Reálne možnosti nakladania s vyhoreným jadrovým palivom a vysokoaktívnymi odpadmi

ÚVOD

Vo všetkých krajinách s jadrovou energetikou je venovaná veľká pozornosť bezpečnému zneškodňovaniu rádioaktívnych odpadov, cieľom ktorého je ochrana obyvateľstva a životného prostredia v súčasnosti i vo veľmi vzdialenej budúcnosti, presahujúcej horizonty štandardného spoločenského a technického plánovania. Časový horizont, počas ktorého sa požaduje takáto ochrana, je v prípade rádionuklidov s dlhým polčasom premeny mnoho tisíc rokov.

Z toho vyplýva etický záväzok, postarať sa o budúce generácie, t.j. aktivity v oblasti nakladania s vysokoaktívnymi odpadmi a vyhoreným jadrovým palivom v súčasnosti viesť takým spôsobom, aby sa v maximálnej miere zachovali voľby (možnosti) užívania a výhod energetických zdrojov i pre budúcnosť.

Takýto záujem o ochranu zdravia a životného prostredia je napĺňaním koncepcie trvalo udržateľného rozvoja. Táto v princípe etická koncepcia, je definovaná ako uspokojovanie súčasných potrieb bez obmedzenia možností budúcich generácií uspokojovať ich vlastné potreby.

Pri nakladaní s rádioaktívnymi odpadmi s potenciálne dlhodobo škodlivým vplyvom na zdravie obyvateľstva sa pozornosť zameriava najmä na dve etické hľadiská. Prvým je dosiahnutie rovnosti medzi generáciami. Každá generácia zanecháva potomstvu dedičstvo pozostávajúce z výhod a bremien, ale aj dnešných rozhodnutí, ktoré môžu vylúčiť voľby alebo otvoriť nové horizonty v budúcnosti. Pri využívaní jadrovej energie a pri nakladaní s rádioaktívnymi odpadmi to znamená, že sa musia podrobne zvažovať výhody získavané v súčasnosti a záväzky, ktoré sa môžu zanechať budúcim generáciám.

Druhým hľadiskom je dosiahnutie rovnosti v rámci generácie pri využívaní zdrojov, ale aj zapojení verejnosti do rozhodovacieho procesu. Z tohto aspektu sú tiež významné úvahy o rovnosti a nestrannosti spoločenstiev (samospráv), ktoré sú posudzované ako dotknuté výstavbou a prevádzkou zariadení, akými sú zariadenia na nakladanie s odpadmi obsahujúcimi rádionuklidy s dlhým polčasom premeny (napr. úložiská alebo sklady).

Zvažovanie týchto dvoch hľadísk viedlo k súboru etických princípov, ktoré by sa mali uplatňovať v stratégiách nakladania s rádioaktívnymi odpadmi:

• pri rozhodovaní o nových projektoch je potrebné zvažovať nakladanie s rádioaktívnymi odpadmi,
  
  
• pôvodcovia odpadov zodpovedajú za vytvorenie zdrojov na nakladanie s odpadom spôsobom, ktorý nezaťaží budúce generácie,
  
  
• s odpadom je potrebné nakladať spôsobom, ktorý zabezpečí akceptovateľnú úroveň ochrany zdravia obyvateľstva, životného prostredia a poskytne budúcim generáciám úroveň bezpečnosti nie nižšiu, aká sa považuje za dostatočnú v súčasnosti,
  
  
• stratégia nakladania s rádioaktívnym odpadom by sa nemala zakladať na predpoklade stabilnej spoločenskej štruktúry v neurčitej a ťažko definovateľnej budúcnosti alebo technologickom pokroku, ale skôr na vytvorení systému s pasívnou bezpečnosťou bez spoliehania sa na aktívnu inštitucionálnu kontrolu budúcich generácií.

Nakladanie s vyhoreným jadrovým palivom musí zabezpečiť ochranu biosféry ekonomicky prijateľným spôsobom bez zanechania nežiaducich dôsledkov a ktorý presvedčí verejnosť o efektívnosti zvolených metód. Vzhľadom na to, že vyhorené jadrové palivo obsahuje rádionuklidy s veľmi dlhým polčasom premeny, je potrebné zabezpečiť ochranu najmenej 100000 na rokov. To je možné zabezpečiť dvomi spôsobmi:

• prirodzeným rozpadom rádioaktívnych prvkov v systéme bariér v dostatočnej hĺbke izolujúcim ich od biosféry – teda v hlbinnom geologickom úložisku,
  
  
• využitím jadrových reakcií, ktoré premenia rádionuklidy s dlhým polčasom rozpadu na rádionuklidy s kratším polčasom premeny.

