Składowanie odpadów promieniotwórczych w Polsce Radioactive

XII International PhD Workshop
OWD 2010, 23–26 October 2010
Składowanie odpadów promieniotwórczych w Polsce
Radioactive Waste Storage in Poland
Tomasz Minkiewicz, Gdansk University of Technology
Abstract
This paper presents types, division and ways of
storing nuclear waste. Different kinds of storage
yards and methods of defining their location have
been described. Moreover, the results of
governmental program “Radioactive waste and burnup nuclear fuel management in Poland”
implemented in the years 1997-1999 and the current
state of radioactive waste management in Poland
have been introduced.
According to the Polish Nuclear Power
Engineering Program presented on the 16.08.2010
by the Polish Nuclear Power Engineering
Government Agent, until the end of the year 2010
there will be chosen a company which, basing on so
far research, up to the end of June 2011 will define
the best location of radioactive cemetery for low and
middle level waste. Until the end of the year 2015
a project of the storage should be delivered and until
the end of the year 2022 it should be built. An
adequate time margin has to be established, but the
experience of over 50 years of disposing nuclear
waste in Poland will surely help in creating this new
radioactive cemetery and simultaneously will support
the implementation of the Polish Nuclear Power
Engineering Program. In addition to the law and
organization changes concerning nuclear waste
management it will be essential to educate highqualified staff and to conduct an appropriate
information campaign to convince the society of the
safety of nuclear power plants. All possible action
should be taken as well in order to increase the level
of utilization of nuclear fuel and decrease the
amount and toxicity of manufactured waste.
Streszczenie
Gospodarka odpadami promieniotwórczymi
i wypalonym paliwem jest obecnie największym
problemem związanym z energetyką jądrową. Do
początku lat 80-tych olbrzymie ilości odpadów
niskoaktywnych wrzucane były do mórz i oceanów,
obecnie są przechowywane na składowiskach lub
poddawane recyklingowi. Składowanie odpadów
(szczególnie tych wysokoaktywnych) staje się nie
tylko problemem obecnych, ale i przyszłych pokoleń.
Niniejszy artykuł przedstawia rodzaje, podział
i sposób składowania odpadów promieniotwórczych.
Opisane zostały typy składowisk oraz metody
poszukiwania ich lokalizacji. Przedstawiono również
wyniki programu rządowego „Gospodarka odpadami
promieniotwórczymi
i
wypalonym
paliwem
jądrowym w Polsce” realizowanego w Polsce
w latach 1997-1999 oraz aktualna gospodarkę
odpadami promieniotwórczymi w Polsce.
1. Wstęp
Pomimo tego, iż w Polsce nie istnieje
elektrownia jądrowa, od wielu lat mamy do czynienia
z licznymi materiałami promieniotwórczymi
powstałymi w wyniku stosowania radioizotopów
w medycynie, przemyśle, badaniach naukowych oraz
przy eksploatacji reaktorów badawczych. Są to niskoi średnioaktywne odpady promieniotwórcze,
występujące w formie ciekłej lub stałej. Obecnie
przechowywane są one na jedynym w Polsce
składowisku
odpadów
promieniotwórczych
znajdującym się w Różanie – ok. 90 km na
północny-wschód od Warszawy.
Ze względu na to, iż składowisko to zaczyna się
zapełniać, budowa elektrowni jądrowej pociągnie za
sobą koniecznością zlokalizowania kolejnego miejsca
składowania odpadów radioaktywnych, zarówno
nisko-, średnio- jak i wysokoaktywnych, a także
wypalonego paliwa jądrowego.
2. Podział odpadów
promieniotwórczych
Odpady promieniotwórcze podzielić można ze
względu na stan skupienia (gazowe, ciekłe, stałe),
aktywność
właściwą
(nisko-,
średnioi
wysokoaktywne),
rodzaj
emitowanego
promieniowania (alfa-, beta-, gamma-, neutronopromieniotwórcze,
zawierające
materiały
rozszczepialne), okres połowicznego rozpadu T1/2
(krótkożyciowe o T1/2 ≤ 30 lat, długożyciowe T1/2
≥
30
lat)
oraz
grupę
radioizotopów
(niskoradiotoksyczne, wysokoradiotoksyczne) [2].
Szczegółowy podział odpadów promieniotwórczych
dostępny jest w rozporządzeniu Rady Ministrów
z dn. 03.12.2002 r. (Dz. U. Nr 230, poz. 1925).
