Ar žinai, kad mokslas be galo įdomus: radioaktyviosios atliekos ir jų saugyklos

Ar žinai, kad mokslas be galo įdomus: radioaktyviosios atliekos ir jų saugyklos


Branduolinė energija – neįtikėtina technologija, tačiau kur dėti radioaktyviąsias atliekas, kurių keliamas pavojus bus ilgaamžiškesnis už žmonių rūšį?


Į tokį klausimą būtina atsakyti. Dažniausiai naudojamas branduolinis kuras – radioaktyvaus sodrinto urano tabletės. Natūralioje urano rūdoje urano-235 izotopo yra mažiau nei procentas, tačiau urano tabletės – nedideli, maždaug centimetro ilgio ir skersmens cilindrai – būna prisodrintos, tad jose uranas-235 sudaro maždaug 3 atomus iš 100. Viena tokia tabletė išlaisvina tiek energijos, kiek tona sudegintų akmens anglių. Dažniausiai branduolinėse jėgainėse tabletės sukraunamos į vadinamuosius kuro strypus, kurių apvalkalai gaminami iš metalo cirkonio lydinio.


Šie kuro strypai sujungiami į kuro elementus, kad pagreitintų radioaktyvųjį skilimą vykstant grandininei reakcijai, kurios metu išspinduliuojama šiluma. Atominėse elektrinėse kuro elementai panardinami vandenyje. Jam kaistant susidaro garai, kurie suka turbinas ir generuoja elektros energiją neišskirdami jokio anglies dioksido, atsakingo už šiltnamio efektą ir klimato kaitą.

REKLAMA


Branduolinės energijos galios paslaptis ir pavojus įrašytas pačiame pavadinime. Atomo šerdyje esančio branduolio stabilumą lemia fizikos dėsniai. Viskas priklauso nuo jame esančių protonų ir neutronų skaičiaus. Pavyzdžiui, tam tikros atmainos urano branduolys dėl savo protonų ir neutronų skaičiaus lengvai suyra, t. y. skyla. Tai reiškia, kad dalis branduolio išspinduliuojama radiacijos (jonizuojančiosios spinduliuotės) pavidalu, tuo metu išlaisvinant energiją.


Glaudžiai sujungus keletą urano kuro strypų, iš vieno jų pasklidusi jonizuojančioji spinduliuotė paskatina gretimo strypo urano branduolių skilimą. Tai gali sužadinti kito branduolio skilimą, o pastarasis – dar kito. Branduolinės jėgainės specialiai pritaikytos užtikrinti, kad ši grandininė reakcija vyktų saugiai.


Ilgainiui kuro strypai išlaisvina vis mažiau energijos, todėl juos tenka pakeisti kitais. Tačiau jie vis dar būna labai karšti, o neatsargiai elgiantis gali būti ir pražūtingi. Šūsnis neekranuotų kuro strypų vis dar išspinduliuotų pakankamai radioaktyvios energijos, kad žmones pražudytų per kelias valandas.

REKLAMA


Gamtoje yra daugybė radioaktyviųjų medžiagų, kurių nedideli kiekiai saugūs, tačiau didesni gali būti pavojingi. Radioaktyvaus urano spinduliuotė gali pažeisti mūsų DNR ir sunaikinti ląsteles. Todėl branduoliniuose reaktoriuose naudojamas radioaktyviąsias medžiagas liečia ne žmonių rankos, o kranai. Jie skirti ištraukti kuro strypus iš reaktoriaus, panardinti juos vandenyje ar kitame ekranavimo skystyje. Šios atliekos įprastai baseine laikomos kelerius metus, nuolat papildant vandens kiekį, kurį išgarina nuo strypų sklindanti šiluma. Pasaulyje yra daugiau kaip 250 tūkst. tonų saugoti būtinų didelio radioaktyvumo branduolinių atliekų, o net virš 90 tūkst. jų sukaupta JAV. Kasmet šį kiekį papildome maždaug 12 tūkst. tonų.


Panaudotuose kuro strypuose esantis uranas-235 gali būti ne tik pavojingas, bet ir naudingas. Kai kuriuose atliekų tvarkymo įrenginiuose jie perdirbami, pašalinant likusį uraną-235 ir jį panaudojant naujiems kuro strypams. Tačiau dalis didelio radioaktyvumo atliekų lieka net ir po šio proceso. Dažniausiai visos galutinės atliekos atsiduria konteineriuose, o jie palaidojami po žeme.