Takmer vo všetkých krajinách s rozvinutým jadrovým programom prebiehajú programy vývoja hlbinného geologického ukladania i keď v niektorých sa zvažujú tiež alternatívne metódy nakladania s vyhoreným jadrovým palivom a vysokoaktívnymi odpadmi. Bez ohľadu na skutočnosť, ktorá alternatíva sa zvolí na zneškodňovanie vysokoaktívnych odpadov, hlbinné geologické úložisko bude vždy nevyhnutne potrebné. Súčasne s týmto procesom v mnohých krajinách prebieha verejná diskusia o etickej stránke geologického ukladania ako preferovaného spôsobu pasívnej a bezpečnej izolácie a jej vratnosti. Je etické, ak súčasná generácia využíva jadrovú energiu a ukladá (zamýšľa ukladať) vznikajúce odpady spôsobom, o ktorom sa predpokladá, že nebude vyžadovať činnosť následných generácií? Alebo, mali by súčasné generácie zanechať vysokoaktívne odpady a vyhorené jadrové palivo v kontrolovaných skladoch s možnosťou vyberania tak, aby budúce generácie mali všetky možnosti otvorené? 

2 METÓDY NAKLADANIA S VYHORENÝM JADROVÝM PALIVOM A VYSOKOAKTÍVNYMI ODPADMI

Výber metódy nakladania s vyhoreným jadrovým palivom a vysokoaktívnymi odpadmi je politickým rozhodnutím o výbere základných princípov založenom na podrobnom popise možností technických riešení. V niektorých krajinách je výber hlavnej metódy dlhodobý proces, ktorý môže trvať niekoľko desaťročí a je podmienený tiež technickým a vedeckým pokrokom a spoločenským akceptovaním navrhovaného riešenia. Výber metódy nakladania (ukladania) s vyhoreným jadrovým palivom nie je len technickou a ekonomickou otázkou, ale má tiež etický a spoločensko-politický aspekt. Je preto veľmi vhodné, ak sa rozhodnutie o metóde nakladania koná ako posudzovanie vplyvu koncepcie (stratégie) na životné prostredie (v Slovenskej republike podľa Zákona č. 127/1994 Z.z. O posudzovaní vplyvov činnosti na životné prostredie).

Výber metódy nakladania a ukladania vyhoreného jadrového paliva sa skladá z dvoch kľúčových rozhodnutí – výber základných princípov a detailný výber z viacerých technických riešení. Pri výbere metódy nakladania alebo ukladania vyhoreného jadrového paliva je nevyhnutné zodpovedať dve principiálne otázky:

1.  Bude sa alebo nebude vyhorené jadrové palivo prepracovávať?

2.  Bude dlhodobým riešením tzv. stratégia vyčkávania (wait and see strategy)
     spočívajúca v ďalšom skladovaní (t.j. oddialení rozhodnutia) alebo ukladanie v
     geologických formáciách?

Požiadavky ochrany zdravia obyvateľstva a životného prostredia sa môžu splniť len v prípade ukladania alebo dlhodobého skladovania vyhoreného jadrového paliva a vysokoaktívnych odpadov (v prípade Slovenska tiež odpadov neuložiteľných na Republikové úložisko rádioaktívnych odpadov v Mochovciach). Najpodstatnejší a najkritickejší rozdiel medzi týmito voľbami spočíva v záväzku (bremene) budúcich generácií zabezpečovať údržbu a dozor (dohľad) v prípade skladovania. Nerealizovať hlbinné úložisko znamená z hľadiska
bezpečnosti naďalej skladovať vyhorené jadrové palivo a vysokoaktívne odpady v skladoch, ktoré musia byť náležite prevádzkované a dozorované. Ukladanie v hlbinnom úložisku oslobodzuje budúce generácie od takýchto povinností a súčasne umožňuje vratnosť procesu (rozhodnutia) akceptovaním požiadavky na vyberateľnosť odpadov. Tento bod je veľmi dôležitý z aspektu prípadnej zmeny stratégie v budúcnosti (napr. vyhorené jadrové palivo sa prehlási za zdroj energie).

Prepracovanie a transmutačné technológie (vyžadujúce ešte desaťročia výskumu) v žiadnom prípade neeliminujú potrebu dlhodobého skladovania (vyčkávacia stratégia) alebo hlbinného skladovania (konečné zneškodnenie). Môžu ovplyvniť niektoré technické aspekty týchto metód zmenou množstva a vlastností vznikajúcich vysokoaktívnych odpadov. V konečnom dôsledku prepracovanie a transmutácia nepredstavujú plnohodnotné alternatívy. Jednotlivé alternatívy nakladania nie je správne považovať za komplementárne, ale skôr za komplementárne k hlbinnému ukladaniu. V prípade skladovania a prepracovania to platí v plnom rozsahu.

Veľmi často sú pri verejnom prerokovávaní stratégií nakladania s vysokoaktívnymi odpadmi a vyhoreným jadrovým palivom verejnosťou navrhované ďalšie metódy zneškodnenia rádioaktívneho odpadu, ako napr. transport do vesmíru. Táto alternatíva je málo reálna vzhľadom na vysoké potenciálne riziká havárie transportného prostriedku (napr. pri štarte dopravnej rakety). Ďalšou navrhovanou (v minulosti aj zvažovanou) alternatívou je ukladanie do morských sedimentov alebo pod arktický ľad, čo zakazuje Londýnska konvencia z roku 1975 o prevencii znečisťovania morí odpadmi a inými materiálmi. V súčasnosti sa žiadna z uvedených alternatív neskúma ako potenciálne reálna metóda nakladania s vyhoreným jadrovým palivom alebo vysokoaktívnymi odpadmi a preto im v ďalšom texte nevenujeme pozornosť. 