Odpadami promieniotwórczymi niskoaktywnymi
są materiały i sprzęty laboratoryjne, odzież ochronna,
rękawice gumowe, obuwie, narzędzia itp. Nie
wymagają one żadnych specjalnych zbiorników do
celów transportowych i składowania – stosowane są
357
pojemniki w kształcie bębna wykonane ze stali
ocynkowanej o objętości 25÷200 l. Do odpadów
średnioaktywnych zaliczyć można wszystkie
substancje
kwalifikowane
jako
ścieki
promieniotwórcze,
materiały
porowate
o właściwościach hydrofilowych chłonące wilgoć
(np. filtry systemów wentylacyjnych), elementy
konstrukcyjne urządzeń (zawory, fragmenty
rurociągów, części pomp) i instalacji jądrowych.
Transport i składowanie tych odpadów wymaga
zastosowania dodatkowych osłon wykonanych
z betonu lub ołowiu. Odpady wysokoaktywne to
wypalone paliwo jądrowe oraz pozostałości po jego
przeróbce. Transportowane i składowane są
w specjalnie przygotowanych do tego celu
wielowarstwowych pojemnikach ochronnych [2].
3. Sposoby składowania odpadów
promieniotwórczych
Obecnie na świecie stosuje się dwa rodzaje
gospodarki
odpadami
promieniotwórczymi
i wypalonym paliwem jądrowym: otwarty cykl
paliwowy oraz zamknięty cykl paliwowy. Otwarty
cykl paliwowy polega na składowaniu (krótko lub
długoterminowym) odpadów promieniotwórczych
w specjalnie przygotowanych do tego celu
składowiskach, natomiast cykl zamknięty związany
jest z „recyklingiem” wypalonego paliwa jądrowego.
Wykorzystany już wsad reaktorowy przekazywany
jest do wyspecjalizowanych zakładów zajmujących
się przerobem wypalonego paliwa, gdzie odzyskane
materiały rozszczepialne, które nie wypaliły się do
końca, używane są do wytwarzania nowych
elementów paliwowych. Jest to najlepsza, ale
jednocześnie najdroższa forma utylizacji odpadów
promieniotwórczych. Poza zmniejszeniem ich
objętości możliwe jest ponowne wykorzystanie już
raz wypalonego paliwa.
Zarówno przy otwartym jak i zamkniętym cyklu
paliwowym odpady (stałe, ciekłe i gazowe) muszą
być odpowiednio przygotowane. Proces ten
nazywany jest zestalaniem i poza ograniczeniem
oddziaływania promieniowania na otoczenie
prowadzi do zmniejszenia objętości i otrzymania
kształtu optymalnego do przechowywania. Obecnie
stosuje się cztery sposoby zestalania: asfaltowanie,
betonowanie, zestalanie w żywicy epoksydowej oraz
zestalanie w żywicy mocznikowo-formaldehydowej.
Opis poszczególnych technologii zestalania dostępny
jest w literaturze [3, 4].
W Polsce stosowany jest otwarty cykl paliwowy.
Odpady ciekłe w zależności od aktywności są
schładzane, zatężane, a następnie betonowane lub
asfaltowane. Odpady stałe średnioaktywne są
schładzane, prasowane i betonowane, natomiast
niskoaktywne oraz odpady alfa-promieniotwórcze są
prasowane i betonowane. Wszystkie, odpowiednio
przygotowane, trafiają ostatecznie do Krajowego
Składowiska
Odpadów
promieniotwórczych
w Różanie [3].
W tab. 1 zestawiony został bilans odebranych do
unieszkodliwienia odpadów promieniotwórczych
w Polsce w latach 2004-2008 i jak widać ilość
odpadów maleje. Spowodowane jest to zapewne
lepszą gospodarką materiałami radioaktywnymi lub
ich mniejszym wykorzystaniem.
4. Rodzaje składowisk odpadów
promieniotwórczych
Rozróżnia się dwa typy składowisk odpadów
promieniotwórczych – powierzchniowe i głębinowe.
Składowiska powierzchniowe podzielić można na
naziemne i podziemne. Składowisko naziemne
posiada betonowe komory zagłębione częściowo
w ziemi, do których układa się pojemniki
z odpadami i zalewa betonem. Składowane są tam
wyłącznie odpady nisko- i średnioaktywne.