Saugiai palaidotų atliekų keliamas pavojus iš pradžių mažėja gana sparčiai. Vos iš reaktoriaus ištrauktų strypų radioaktyvumas ir kaitra būna maždaug 100 kartų didesni nei praėjus 50 metų. Nepaisant to, kad didelio radioaktyvumo atliekos taptų išties nepavojingos, turi praeiti dar daugybė laiko. „Onkalo“ panaudoto branduolinio kuro atliekynas prognozuoja, kad tai užtruks 100 tūkstančių metų. Galime palygint: seniausia piramidė yra vos 4600 m. amžiaus. Tai tėra viena iš daugybės priežasčių, kaip ir kodėl branduolinė energija pakeitė mūsų gyvenimą bei mąstymą.



Kas norėtų jas priglausti?


Ar žinai, kad mokslas be galo įdomus: radioaktyviosios atliekos ir jų saugyklos


Esminis klausimas, ką daryti su branduolinėmis atliekomis, iškilo 1942 m. gruodžio 2 dieną, kai branduolinius ginklus kūrę mokslininkai skvošo salėje po Čikagos (JAV) universiteto stadiono tribūnomis pagamino pirmąjį branduolinį reaktorių. Nuo 1955 m. JAV mokslininkai ėmė rekomenduoti jas saugoti užkastas po žeme. Tačiau kur? Pirmoji teritorija JAV didelio radioaktyvumo atliekoms laikyti pasirinkta Lajonso mieste (Kanzase), tačiau 8-ajame deš. pasiūlymas buvo atmestas.


9-ajame deš. JAV nusprendė atliekas užkasti Nevados Juko kalno teritorijoje, tačiau 2009 m. atmestas ir šis projektas. Tad dalis radioaktyviųjų atliekų buvo skandinamos vandenyne, tačiau 8-ajame deš. tokia praktika tapo retesnė, o 1993 m. jos atsisakyta visiškai. Kadangi dauguma radioaktyviųjų atliekų vis dar turi vertingo radioaktyvaus urano, neretai jos ne palaidojamos, o perdirbamos.


Čia saugomos vienos radioaktyviausių atliekų pasaulyje:


• „Waste Isolation Pilot Plant“, Karlsbadas, JAV
• „El Cabril“, Ispanija
• „Onkalo“, Olkiluoto sala, Suomija
• „Konrad“ kasykla,
• Zalcgiteris, Vokietija
• „Rokkashomura“, Japonija


Kas šiandien vyksta Ignalinos atominėje elektrinėje?


Ar žinai, kad mokslas be galo įdomus: radioaktyviosios atliekos ir jų saugyklos


Mums padės susigaudyti jos specialistai.


– Kuo išskirtinis radioaktyviųjų atliekų tvarkymas Ignalinos atominėje elektrinėje, palyginti su kitomis šalimis?

– Ignalinos AE, kaip ir bet kokio kito branduolinės energetikos objekto, eksploatacijos nutraukimas iš esmės yra atliekų tvarkymo veikla – nusprendus, kad jis nebebus naudojamas, ir galutinai jį sustabdžius, toks objektas tampa „atlieka“, kurią būtina tinkamai sutvarkyti. Ignalinos AE atvejis yra išskirtinis dar ir tuo, kad ne tik išmontuojami du energijos blokai ir tvarkomos susidarančios radioaktyviosios atliekos, bet ir nutraukiamas jų saugyklų eksploatavimas, tad visa, kas ten sukaupta, taip pat turi būti iš ten paimta ir tinkamai sutvarkyta.


Esame pirmieji, įgyvendinantys unikalų projektą – Ignalinos atominės elektrinės su dviem RBMK-1500 tipo reaktoriais eksploatavimo nutraukimą – ir turėsime saugiai, jausdami atsakomybę aplinkai ir visuomenei sutvarkyti išmontuojant elektrinės įrenginius susidariusį didelį kiekį radioaktyviųjų atliekų.


– Ar nepavojinga gyventi šalia tokio branduolinės energetikos objekto?