2.1 SKLADOVANIE 

Skladovanie bude z technických dôvodov vždy začlenené do systému nakladania s vyhoreným jadrovým palivom alebo vysokoaktívnymi odpadmi. V priebehu skladovania sa zníži rádioaktivita a produkcia tepla palivových kaziet, čím sa uľahčí ďalšia manipulácia s nimi. V praxi sa využívajú mokré a suché sklady. V mokrých skladoch sa vyhorené jadrové palivo skladuje v bazénoch a radiačné tienenie a odvod tepla zabezpečuje voda. V suchých skladoch sa palivo dochladzuje cirkulujúcim vzduchom. Suché sklady vyžadujú menej údržby ako mokré. Rozličné krajiny volili metódu skladovania, ktorá najlepšie zodpovedala národnému systému nakladania s vyhoreným jadrovým palivom. Pokiaľ sa zabezpečí efektívny dozor, skladovanie predstavuje veľmi malé riziko pre životné prostredie a obyvateľstvo. Ak by z nejakých dôvodov zlyhala kontrola a dohľad, zvyšuje sa pravdepodobnosť udalostí, ktoré môžu viesť k vážnym následkom, napr. v dôsledku straty chladiva, porušenia bariér alebo zneužitia rádioaktívnych materiálov.

V princípe môže skladovanie za primeraného udržiavania a dozoru pokračovať do nekonečna. Zabezpečiť ochranu skladovacích zariadení počas tisícročí nie je však možné (nie je reálne predpokladať stabilitu spoločenských štruktúr v časovom horizonte tisícročí), preto sú potrebné také formy dlhodobých riešení, ktoré nahradia skladovanie s dozorom. Skladovanie by sa malo skôr považovať za spôsob udržiavania vyhoreného jadrového paliva v kontrolovaných podmienkach pred konečným rozhodnutím o metóde ukladania. Z dlhodobého hľadiska by skladovanie znamenalo prenechanie zodpovednosti za rádioaktívne odpady na budúce generácie a spoliehať sa, že zabezpečia (alebo udržia) finančné zdroje a technické možnosti na nevyhnutné preskladňovanie, budovanie nových skladov a inštitucionálnu kontrolu, čo je v rozpore s etickými princípmi nakladania. Nie je reálne predpokladať vyššiu životnosť skladovacích zariadení ako 100 rokov.

2.2 PREPRACOVANIE A RECYKLÁCIA

Vyhorené jadrové palivo obsahuje ešte pomerne veľké množstvo využiteľnej energie. Prepracovateľské závody v princípe využívajú nasledovnú technológiu: Vyhorené jadrové palivo sa fragmentuje na malé kúsky a rozpúšťa sa v silnej kyseline. Potom sa chemickými postupmi vo viacerých krokoch separuje urán a plutónium od štiepnych produktov a iných transuránov. Urán a plutónium sa po prečistení a chemickej úprave môže opäť využiť ako surovina pre výrobu čerstvého paliva. Plutónium sa pridáva do MOX paliva, ktoré pozostáva zo zmesi oxidu uraničitého a plutoničitého. Potreba prírodného uránu na výrobu čerstvého paliva sa zníži o 20 – 30 %. Podobne požiadavka na obohatenie sa zníži o 25 %. MOX palivo je možné využiť v ľahkovodných reaktoroch v 2 , prípadne 3 cykloch (u reaktorov VVER 440 sa táto možnosť zatiaľ nevyužíva). Potom má už plutónium nevhodné izotopové zloženie, znižujúce bezpečnostné charakteristiky reaktora. Plutónium je však možné efektívnejšie využiť v tzv. rýchlych množivých reaktoroch (Francúzsko – Phenix a Superphenix, Japonsko – Monju, Kazachstan – BN-350, Ruská federácia – BN-600, USA - EBR2, Veľká Británia – PFR). Kvapalný vysokoaktívny odpad z prepracovania (štiepne produkty a transurány) sa spracovávajú vitrifikáciou (spevňovaním do sklenej hmoty). Vitrifikovaný odpad je vysokoaktívny, produkuje teplo a preto sa musí pred ukladaním v hlbinnom úložisku skladovať, aby sa rádioaktivita a tvorba tepla znížili na prijateľnú úroveň, umožňujúcu bezpečnú manipuláciu. Systém nakladania s vyhoreným jadrovým palivom v prípade prepracovania pozostáva zo skladovania, prepracovania, opätovného využitia plutónia a uránu, spracovania kvapalných vysokoaktívnych odpadov vitrifikáciou, skladovania a ukladania podobným spôsobom, ako pri vyhorenom jadrovom palive bez prepracovania.