Składowiska podziemne umiejscowione są pod
powierzchnią ziemi (na głębokości do 200 m).
Można w nich przetrzymywać odpady niskoi śrenioaktywne.
Składowiska
głębinowe,
zwane
również
głębokimi, służą do przechowywania (na
głębokościach od 400 do 1100 m) odpadów
wysokoaktywnych. Są to
tzw. ostateczne
składowiska.
Tab.1.
Bilans odpadów odebranych d o unieszkodliwienia w Polsce w latach 2004-2008 [3]
The balance of nuclear wast e received fo r disposal in Poland in 2004-2008 [3]
Źródła odpadów promieniotwórczych
Wyszczególnienie:
Reaktor MARIA (m3)
Reaktor EWA (m3)
OR POLATOM IEA (m3)
ZUOP (m3)
Instytucje spoza Ośrodka Świerk
(medycyna, przemysł, nauka) (m3)
Ogółem (m3)
2004
stałe ciekłe
6
98,21
8,03
0,13
7,06
-
2005
stałe ciekłe
5,03
21
8,6
0,02
2,56
4
2006
stałe ciekłe
12,92 152,1
7,75
0,03
0,33
0
2007
stałe ciekłe
5,5
84
6,2
0,02
1,51
0
2008
stałe ciekłe
6,76
29
0,05
3,35
6
31,39
2,88
26,13
1,66
21,17
0,96
17,27
0,48
12,68
2,59
52,48
101,2
42,32
26,68
42,17
153,1
30,48
84,5
22,79
37,64
358
5. Strategia lokalizacji składowiska
odpadów promieniotwórczych
Wybór odpowiedniej lokalizacji składowiska
odpadów
promieniotwórczych
wiąże
się
z przeprowadzeniem wielu badań: geologicznych
i hydrogeologicznych (położenie i zachowanie się
wód
podziemnych,
niestabilność
podłoża),
hydrologicznych
(zagrożenia
spowodowane
powodziami), meteorologicznych i klimatycznych
(występowanie anormalnych zjawisk pogodowych,
intensywność opadów, intensywność zamarzania),
endoi
egzogeodynamicznych
(aktywność
sejsmiczna,
intensywna
erozja,
wietrzenie,
występowanie zapadlisk), związanych z istniejącymi
na wybranym terenie surowcami mineralnymi,
zagospodarowaniem i ochroną środowiska oraz
społeczno-gospodarczych (występowanie dużej
gęstości zaludnienia, dużej gęstości obiektów
usługowych, obiektów rolnych o wysokiej klasie
produkcji oraz atrakcji o walorach rekreacyjnokrajoznawczych) [5].
W latach 1997-1999 r. zrealizowano w Polsce
strategiczny program rządowy pod nazwą
„Gospodarka
odpadami
promieniotwórczymi
i wypalonym paliwem jądrowym w Polsce”. Jednym
z celów tego programu było wytypowanie rejonów
perspektywicznych z punktu widzenia zlokalizowania
w nich składowisk powierzchniowych (SOP) dla
odpadów nisko- i średnioaktywnych oraz składowisk
w głębokich formacjach geologicznych (GeoSOP)
dla odpadów wysokoaktywnych. Przeprowadzono
inwentaryzację istniejących w Polsce kopalń
i zbadano możliwości ich wykorzystania (po
zakończeniu eksploatacji) do składowania w nich
odpadów promieniotwórczych. Stwierdzono, że
żadna z polskich aktualnie eksploatowanych kopalń
nie nadaje się do tego celu. Dokonano również
przeglądu budowy geologicznej kraju z punktu
widzenia przydatności formacji geologicznych do
lokalizacji przyszłego składowiska GeoSOP i ze
względu na niedostateczną ilość informacji
geologicznych (wiertniczych) nie wybrano żadnej
lokalizacji [6].
Ostatecznie na podstawie badań geologicznospołecznych wskazano 19 lokalizacji, z których część
(proponowane
składowiska
odpadów
wysokoaktywnych) przedstawiona została na rys. 1.
Wszystkie rozważane lokalizacje charakteryzują się
stabilnością geologiczną i hydrologiczną, brakiem
intensywnych zjawisk erozji oraz nie są zagrożone
powodziami. Weryfikacją doboru lokalizacji
i poprawności analiz hydrologicznych dla
wytypowanych obszarów było trwałe ich
bezpieczeństwo w czasie powodzi w 1997 r., której
wielkość odpowiadała 500-1000-letniej wodzie
i objęła znaczną powierzchnię kraju [6].