– Ignalinos AE veikla yra labai sudėtinga, tačiau visose jos kryptyse akcentuojama sauga, pirmiausia – aplinkos ir gyventojų. Turime užtikrinti normų neperžengiantį radiacinį foną, įdiegti aplinkos stebėsenos sistemas. Visą parą vykdoma radiacinės aplinkos stebėsena leidžia operatyviai fiksuoti nukrypimus ir į juos reaguoti. Reikėtų žinoti, kad radiacinio fono reikšmės IAE regione atitinka vidutines Lietuvos regionuose. Iš atliekamų aplinkos tyrimų rezultatų galime tvirtai teigti, kad IAE poveikis gyventojų sveikatai nykstamai mažas.


IAE atliekamos radiacinio fono stebėsenos, kuri apima ir regioną, rezultatus realiu laiku galima matyti IAE interneto svetainėje: https://www.iae.lt/aplinkosauga/35.

REKLAMA


– Kas žmones labiausiai gąsdina, kai kalbama apie radioaktyviąsias atliekas?


– Kai ko nors nežinai ir tai skamba gąsdinamai, gali atrodyti, kad tai iš tiesų didžiulis baubas. Bet kai supranti, ką ir kodėl reikia daryti, surandi sprendimus, kaip tinkamai pasiruošti, ir nuosekliai juos vykdai, baubas nebe toks ir baisus. Ko bijo visuomenė, sunku pasakyti, – galbūt tai priklauso nuo žmogaus ir jo informuotumo. Kadangi mes tiesioginiame darbe prisidedame priimant sprendimus radioaktyviųjų atliekų tvarkymo srityje, galime pasakyti, kad tol, kol tai daro savo darbą išmanantys žmonės, pagrindo nerimauti nėra, nes radioaktyviųjų atliekų tvarkymas Lietuvoje yra tikrai aukšto pasaulinio lygio.


Išmontuojant technologinius įrenginius ir griaunant statinius susidaro daugybė įvairių atliekų. Galbūt visuomenė ir nežino, kad dalies šių medžiagų radiacijos kontrolė gali būti nutraukta ir tos medžiagos gali būti pakartotinai panaudotos kaip antrinės žaliavos ar tvarkomos kaip neradioaktyviosios atliekos. Šios medžiagos, perėjusios užterštumo radionuklidais patikrą, parduodamos įmonės aukcionuose. Tai ne tik leidžia gauti papildomų lėšų radioaktyviosioms atliekoms tvarkyti, bet ir prisideda prie neradioaktyviomis pripažintų atliekų, kurias reikėtų utilizuoti ar išvežti į atliekynus, kiekio mažinimo.


Trumpas gidas

Kokios radioaktyviosios atliekos susidaro Lietuvos branduolinės energetikos objektuose?


Trumpaamžės labai mažai radioaktyvios atliekos


Susidaro remontuojant IAE įrenginius ir valant patalpas. Tai popierius, metalinės įrenginių dalys, filtrai, elektros kabelių gabalai, izoliacinės medžiagos, statybinės atliekos.


Jos dedamos į metalinius konteinerius (prieš tai gali būti supresuojamos į ryšulius ir apsukamos polietileno plėvele), saugomos saugykloje IAE teritorijoje, vėliau bus pervežtos į labai mažai radioaktyvių atliekų atliekyną. Pavojingos išliks 100 metų.

REKLAMA


Trumpaamžės labai mažai ir vidutiniškai radioaktyvios atliekos


Susidaro remontuojant ir atliekant nedidelės apimties darbus IAE centrinėje salėje, panaudoto kuro aušinimo baseinų salėje.


Tai nusidėvėjusi ar išmontuojama įranga, vamzdžiai, konstrukcijų elementai, statybinės atliekos.


Jos apdorojamos (deginamos, supresuojamos, dedamos į gelžbetoninius konteinerius, cementuojamos) ir saugomos saugyklose IAE teritorijoje, vėliau, įrengus trumpaamžių mažai ir vidutiniškai radioaktyvių atliekų atliekyną, bus pervežamos į jį. Išliks pavojingos 300 metų.


Ar žinai, kad mokslas be galo įdomus: radioaktyviosios atliekos ir jų saugyklos


Panaudotas branduolinis kuras ir kitos ilgaamžės atliekos

Susikaupė veikiant IAE, taip pat susidaro nutraukiant eksploatavimą ir išmontuojant įrenginius. Tai panaudoto branduolinio kuro rinklės, jų elementai, kuro kanalai, valdymo ir apsaugos sistemos dalys, grafitas.