Prepracovanie ovplyvňuje množstvo a zloženie odpadov, ale vôbec nie je významné z aspektu, ako nakladať s odpadom z dlhodobého hľadiska (otázka skladovania a/alebo ukladania vzniknutých vysokoaktívnych odpadov zostáva stále neriešená). Nakoľko náklady na realizáciu hlbinného úložiska sú zo 70% fixné (náklady na výskum, vývoj, výber lokality a pod.) a nezávisia od množstva ukladaných rádioaktívnych odpadov, úspora nákladov na realizáciu úložiska je veľmi otázna. Náklady budú skôr vyššie vzhľadom na finančnú náročnosť prepracovania. Prepracovanie však môže ovplyvniť niektoré technické aspekty skladovania a ukladania zmenou množstva a vlastností vznikajúcich vysokoaktívnych odpadov (napr. zníženie aspektu dlhodobosti úložiska, požiadaviek na životnosť bariér a teda tiež zníženie neurčitostí pri preukazovaní bezpečnosti úložiska). Na druhej strane veľmi veľa manipulačných krokov pri prepracovaní zvyšuje radiačnú dávku pre personál a riziko úniku rádioaktivity do životného prostredia. Pozornosť treba tiež venovať riziku šírenia a zneužitia štiepnych materiálov. Argumentom proti prepracovaniu v súčasnosti je tiež jeho vysoká cena v porovnaní s cenou uránu z ťažby.

2.3 TRANSMUTÁCIA

Za formu prepracovania vyhoreného jadrového paliva môžeme považovať aj transmutáciu, ktorá sa zaoberá premenou rádionuklidov s dlhým polčasom premeny na rádionuklidy s kratším polčasom. Táto premena sa dosiahne intenzívnym ostreľovaním rádionuklidov s dlhým polčasom premeny neutrónmi. Nevyhnutnou podmienkou efektívnosti transmutácie je separácia rádionuklidov (podobne ako pri prepracovaní vyhoreného jadrového paliva. Je nevyhnutné oddeliť nielen urán a plutónium, ale tiež tzv. minoritné aktinoidy (neptúnium, amerícium a curium) a niektoré ďalšie štiepne prvky alebo skupiny prvkov s podobnými radiačnými a chemickými vlastnosťami.

Postupnosť krokov pri transmutácii je nasledovná:

• separácia rádionuklidov s dlhým polčasom premeny z vysokoaktívnych odpadov z prepracovania,
  
  
• vitrifikácia kvapalných vysokoaktívnych odpadov obsahujúcich rádionuklidy s kratším polčasom premeny,
  
  
• výroba transmutačného paliva z rádionuklidov s dlhým polčasom premeny,
  
  
• ožiarenie paliva v rýchlom reaktore alebo v reaktore s urýchľovačom.

Celý proces je potrebné niekoľkokrát zopakovať. Transmutácia plutónia a minoritných aktinoidov zníži potenciálnu rádiotoxicitu vysokoaktívnych odpadov, ale len málo ovplyvní rýchlosť uvoľňovania rádioaktivity do životného prostredia lebo jej hlavným faktorom je veľmi nízka rozpustnosť aktinoidov. Vysokoaktívny odpad a iné rádionuklidy s dlhým polčasom premeny sa musia spracovať postupom analogickým ako pri prepracovávaní vyhoreného jadrového paliva. Z tohto pohľadu transmutácia predstavuje tiež len parciálne riešenie problému, pričom vyžaduje ešte niekoľko desaťročí vývoja, aby sa stala priemyselne dostupnou technológiou. Transmutácia podobne ako prepracovanie nemôže podstatným spôsobom zmeniť potrebu hlbinného geologického ukladania alebo jeho riziká, ale môže významným spôsobom zvýšiť náklady. Ročne vynakladané prostriedky na výskum transmutácie v jednotlivých krajinách (napr. v USA, Japonsku, vo Švajčiarsku (CERNe)) dosahujú rádovo desiatky miliónov US dolárov.

2.4 HLBINNÉ GEOLOGICKÉ UKLADANIE

V súčasnosti prevláda v odborných kruhoch na medzinárodnej úrovni názorová zhoda na vhodnosť zneškodňovania rádioaktívnych odpadov obsahujúcich rádionuklidy s dlhým polčasom premeny a vyhoreného jadrového paliva ukladaním v stabilných hlbinných geologických formáciách. Takmer vo všetkých krajinách s jadrovou energetikou prebiehajú národné programy vývoja hlbinných úložísk pre vyhorené jadrového paliva a vysokoaktívne odpady, ako nevyhnutné a realizovateľné technológie riešenia jej zadnej časti. A to aj napriek tomu, že niektoré krajiny oddialili implementáciu úložísk alebo súčasne zvažujú ďalšie alternatívy.

Princíp hlbinného geologického ukladanie spočíva v tom, že vysokoaktívne odpady sa umiestnia po období skladovania do inžinierskeho diela vybudovaného vo veľkej hĺbke v stabilnom geologickom prostredí. Geologické ukladanie je vhodné pre vyhorené jadrové palivo (priame ukladanie), ako aj pre vysokoaktívne odpady vznikajúce pri prepracovaní paliva a ostatné rádioaktívne odpady z prevádzky a vyraďovania jadrových elektrární, neprijateľné pre iné typy úložísk.

Je možné identifikovať päť principiálnych dôvodov, prečo sa geologické ukladanie vysokoaktívnych odpadov a vyhoreného jadrového paliva vyvinulo do metódy zneškodňovania preferovanej prakticky v každej krajine s jadrovým energetickým programom:

1.  Je to ucelený systém ukladania bez požiadaviek na ďalšie činnosti budúcich
     generácií zaisťujúce jeho bezpečnosť.

