Wyboru lokalizacji składowiska nie dokonuje się przypadkowo. Muszą istnieć sprzyjające warunki geologiczne i hydrogeologiczne terenu, ludność musi mieć zagwarantowaną ochronę przed uwolnieniem się odpadów promieniotwórczych, należy zabezpieczyć składowisko przed przypadkowym wejściem na jego teren osób postronnych a także należy zagwarantować bezpieczeństwo ludności zarówno w okresie działania składowiska jak i po jego zamknięciu. Niezbędne są również rekompensaty finansowe dla ludności, ponieważ obecność składowiska obniża wartość terenu i zabudowań , a ludność, w obawie o swoje zdrowie, będzie domagała się lepszej opieki medycznej, sprawniejszego systemu ratowniczego, lepszych dróg dojazdowych. Zmniejszeniu ulegną też wpływy z podatków, więc trzeba je równoważyć opłatami operatora składowiska.

Schemat głębokiego składowiska geologicznego w Clab w Szwecji (grafika: Jan M. Rojmar, źródło: SKB)

Równie istotną kwestią jest akceptacja społeczna składowiska. Ludność terenu, na którym planuje się zainstalować składowisko musi mieć pewność, że w każdej chwili będzie mogła skontrolować prawidłowość działania składowiska poprzez wybrane przez siebie służby monitorujące środowisko naturalne, i że zawsze będzie traktowana jak równorzędny partner. Ważna jest umiejętność rzeczowej i życzliwej rozmowy z reprezentantami lokalnej społeczności i edukacja ludności od najwcześniejszych lat. Odpowiedzialni za pracę składowiska muszą więc na terenie swego działania prowadzić odpowiednią edukację dotyczącą promieniowania jonizującego.

Składowiska odpadów wysokoaktywych w Szwecji i Finlandii cieszą się dużym poparciem okolicznych mieszkańców (70-90%).

WIĘCEJ:

Czy składowanie odpadów promieniotwórczych jest bezpieczne i czy mamy się ich obawiać?

Czy transport odpadów promieniotwórczych jest bezpieczny?

Czy odpady z energetyki jądrowej są zrzucane do morza?

 Odpady promieniotwórcze w Polsce

W Polsce jedyne składowisko odpadów promieniotwórczych znajduje się w miejscowości Różan w województwie mazowieckim.

Problem unieszkodliwiania odpadów promieniotwórczych powstał w Polsce w 1958 roku, z chwilą uruchomienia w Instytucie Badań Jądrowych w Świerku koło Otwocka pierwszego badawczego reaktora jądrowego EWA. Oprócz gromadzonych w b. Instytucie Badań Jądrowych w Świerku, pochodzących z importu, wykorzystanych już źródeł promieniotwórczych oraz odpadów powstających podczas konfekcjonowania izotopów (Biuro Dystrybucji Izotopów) pojawiły się nowe rodzaje odpadów, tzn. koncentraty promieniotwórcze (zużyte jonity z układów oczyszczania wód obiegów chłodzenia reaktora, szlamy postrąceniowe będące wynikiem oczyszczania ścieków promieniotwórczych itp.), wymagające dalszego przetwarzania.

W wyniku intensywnych działań już w roku 1961 po odpowiednich przygotowaniach inżynieryjno-technicznych oddano do eksploatacji w miejscowości Różan nad Narwią składowisko odpadów promieniotwórczych, które wtedy otrzymało nazwę Centralna Składnica Odpadów Promieniotwórczych. Na składowisko to przeznaczono dawny fort wojskowy z lat 1905-1908, który po przeprowadzeniu niezbędnych analiz i badań hydrogeologicznych, wytypowano spośród podobnych obiektów na terenie Polski.

Zaleta fortów to grube (1,2 - 1,5 m) ściany i stropy betonowe. Zapewniają one pełną osłonność biologiczną ulokowanym w nich odpadom. Składowisko zajmuje obszar 3,045 ha i jest korzystnie usytuowane w miejscu tzw. wyniosłości topograficznej. Wody gruntowe znajdują się pod warstwą gliny o bardzo małej przepuszczalności i warstwą gleby o właściwościach sorpcyjnych na głębokości kilkunastu metrów poniżej składowiska. Skład podłoża przeciwdziała skutecznie migracji odpadów, które mogłyby na skutek nieszczęśliwych wydarzeń przeniknąć do gleby.

KSOP jest oddzielone od zwierciadła wody gruntowej przez warstwy gliny o grubości powyżej 12 metrów.

Odpady składuje się w budowlach betonowych, bunkrach oraz w fosie. W tej ostatniej przechowuje się jedynie odpady nie zawierające długożyciowych nuklidów alfapromieniotwórczych. Dno i zbocza fosy pokryte są 20 cm warstwą betonu. Długożyciowe odpady alfapromieniotwórcze składowane są w betonowych budowlach fortu, komora po komorze, aż do całkowitego ich wypełnienia. Wypełnioną komorę zamyka się szczelnie lub zamurowuje. Odpady te, przed ostatecznym zamknięciem składowiska w Różanie, będą przeniesione do składowiska docelowego, tzw. składowiska głębokiego.