Jos dedamos į metalinius konteinerius ir vežamos saugoti į panaudoto branduolinio kuro bei kitas saugyklas AIE teritorijoje. Čia jos bus laikomos iki 50 metų, o ateityje keliaus į giluminį atliekyną.


Atliekos išliks radioaktyvios tūkstančius metų, tačiau giluminiame atliekyne bus nepavojingos žmogui ir aplinkai.


Panaudoti uždarieji šaltiniai


Jie atsiranda iš Ignalinos AE, kitų pramonės įmonių, medicinos ir mokslo įstaigų. Tai nenaudojami prietaisai su radioaktyviaisiais šaltiniais.


Saugomos saugyklose IAE teritorijoje ir Maišiagalos radioaktyviųjų atliekų saugykloje, kuri veiklą nutrauks 2024 m. pabaigoje. Ateityje jos bus rūšiuojamos, pakuojamos į specialias pakuotes ir sukraunamos į atskirą joms skirtą atliekyną. Išliks pavojingos nuo 100 iki tūkstančių metų.

Ypatingas reaktorius


Ignalinos AE iš pradžių buvo numatyta įrengti 4 reaktorius, tačiau pastatyti ir paleisti tik 2 grafito banduoliniai reaktoriai RBMK-1500. Tai buvo galingiausi energetiniai reaktoriai pasaulyje: šiluminė vieno bloko galia – 4800 megavatų (MW), elektrinė galia – 1500 MW. RBMK tipo reaktoriai buvo statomi tik buvusios SSRS teritorijoje, iš viso buvo pastatyta 17 tokio tipo reaktorių penkiose atominėse elektrinėse: 4 – Leningrado, 4 – Kursko, 3 – Smolensko, 4 – Černobylio ir 2 – Ignalinos AE. Visų jų galingumas buvo mažesnis nei Ignalinos AE reaktorių.


Išmontuoti šiuos reaktorius itin sudėtinga. RBMK reaktorių ypatybė ta, kad turbinas sukantis garas susidaro tiesiog reaktoriuje verdant per jį tekančiam lengvajam vandeniui. Todėl susidaro daugiau radioaktyviųjų medžiagų, kurias reikia tinkamai ir saugiai sutvarkyti. Be to, šie reaktoriai neturi korpuso, kurį būtų galima ištraukti neišardytą, – jų konstrukcijos integruotos į pastatą. Taigi, tokio reaktoriaus lengvai išardyti tiesiog neįmanoma, o išbandyto sprendimo dar niekas pasaulyje nėra sukūręs.


Kitose šalyse pasirinkta atidėta grafito reaktorių išmontavimo strategija. Šie reaktoriai bus išmontuojami ne anksčiau nei praėjus 50 ar 100 metų po jų sustabdymo, tikintis, kad per tą laiką nukris radiacijos lygis, atsiras pažangesnių technologijų. Lietuva pasirinko nedelsiamą išmontavimą – iškart po reaktoriaus sustabdymo. Tokiam pasirinkimui įtakos turėjo įvairūs veiksniai. Vienas svarbiausių – galimybė gauti ES paramą, kad IAE eksploatavimo nutraukimo finansinė našta nebūtų užkrauta ateities kartoms.


Ar žinai, kad mokslas be galo įdomus: radioaktyviosios atliekos ir jų saugyklos


Konteineriai pavojingiausioms atliekoms

Net 99 proc. branduoliniame reaktoriuje susidariusių radionuklidų pasilieka panaudotame kure. Jo saugojimas išlaikymo baseinuose yra laikinas, todėl teko spręsti, ką toliau daryti. Nesant galimybės išvežti kuro perdirbti, Ignalinos AE pasirinktas sauso saugojimo būdas specialioje aikštelėje CASTOR RBMK-1500 tipo konteineriuose, o vėliau – CONSTOR RBMK-1500 tipo konteineriuose. 1999 m. buvo pastatyta aikštelė, kurioje šiuo metu yra 118 konteinerių. Nauja laikinoji panaudoto branduolinio kuro saugykla pradėta eksploatuoti 2017 m. Joje kuras laikomas naujo tipo 4,5 m aukščio ir 2,6 m skersmens metalo ir betono konteineriuose CONSTOR RBMK-1500/М2, kurių kiekvieno svoris su kuru – 118 t.