2.  Rádioaktívne odpady v hlbinnom geologickom úložisku nepredstavujú riziko.
     Vzhľadom na hĺbku úložiska je eliminovaná možnosť narušenia ľudským
     zásahom a výberom vhodnej lokality sa pravdepodobnosť narušenia ešte viac
     znižuje.

3.  Flexibilita a vhodnosť geologického ukladania je daná rozmanitosťou
     geologických prostredí vhodných pre ukladanie (soľné dómy, sedimentárne,
     kryštalické a metamorfované horniny).

4.  Úložisko je prakticky demonštrovateľné a realizovateľné technológiami
     používanými v banskom priemysle a stavebníctve.

5.  Hlbinné úložisko je možné navrhnúť spôsobom, ktorý umožní vyberateľnosť
     odpadov počas prevádzkovej fázy alebo aj určitú dobu po uzatvorení a tak
     eliminovať etický problém, spočívajúci v prijímaní nevratných rozhodnutí, napr.
     pre prípad, že priamo ukladané vyhorené palivo by mohlo v budúcnosti
     predstavovať energetický zdroj. Teda počas prevádzkovej fázy by úložisko
     plnilo funkciu skladu.

Izoláciu odpadov od biosféry a vysoký stupeň bezpečnosti zabezpečuje v hlbinnom geologickom úložisku systém viacnásobných inžinierskych a prírodných bariér. Tento multibariérový prístup izolácie odpadov pozostáva zo:

• zapuzdrenia vyhoreného jadrového paliva alebo upravených vysokoaktívnych odpadov do kovových alebo betónových kontajnerov odolných voči korózii,
  
  
• umiestnenia kontajnerov s vyhoreným jadrovým palivom alebo vysokoaktívnymi odpadmi do podzemných priestorov (ukladacích vrtov alebo galérií),
  
  
• vyplnenia voľného priestoru materiálmi dlhodobo zabezpečujúcimi redukčné a zásadité prostredie, znižujúce rozpustnosť kľúčových rádionuklidov,
  
  
• hostiteľského geologického prostredia - principiálnej bariéry zabezpečujúcej integritu banského diela a systému inžinierskych bariér, spomaľujúceho transport rádionuklidov v podzemnej vode a izolujúceho rádioaktívny odpad od biosféry.

Geologické hlbinné ukladanie je v princípe pasívne a trvalé, bez požiadaviek na ďalšiu činnosť alebo inštitucionálnu kontrolu budúcich generácií. Riziko neúmyselného narušenia úložiska činnosťou ľudí v budúcnosti je akceptovateľne nízke v dôsledku starostlivého výberu lokality, ktorý sa dôsledne vyhýba oblastiam s výskytom nerastných surovín, zdrojov podzemných vôd a geotermálnej energie. Toto riziko sa tiež významne znižuje reálnym predpokladom, že ak sa bude spoločnosť vyvíjať stabilným spôsobom, záznamy o lokalite a rutinný dozor sa budú udržiavať dlhú dobu po uzatvorení úložiska.

Cieľom výberu lokality pre hlbinné geologické úložisko pre ukladanie vyhoreného jadrového paliva a vysokoaktívneho odpadu je preukázať, že vybrané geologické prostredie na danej lokalite spolu s technickým riešením úložiska a obalového súboru (kontajner s vyhoreným jadrovým palivom alebo vysokoaktívnym odpadom) svojimi vlastnosťami zabezpečia dokonalú izoláciu rádionuklidov od životného prostredia (biosféry) na požadované obdobie (zvyčajne 10000 rokov).

Výber lokality pre hlbinné geologické úložisko je odborne, technicky, časovo a finančne náročný proces. Najvhodnejším geologickým prostredím pre výstavbu úložiska sú plošne a hĺbkovo dostatočne rozsiahle masívy málo priepustných a neporušených hornín. V podmienkach Slovenskej republiky pripadajú do úvahy granitoidné horniny (žuly) a jemnozrnné sedimentárne horniny (íly, ílovce). Jedinú preferovanú lokalitu navrhujú v Nemecku (soľné formácie v Gorlebene), USA (tufy v Yucca Mountain), Belgicku (íly v Mole) a Veľkej Británií (kryštalické horniny v Sellafielde). Krajiny ako Švédsko, Fínsko, Francúzsko a Švajčiarsko si ponechávajú alternatívu viac ako jednej lokality, prípadne aj geologického prostredia. V niektorých krajinách sa vyvíja generický návrh úložiska zatiaľ bez väzby na špecifickú lokalitu (Kanada) prípadne i na horninové prostredie (Japonsko).

Lokalita musí spĺňať požiadavky seizmickej stability (územie s predpovedateľnou seizmickou záťažou) a požiadavky kladené na dlhodobú stabilitu územia (vertikálne pohybové tendencie zemskej kôry). Geologická stavba lokality má byť čo najjednoduchšia, bez prítomnosti tektonických zlomov a s priaznivými hydrogeologickými pomermi (nepriepustné horniny). V lokalite a jej blízkosti nesmú byť prítomné nerastné suroviny a potenciálne zdroje geotermálnej energie, aby sa vylúčila možnosť neúmyselného narušenia úložiska v dôsledku ich využívania v budúcnosti. Z výberu lokality sú vylúčené národné parky a prírodné rezervácie.