Rys.1. Potencjalne lokalizacje głębokiego składowiska
odpadów promieniotwórczych [7].
Fig.1. The potential locations of deep storage of
radioactive waste [7].
6. Aktualny stan gospodarki
odpadami promieniotwórczymi w Polsce
Zgodnie z ustawą z dnia 29 listopada 2000 r.
Prawo atomowe (tekst jednolity Dz. U. z 2007 r., Nr
42., poz. 276 z późn.zm.) za polityką państwa
w
zakresie
postępowania
z
odpadami
promieniotwórczymi
i
wypalonym
paliwem
jądrowym oraz budowę składowisk ww. odpadów
odpowiedzialny jest w Polsce Minister Gospodarki.
Za składowanie, odbiór, transport i przetwarzanie
odpadów promieniotwórczych odpowiedzialne jest
nadzorowane przez Ministra Skarbu Państwa oraz
Prezesa
Państwowej
Agencji
Atomistyki
przedsiębiorstwo użyteczności publicznej Zakład
Unieszkodliwiania Odpadów Promieniotwórczych
(ZUOP) w Otwocku-Świerku.
ZUOP eksploatuje jedyne w Polsce Krajowe
Składowisko
Odpadów
Promieniotwórczych
(KSOP). Obiekt ten rozpoczął działalność w 1961 r.,
niedługo po uruchomieniu w Polsce pierwszego
reaktora badawczego EWA (1958 r.). Według
klasyfikacji Międzynarodowej Agencji Energii
Atomowej KSOP jest typem składowiska
powierzchniowego, przeznaczonego do ostatecznego
składowania głównie odpadów krótkożyciowych
nisko- i śrenioaktywnych. Transportowane tam
odpady winny spełniać wiele wymagań, m.in. nie
mogą wykazywać właściwości wybuchowych,
zapewniona musi być szczelność pojemników oraz
poza pewnymi wyjątkami, nie powinny zawierać
cieczy i wydzielać produktów gazowych.
7. Aspekty prawne związane ze
składowaniem odpadów
promieniotwórczych w Europie
W Komisji Europejskiej trwają prace nad
projektem nowej dyrektywy dotyczącej gospodarki
odpadami promieniotwórczymi i wypalonym
paliwem jądrowym. Efektem prac nad nową
dyrektywą będzie nałożenie na poszczególne kraje
obowiązku budowy własnych składowisk dla
wypalonego paliwa jądrowego i pozostałości po jego
359
przerobie lub też budowy wspólnych składowisk
przez grupy krajów. Powołano zespół, którego
celem będzie stworzenie Organizacji Rozwoju
Europejskiego Składowiska (ERDO) [8].
Zgodnie
z
raportem
SAPIERR
II
przygotowanym przez unijnych ekspertów, wspólne
składowanie jest dużo tańsze od magazynowania
odpadów indywidualnie przez każde państwo
z osobna. Jeśli kraje grupy roboczej ERDO (w tym
Polska) zdecydują się na stworzenie jednego bardzo
dużego składowiska (wschodnia część Europy),
będzie można uzyskać oszczędności na poziomie
15–25 mld euro. Budowa mniejszych ośrodków dla
dwóch, trzech państw również obniży koszty
składowania odpadów radioaktywnych o kilka
miliardów euro [9].
7. Podsumowanie
Większość obecnie pracujących reaktorów
jądrowych w procesach rozszczepienia jądrowego
wykorzystuje bardzo niewielką część energii zawartej
w wydobytym z ziemi uranie. Nierozszczepiony
uran, produkty rozszczepienia oraz pluton powinny
więc być ze względów ekonomicznych i przede
wszystkim
ekologicznych
odzyskiwane
[1].
Recyklingiem paliwa jądrowego zajmują się obecnie
m.in. Wielka Brytania, Francja, Japonia i Rosja.