Konteineris CASTOR yra metalinis, konteineris CONSTOR – gelžbetoninis. Abiejų tipų konteinerius gamina kompanija GNS (Vokietija). Metalinių konteinerių sienos yra iš storo specialios sudėties anglinio plieno. Jos ne tik sustiprina konteinerius, bet yra ir biologinė apsauga nuo jonizuojančiosios spinduliuotės. Gelžbetoniniai konteineriai kiek kitokie – jie sudaryti iš dviejų plonasienių specialios rūšies plieno cilindrų, tarp kurių pripilama betono.


Konteineriams keliami itin griežti reikalavimai. Pirmiausia būtina užtikrinti, kad nesusidarytų sąlygų grandininei branduolių skilimo reakcijai. Tarp kitų svarbių reikalavimų – šilumos pašalinimas, radiacinė sauga, mechaninis atsparumas. Konteinerių sienų storis toks, kad spinduliuotės dozės galia konteinerio paviršiuje nebūtų didesnė už leidžiamas ribas ir nebūtų pavojinga juos prižiūrinčiam personalui, gyventojams bei aplinkai. Taip pat jie turi išlikti nepažeisti kilus gaisrui, potvyniams, žemės drebėjimui, įvykus sprogimui ir net ant jų užkritus lėktuvui. Tik tada jie tinka panaudotam branduoliniam kurui saugoti ir transportuoti.


Branduolinis kuras – jau saugyklose


Panaudoto branduolinio kuro tvarkymas Ignalinos atominėje elektrinėje eina į pabaigą – pernai jis išvežtas iš pirmojo bloko, šįmet balandžio pabaigoje bus baigta vežti iš antrojo. Liko išgabenti paskutinį konteinerį, tuomet iš viso saugykloje bus 190 konteinerių. Išvalius išlaikymo baseinų dugną, bus pasiektas vienas reikšmingiausių etapų – reaktorių pastatuose nebeliks branduolinių (daliųjų) medžiagų. Jos visos bus sudėtos į tam tikslui skirtas saugyklas – tai sudarys teisines prielaidas gauti IAE eksploatavimo nutraukimo licenciją iš Valstybinė atominės energetikos saugos inspekcijos (VATESI).


Giluminis atliekynas


Išaugusi pasaulinio terorizmo grėsmė verčia sparčiau ieškoti saugių sprendimų, o giluminiai atliekynai – šiuo metu vienintelis tvarus ir pats saugiausias dabartinėmis priemonėmis techniškai įgyvendinamas būdas galutinai sutvarkyti radioaktyviąsias atliekas, izoliuojant jas nuo žmonių ir biosferos. Giluminiame atliekyne sudėtos atliekos bus daug mažiau pažeidžiamos negu laikomos laikinose, 50 metų laikotarpiui suprojektuotose, saugyklose.


Darbai, susiję su giluminio atliekyno projektu Lietuvoje, vykdomi maždaug du dešimtmečius. Pirmiausia reikės įvertinti potencialių teritorijų tinkamumą. Vieta atliekynui bus renkama atsižvelgiant į geologinę aplinką, kuri yra vienas svarbiausių veiksnių, socialinius-ekonominius bei saugos kriterijus. Atliekyno statyba numatyta 2058–2067 m., eksploatavimas – nuo 2068 iki 2074 m., uždarymas – 2075-2079 m.


Kaip uždaroma IAE?


1983–2004 m. veikė 1-asis blokas


1987–2009 m. veikė 2-asis blokas


2009 m. gruodžio 31 d. Ignalinos AE nutraukė savo, kaip elektros energijos gamintojos, veiklą.


2018 m. iškrautas kuras iš 2-ojo reaktoriaus.


2022 m. prasideda griovimo darbai.


2022 m. iš blokų išvežtas panaudotas branduolinis kuras.


2023 m. I ketvirtį planuojama gauti eksploatavimo nutraukimo licenciją.


2024–2038 m. mažo ir vidutinio aktyvumo trumpaamžių radioaktyviųjų atliekų paviršinio atliekyno statyba.


2027–2035 m. reaktorių išmontavimas, kurio trukmė priklausys nuo prieš tai atliktų darbų rezultatų.


2038 m. galutinai nutraukiamas IAE eksploatavimas.


Rubriką remia Spaudos, radijo ir televizijos rėmimo fondas. Metinė paramos suma – 2000 Eur.


Ar žinai, kad mokslas be galo įdomus: radioaktyviosios atliekos ir jų saugyklos