Okrem geologických, technických a bezpečnostných hľadísk sa pri výbere lokality uplatňujú aj environmentálne, sociálne a ekonomické aspekty. Potenciálne pozitívne vplyvy výstavby a prevádzky úložiska (vznik pracovných príležitostí, podpora a rozvoj miestnej infraštruktúry a 
pod.), ako aj potenciálne nepriaznivé (zvýšená intenzita dopravy, hluk alebo nakladanie s vyrúbanou horninou) je potrebné pozorne zvážiť a eliminovať.

Hlbinné úložiská je možné navrhnúť pre každé geologické prostredie rozličným spôsobom bez zníženia bezpečnostných kritérií. Napríklad, odpad sa môže ukladať do vrtov, tunelov, veľmi hlbokých vrtov alebo galérií. Ďalšie alternatívy spočívajú v spôsobe zapuzdrenia odpadu, výbere materiálu a návrhu ukladacieho kontajnera, materiálov inžinierskych bariér a pod.

Čo sa týka návrhu samotného úložiska tiež existujú principiálne rozdiely spočívajúce vo funkčnosti individuálnych bariér. Tak napr. švédsky a fínsky koncept kladie ťažisko na dlhú životnosť medeného kontajnera (až 100 000 rokov), kanadský na veľmi kvalitnú kryštalickú horninu a švajčiarsky na stabilnú geochémiu poľa blízkych interakcií (tvorené uloženým odpadom, inžinierskymi bariérami a tou časťou hostiteľského prostredia, ktorá môže byť ovplyvnená prítomnosťou uložených odpadov).

Z mnohých návrhov úložísk a vykonaných bezpečnostných rozborov vyplýva, že:

• rozličné kombinácie inžinierskych a prírodných bariér sú schopné zabezpečiť vysokú a rovnakú úroveň bezpečnosti úložiska a splniť náročné bezpečnostné požiadavky,
  
  
• neexistuje najbezpečnejšia (najvýhodnejšia) voľba konkrétnej zložky systému vrátane horninového prostredia alebo lokality,
  
  
• najdôležitejšou požiadavkou je robustný návrh systému a robustné bezpečnostné analýzy, zaručujúce dosiahnutie požadovanej úrovne bezpečnosti,
  
  
• rastúci význam inžinierskych bariér je reakciou na rastúce obavy z ťažkostí pri charakterizácii zložitých geologických systémov a ich odraze pri analýzach bezpečnosti úložísk.

Výhody a nevýhody jednotlivých metód nakladania s vysokoaktívnymi odpadmi a vyhoreným jadrovým palivom sú prehľadne uvedené v Tab.1.

2.5.1. MEDZINÁRODNÉ ÚLOŽISKÁ

Jadrové elektrárne prevádzkuje 31 krajín sveta, v 2 sú vo výstavbe a v ďalších 2 sú odstavené. Je ťažké si predstaviť situáciu, že v 35 krajinách (za predpokladu, že žiadne ďalšie sa nerozhodnú pre jadrovú energetiku) budú realizovať hlbinné geologické úložisko pre vyhorené jadrové palivo a (alebo) pre vysokoaktívne odpady z prepracovania vyhoreného paliva. V USA predpokladajú jedno alebo dve úložiská pre vysokoaktívne odpady a vyhorené jadrové palivo. V Európe, ktorá je rozlohou zrovnateľná, 18 krajín potrebuje úložisko. Ekonomické analýzy a geologické požiadavky naznačujú, že by mohli postačovať dve alebo tri úložiská.

Spoločne zdieľané úložiská sú atraktívne najmä z ekonomického hľadiska. Náklady súvisiace s vývojom, výstavbou, prevádzkou a uzatvorením hlbinného geologického úložiská dosahujú miliardy USD. Veľká časť nákladov je fixná a nezávislá od inventáru rádioaktívnych odpadov a vyhoreného jadrového paliva. Spojeným úsilím malých krajín alebo akceptovaním odpadov z cudzích zdrojov v prípade veľkého programu ukladania by sa mohla dosiahnuť významná úspora prostriedkov.

Perspektíva politicky prijateľného a ekonomicky výhodnejšieho medzinárodného riešenia ukladania v zahraničí však neznamená automaticky koniec podpory národným programom vývoja hlbinných úložísk. Národné programy vývoja hlbinných úložísk budú veľmi dlho pokračovať súčasne s prípadným programom vývoja medzinárodného úložiska, s ktorým sa budú vzájomne podporovať.

V súčasnosti hlavnou pohnútkou záujmu o ukladanie v zahraničí sa javí eliminácia národných spoločenských a politických problémov súvisiacich s výberom lokality pre úložisko. Toto jednostranné hľadisko problému nie je konzistentné s myšlienkou medzinárodných riešení. Krajiny zaujímajúce sa o spoločné projekty by nemali apriori očakávať, že budú vylúčené z výberu potenciálnych hostiteľských lokalít. 