Oprócz konieczności zbudowania składowiska
odpadów nisko- i średnioaktywnych, najważniejszą
kwestią związaną z odpadami promieniotwórczymi
jest odpowiedź na pytanie, czy Polska powinna
w przyszłości wybudować składowisko odpadów
wysokoaktywnych, czy też transportować wypalone
paliwo do ww. krajów lub zbudować podobny
zakład. Najkorzystniejszym rozwiązaniem byłoby
zbudowanie wspólnie z kilkoma krajami jednego
dużego składowiska lub też zakładu zajmującego się
recyklingiem paliwa jądrowego, jednak pewne jest to,
iż ze względu nie tylko na aspekty techniczne, ale
i społeczne, większość państw chciałaby zbudować
taki obiekt poza swoimi granicami.
Zgodnie z Programem Polskiej Energetyki
Jądrowej przedstawionym 16.08.2010 r. przez
Pełnomocnika Rządu ds. Polskiej Energetyki
Jądrowej, do końca 2010 r. wybrana ma zostać firma,
która do końca czerwca 2011 r. na podstawie
dotychczasowych badań dokona wyboru najlepszej
lokalizacji składowiska nisko- i średnioaktywnego, do
końca 2015 r. wykonany ma zostać projekt
składowiska, a do końca 2022 r. ma ono zostać
zbudowane. Należy założyć pewien margines błędu,
ale
ponad
50-cio
letnie
doświadczenie
w gospodarowaniu odpadami promieniotwórczymi
w Polsce zdecydowanie pomoże w realizacji budowy
nowego składowiska odpadów promieniotwórczych,
a tym samym wesprze realizację Programu Polskiej
Energetyki Jądrowej. Oprócz zmian prawnoorganizacyjnych
związanych
z
zasadami
gospodarowania odpadami promieniotwórczymi
konieczne jest wykształcenie wykwalifikowanego
personelu oraz odpowiednia kampania informacyjna,
która przekona społeczeństwo o bezpieczeństwie
obiektów jądrowych. Należy również poczynić
wszelkie możliwe działania, aby zwiększyć stopień
wykorzystania paliwa jądrowego w reaktorach, a tym
samym
zmniejszyć
ilość
i
toksyczność
produkowanych odpadów.
Literatura
1. Ministerstwo
Gospodarki, Cykl paliwowy,
http://www.mg.gov.pl/node/10974 9.08.2010 r.
2. Gorączko W.: Odpady promieniotwórcze, Warsztaty
szkoleniowe,
Stowarzyszenie
Inspektorów
Ochrony Radiologicznej.
3. Madaj K.: Doświadczenia z 50 lat unieszkodliwiania
odpadów
promieniotwórczych
w
Polsce,
Zakład
Unieszkodliwiania
Odpadów
Promieniotwórczych, Otwock-Świerk
4. Włodarski
J.:
Unieszkodliwianie
odpadów
promieniotwórczych – perspektywy dla energetyki jądrowej,
Państwowa Agencja Atomistyki, Warszawa.
5. Gołofit K.: Składowanie odpadów jądrowych, Praca
zaliczeniowa przedmiotu Metody fizyki jądrowej
w środowisku, przemyśle i medycynie,
Politechnika Warszawska, Warszawa 2003.
6. Odpowiedź sekretarza stanu w Ministerstwie
Środowiska - z upoważnienia prezesa Rady
Ministrów - na zapytanie nr 5449 w sprawie
umiejscowienia
składowiska
odpadów
radioaktywnych w Kruszynianach w woj.
podlaskim,
http://orka2.sejm.gov.pl/IZ6.nsf/main/05E7D1
1F , 13.08.2010 r.
7. Gdzie
trafią
radioaktywne
odpady?,
http://srodowisko.ekologia.pl/zrodlaenergii/Gdzie-trafia-radioaktywneodpady,11403.html , 13.08.2010 r.
8. Stefaniak P.: Będzie nowa dyrektywa składowania
odpadów
wypalonego
paliwa
jądrowego,
http://energetyka.wnp.pl/bedzie-nowadyrektywa-skladowania-odpadow-wypalonegopaliwa-jadrowego,105056_1_0_0.html
,
13.08.2010 r.
9. ICEM 2009, Shared, regional repositories:
developing a practical implementation strategy,
http://www.ariusworld.org/pages/pdf_2009/02_ICEM_2009_SA
PIERR.pdf .
360
Autor:
mgr inż. Tomasz Minkiewicz
Gdansk University of Technology
ul. Narutowicza 11/12
80-233 Gdańsk
tel. +48 58 348 62 93
email: [email protected]