Składowanie odpadów w KSOP Różan

Rozpoczęcie w 1961 r. eksploatacji Centralnej Składnicy Odpadów Promieniotwórczych w Różanie spowodowało konieczność opracowania i wdrożenia pełnej technologii unieszkodliwiania odpadów, obejmującej redukcję ich objętości i procesy zestalania, pozwalającej na przekształcanie odpadów w formę dogodną do bezpiecznego transportu i długotrwałego składowania. Wymagało to również budowy nowych obiektów i instalacji unieszkodliwiania odpadów.

Przed wprowadzeniem do KSOP odpady są przygotowywane (kondycjonowane) do składowania. Przygotowanie to obejmuje prasowanie odpadów dla zmniejszenia ich objętości, zatopienie ich w żywice lub betonowanie dla zapewnienia, że będą one stabilne i odporne na ewentualne wymywanie, a następnie zamknięcie w pojemnikach osłonowych i szczelnych, odpornych na wilgoć i normalne wydarzenia mogące wystąpić w transporcie.

Schemat pojemnika do przewozu igieł radowych dla szpitali i przekrój przez pojemnik, pokazujący układ warstw osłonnych.

Zarówno na terenie KSOP jak i wokoło niego prowadzi się monitoring lokalny, który pozwala na ocenę sytuacji radiologicznej, ocenę zagrożenia radiacyjnego ludności a także badanie długookresowych zmian radioaktywności. Monitoring jest prowadzony przez instytucje niezależne od prowadzącego eksploatację KSOP Zakładu Unieszkodliwiania Odpadów Promieniotwórczych ZUOP, a mianowicie:

• Państwowy Instytut Geologiczny
• Dozór Jądrowy Państwowej Agencji Atomistyki
• Laboratorium Pomiarów Dozymetrycznych IEA

W otoczeniu KSOP prowadzi się pomiary stężeń substancji promieniotwórczych w wodach rzeki Narew, w wodach studziennych, źródlanych oraz gruntowych. Wszędzie obserwuje się stężenia substancji promieniotwórczych nie odbiegające od wartości normalnie obecnie występujących w środowisku naturalnym. Poza strefą 300 m od składowiska stężenia te nie przekraczają pojedynczych bekereli na litr.

Kontrola radiologiczna obejmuje następujące punkty:

• gleba, trawa i zboża z otoczenia składowiska
• woda gruntowa z odwiertów kontrolnych (piezometrów) umieszczonych na terenie i w otoczeniu składnicy
• woda z Narwi
• powietrze atmosferyczne
• poziom promieniowania gamma na terenie i w otoczeniu składowiska.

Niezależna kontrola trzech różnych instytucji nie związanych w żaden sposób z prowadzącym eksploatację składowiska ZUOP-em zapewnia bezstronne informacje o stanie radiacyjnym składowiska i o zdrowiu ludzi. W ciągu pół wieku nie zdarzyły się przypadki narażenia ludzi ani wycieków substancji radioaktywnych do otoczenia poza granice KSOP. Aktywność wody w źródle, wody wodociągowej i wody w wysięku do Narwi jest niska i zawiera się w granicach tła naturalnego. Zdrowie ludności należy do najlepszych w Polsce, co najlepiej świadczy o braku ujemnego wpływu składowiska na środowisko i okolicznych mieszkańców.

W początkowym okresie zagadnieniem unieszkodliwiania odpadów promieniotwórczych zajmowała się Centrala Odpadów Promieniotwórczych (COP) b. Instytutu Badań Jądrowych (IBJ), będąca w strukturze organizacyjnej instytutu gospodarstwem pomocniczym.

W roku 1970 COP przekształcono w Zakład Unieszkodliwiania Substancji Promieniotwórczych (ZUSP), który następnie włączony został do nowoutworzonego Ośrodka Reaktorów i Produkcji Izotopów (ORiPI) w Instytucie Energii Atomowej (IEA), powstałym w 1983 roku po likwidacji IBJ.

W roku 1988, po wyodrębnieniu się ORiPI z IEA i utworzeniu Ośrodka Badawczo-Rozwojowego Izotopów, ZUSP znalazł się w strukturze Instytutu Energii Atomowej. Decyzją Dyrektora IEA, z dniem 1 stycznia 1994 roku został przekształcony w Zakład Doświadczalny Unieszkodliwiania Odpadów Promieniotwórczych (ZDUOP) z rozszerzoną, w stosunku do innych zakładów instytutu, samodzielnością finansową.

Z dniem 1 stycznia 2002 r. ZDUOP IEA przekształcony został w przedsiębiorstwo państwowe użyteczności publicznej p.n. Zakład Unieszkodliwiania Odpadów Promieniotwórczych.

Więcej o ZUOP i KSOP Różan

Opracowano na podstawie materiałów doc. dr. inż. Andrzeja Strupczewskiego, oraz www.zuop.pl .