Pravdepodobnosť úspechu programu medzinárodného úložiska bude závisieť od mnohých vzájomne sa ovplyvňujúcich faktorov, ako napr. akceptovanie verejnosťou, politické akceptovanie, schopnosť demonštrovať bezpečnosť a prekonávanie právnych prekážok. Je zrejmé, že ekonomické výhody medzinárodného riešenia ukladania odpadov budú narážať na negatívne postoje odporcov programov a potenciálnych hostiteľských komunít založené na tzv. NIMBY syndróme (Not In My BackYard - doslovný preklad nie na mojom dvore). Tento syndróm je známy najmä v bohatších krajinách s vyšším životným štandardom. Pochopiteľne je ťažké očakávať akceptovanie medzinárodných riešení najmä v hostiteľských krajinách, ale možnosť medzinárodného riešenia nakladania s vysoaktívnymi odpadmi a vyhoreným jadrovým palivom by mala zostať otvorená a pozorne zvažovaná.

3 POROVNANIE SKLADOVANIA A HLBINNÉHO GEOLOGICKÉHO UKLADANIA VYHORENÉHO JADROVÉHO PALIVA A VYSOKOAKTÍVNYCH ODPADOV

V prospech stratégie skladovania s dozorom hovoria viaceré technické a etické argumenty, ako napr. možnosť ďalšieho výskumu a vývoja, vylepšenie možností konečného riešenia a dostatok finančných prostriedkov.

Najvýznamnejším nedostatkom stratégie skladovania je predpoklad stability spoločenských štruktúr v budúcnosti a schopnosti udržiavať požadovanú bezpečnosť a spoločenský dozor. Spoločnosť sa vyznačuje prirodzenou tendenciou zvykať si na existenciu a blízkosť skladovacích zariadení a postupne ignorovať sprievodné riziká. Tieto riziká sa môžu časom zvyšovať v dôsledku absencie primeraného dozoru a údržby. Bolo zaznamenaných niekoľko prípadov, keď stratégia vyčkávania zapríčinila vážne ekologické problémy. V konečnom dôsledku môže znamenať prenechanie zodpovednosti za nakladanie s vysokoaktívnymi odpadmi a vyhoreným jadrovým palivom budúcim generáciám.

Skladovanie nemá žiadny podstatný pozitívny vplyv na životné prostredie. Môže sa skôr považovať za prechodné riešenie v období rozhodovania o stratégii definitívneho riešenia. Záujem o podmienky skladovania, ako aj o udržiavanie skladov môžu časom viesť k spoločenským konfliktom.

Ak jediným cieľom je oddialiť dlhodobé riešenie, potom jedinou skutočnou alternatívou je skladovanie s dozorom na neurčitú dobu, bez ohľadu na to, či sa vyhorené palivo bude alebo nebude prepracovávať.

Ak porovnávame vplyv rôznych možností nakladania s vyhoreným jadrovým palivom a vysokoaktívnymi odpadmi na životné prostredie, treba poznamenať, že rozsah vplyvu na životné prostredie silne závisí tiež od zvažovanej špecifickej lokality. Štúdia Európskej komisie o procese posudzovania vplyvov hlbinných geologických úložísk a skladov rádioaktívnych odpadov zvažuje tri rozličné alternatívy:

• dlhodobé skladovanie na povrchu alebo pod povrchom,
  
  
• hlbinné geologické ukladanie bez možnosti vyberania odpadov,
  
  
• hlbinné geologické ukladanie s možnosťou vyberania odpadov.

Ak sa vykonajú bezpečnostné analýzy, spĺňajúce všetky národné a medzinárodné kritériá a požiadavky dozorných orgánov, ich najpravdepodobnejším výsledkom bude, že umiestnenie odpadu v hlbinnom geologickom úložisku bez úmyslu odpad v budúcnosti vyberať bude minimalizovať radiačnú dávku pracovníkov vyplývajúcu z požiadavky na kontinuálny dozor a monitorovanie.

Za predpokladu normálnej evolúcie hlbinné geologické úložisko bude z uvedených alternatív inherentne poskytovať najvyššiu úroveň radiačnej ochrany obyvateľstva. Povrchové alebo podpovrchové sklady sú zraniteľnejšie, najmä v prípade nižšej stability spoločnosti v budúcnosti alebo ak by spoločnosť nedisponovala požadovanou technickou úrovňou.

Úroveň ochrany poskytovaná hlbinným zariadením umožňujúcim vyberateľnosť odpadu je nižšia ako zariadenia, ktoré bolo po ukončení ukladania utesnené a uzatvorené. Pretrvávajúca dosažiteľnosť odpadu nevyhnutne znamená, že niektoré bariéry zabezpečujúce dlhodobú ochranu, sa inštalujú podstatne neskôr (pri uzatváraní) ako pri alternatíve bez vyberania. Za týchto okolností dlhodobá funkčnosť systému úložiska bude závisieť od budúcich generácií a ich technologických možností vložiť adekvátne bariéry.

Problém hlbinné ukladanie versus skladovanie na neobmedzenú dobu nevyhnutne vyvoláva otázku, či je stabilnejšia geologická alebo spoločenská štruktúra a čo má predikovateľnejšie vlastnosti. Porovnanie výhod a nevýhod podľa etických, environmentálnych a technologických hľadísk, tak ako ich uvádza fínska hodnotiaca správa o vplyve hlbinného úložiska na životné prostredie, je uvedené v Tab. 2.

4 ZÁVER

Komisia pre rádioaktívne odpady pôsobiaca pri NEA OECD (Nuclear Energy Agency), vyjadrila názor, že hlbinné geologické ukladanie s pasívnym systémom inžinierskych a prírodných bariér je realizovateľný prístup, ktorý môže zabezpečiť adekvátnu bezpečnosť a môže eventuálne nahradiť sklady vyžadujúce kontinuálne udržiavanie a spoločenský dozor. V súčasnosti prevláda medzinárodný konsenzus o technických hodnotách ukladania rádioaktívnych odpadov obsahujúcich rádionuklidy s dlhým polčasom premeny do hlbokých a stabilných geologických formácií. Táto stratégia zabezpečí prostredníctvom multibariérového systému izoláciu odpadov od biosféry na extrémne dlhé obdobie tak, že reziduálna aktivita, ktorá dosiahne biosféru po mnoho tisíc rokoch, bude na úrovni zrovnateľnej s prirodzeným pozadím a že riziko neúmyselného narušenia bude akceptovateľne nízke. Takéto riešenie ukladania je v svojom základe pasívne a permanentné, bez požiadaviek na ďalšie zásahy alebo inštitucionálnu kontrolu, hoci je reálny predpoklad sa môže predpokladať, že ak sa bude spoločnosť vyvíjať stabilným spôsobom, budú sa záznamy o lokalitye a rutinný dozor udržiavať veľa rokov.

Dôvera v realizovateľnosť bezpečného hlbinného geologického úložiska je podložená:

• vývojom detailných konceptov úložísk v mnohých krajinách,
  
  
• prehĺbením poznatkov o procesoch ovplyvňujúcich bezpečnosť úložiska ako dôsledok pokroku pri charakterizácií lokalít, výskumom a vývojom technológií potrebných pre realizáciu úložiska,
  
  
• demonštrovaním bezpečnosti konceptov úložísk aplikáciou prísnych metód hodnotenia bezpečnosti,
  
  
• nezávislým posudzovaním hodnotení národnými a medzinárodnými skupinami expertov,
  
  
• vývojom a demonštrovaním technológií navrhnutých pre implementáciu hlbinných geologických úložísk.

V súčasnosti nie je v prevádzke hlbinné geologické úložisko vysokoaktívnych odpadov a vyhoreného jadrového paliva. Dobrými prevádzkovými skúsenosťami sa však vyznačujú geologické úložiská nízko a stredneaktívnych odpadov vo Forsmarku (Švédsko), Olkiluote a Loviise (Fínsko) a Konrad (SRN). V marci 1999 zahájilo prevádzku hlbinné geologické úložisko v soľnej formácii pre rádioaktívne odpady z obranného priemyslu obsahujúce dlhožijúce rádionuklidy WIPP pri Carlsbade v USA (charakterom problému analogické úložisku vysokoaktívnych odpadov). Doterajšie prevádzkové skúsenosti sú tiež pozitívne. Vo Fínsku ako v prvej krajine na svete získala Posiva (organizácia zodpovedná za realizáciu hlbinného úložiska) súhlas miestnej samosprávy a neskôr finskej vlády na realizáciu hlbinného geologického úložiska pre vyhorené jadrové palivo (lokalita Olkiluoto). Preukazovanie vhodnosti kandidátskej lokality v Yucca Mountain (USA) bol zakončený sériou verejných prerokovaní počas posudzovania vplyvov na životné prostredia (EIA). V súčasnosti prebieha záverečná fáza schválenia lokality kongresom USA po odporúčaní prezidenta USA schváliť túto lokalitu pre realizáciu hlbinného úložiska. 

Optimistické predpovede o blízkej realizácii výstavby hlbinných úložísk z nedávnej minulosti sa nenaplnili. Dôvodom neboli technické a vedecké problémy, ale skôr nízka spoločenská podpora programov ukladania. Realizácia hlbinného úložiska nie je možná bez podpory a všeobecného súhlasu verejnosti. Nevyhnutnou súčasťou programov vývoja hlbinného úložiska je zapojenie verejnosti, a to od výberu preferovanej metódy zneškodňovania rádioaktívnych odpadov, až po výber spoločensky a environmentálne najprijateľnejšieho riešenia, ktoré nebude predstavovať bremeno pre budúce generácie.

Tento veľký problém modernej civilizácie, ale súčasne aj veľkú výzvu, je možné úspešne riešiť len v atmosfére otvorených informácií, úzkeho kontaktu verejnosti s jadrovou komunitou a skutočného vplyvu verejnosti a spoločenskej kontroly na spôsob konečného zneškodnenia vyhoreného jadrového paliva a vysokoaktívnych odpadov. Nikdy v histórii neriešilo ľudstvo problém zaistenia bezpečnosti na desaťtisíce rokov. Je to program, ktorého sa zúčastní niekoľko generácií vedeckých a technických pracovníkov, ale aj najširšej verejnosti.

Tabuľka 1 
Výhody a nevýhody rozličných metód nakladania s vyhoreným jadrovým palivom a vysokoaktívnymi odpadmi

Tabuľka 2 
Porovnanie najdôležitejších aspektov hlbinného geologického ukladania a skladovania vyhoreného jadrového paliva a vysokoaktívnych odpadov

Späť na obsah čísla