PODZIEMNE SKŁADOWISKA

ODPADÓW PROMIENIOTWÓRCZYCH

Możliwość

lokowania

odpadów

niebezpiecznych

i

promieniotwórczych

w

podziemnych

składowiskach

jest

rozpatrywana od kilkudziesięciu lat. W latach 60-tych, najpierw w

USA, a wkrótce potem w Niemczech zostały podjęte badania nad

możliwością składowania odpadów promieniotwórczych pod

ziemią.

Odpady radioaktywne

• Na rok 2000 stan nagromadzenia odpadów

wysoko radioaktywnych na świecie wynosił
8000 ton

• Okres półrozpadu – czas potrzebny na

zmniejszenie

zawartości

radionuklidów

o

połowę w danej próbce

• Czasy półrozpadu dla plutonu i uranu:
•

242

Pu t = 2.44 x 10

5

lat

•

239

Pu t = 3.79 x 10

5

lat

•

238

U t = 4.51 x 10

9

lat

• Odpady radioaktywne – wszelkie materiały

radioaktywne nie posiadające zastosowania

Jednostki promieniowania

• W układzie SI podstawową jednostką aktywności jest 

bekerel

(Bq)

•  

• Mówimy, że źródło ma aktywność równą 1 bekerel, jeżeli

zachodzi jedna przemiana jądrowa w ciągu jednej sekundy:

•

1 Bq = 1 s

-1

• Jest to jednostka bardzo mała, toteż w praktyce używamy

jednostek pochodnych, będących wielokrotnościami bekerela.
Są to:

•

kilobekerel   ( kBq )      1 kBq = 10

3

Bq

•

megabekerel ( MBq )    1 MBq = 10

6

Bq

•

gigabekerel   ( GBq )     1 GBq = 10

9

Bq

•

terabekerel    ( TBq )     1 TBq = 10

12

Bq

Zasady ochrony radiologicznej

Promieniowanie jonizujące oddziaływując z materią

wywołuje szereg zjawisk fizycznych, a w żywych

organizmach również zjawiska biologiczne.
W ochronie radiologicznej obowiązuje zasada ALARA

(As Low As Reasonably Achievable) - tak mało jak to

jest rozsądnie osiągalne.
Pamiętać należy o tym, że:

• natężenie promieniowania jest odwrotnie proporcjonalne do

kwadratu odległości,

• wielkość otrzymanej dawki zależy od czasu ekspozycji,
• osłony ustawione na drodze promieniowania pochłaniają

całkowicie lub   częściowo energię promieniowania.

Promieniowanie 

- należy odsunąć się na 10 cm od

źródła promieniowania.

Promieniowanie 

- osłony z materiałów lekkich (szkło

organiczne, tworzywa sztuczne, glin).

Promieniowanie 

- osłony z materiałów ciężkich

(ołów, uran zubożony, grube warstwy betonu, wody).

Dawka pochłonięta

• Dawka pochłonięta jest miarą pochłaniania promieniowania

przez różne materiały. Jest to energia jaką traci promieniowanie

na rzecz ośrodka, przez który ono przechodzi, przypadająca na

jednostkę masy tego ośrodka. Dawka pochłonięta jest

najbardziej uniwersalnym pojęciem, gdyż można ją stosować do

każdego rodzaju promieniowania i dla każdego ośrodka.

• ==>1Gy (gray) = 1Jkg

-1

dawka pochłonięta wynosi 1Gy, gdy

1kg materiału, przez który przechodzi promieniowanie,

pochłania energię 1J

• ==>dawniej: rad (rd)1rd = 0,01Gy = 1cGy
• W przypadku napromienienia żywych organizmów, w których

zachodzą zjawiska fizyczne i biologiczne, oprócz informacji o

wielkości pochłoniętej energii istotna jest także znajomość

rodzaju promieniowania. Dlatego wprowadzono pojęcie

równoważnika dawki.

Równoważnik dawki

Równoważnik dawki  jest iloczynem dawki pochłoniętej w

tkance lub narządzie i tzw. współczynnika jakości, zależnego

od rodzaju promieniowania
Aktualną jednostką dawki ekwiwalentnej jest sievert [Sv],

dawniej rem

1 rem = 0,01Sv = 10mSv

• Rem: - dawka ekwiwalentna (roentgen equivalent man):

dawka ekwiwalentna w remach jest liczbowo równa dawce

pochłoniętej w radach, pomnożonej przez współczynnik

zależny od rodzaju promieniowania:

o 1/10: alfa
o 1: beta
o 1: gamma
o 500 rem dawka śmiertelna dla 1/2 populacji (tzn. prowadzi do

śmierci 50% osób wystawionych na jej działanie)

o 100 - 200 rem: wymioty, przejściowa bezpłodność, utrata

włosów, poronienie ciąży, nowotwory

o 5 rem maksymalna dawka dopuszczalna

Odpady promieniotwórcze wyodrębniane są często z grupy

odpadów niebezpiecznych, jako odpady o szczególnych

własnościach, a sposób postępowania z nimi określają odrębne

przepisy prawne; w Polsce – „Prawo atomowe”. Odpady

promieniotwórcze powstają w procesach wytwarzania energii w

elektrowniach jądrowych oraz w wyniku wykorzystania

materiałów

promieniotwórczych

w

dziedzinach

przemysłowych, militarnych, medycznych i badawczych.

Stopień ich szkodliwości uzależniony jest od procesów, w

których zostały wytworzone oraz

procesów przeróbczych

, jakim

zostały poddane.

STOPIEŃ SZKODLIWOŚCI ODPADÓW PROMIENIOTWÓRCZYCH

UZALEŻNIONY JEST OD PROCESÓW PRZERÓBCZYCH

Zużyte paliwo jądrowe

Zamykanie odpadów

wysoko radioaktywnych

Składowanie zubożonego uranu

Zubożony uran traktowany jest jako surowiec, głównie w przemyśle
zbrojeniowym, z tego względu jest magazynowany a nie deponowany.

Szczególne zagrożenie dla biosfery stwarzają odpady
promieniotwórcze wysokoaktywne i długożyciowe oraz
zużyte paliwo jądrowe.

Obecnie, powszechnie przyjmuje się, że najbardziej
niebezpieczne odpady promieniotwórcze należy lokować w
podziemnych składowiskach wykonanych na odpowiedniej
głębokości,

w skałach zapewniających długotrwałą

izolację od biosfery.

Odpady radioaktywne zgodnie z obowiązującymi
przepisami unijnymi, mogą być składowane jedynie w
wyrobiskach górniczych, do których jest zachowany
dostęp, dodatkowo umieszczone w specjalnych
pojemnikach – Dyrektywa Rady Europy 91/689/EWG z
1991roku o odpadach niebezpiecznych. Dyrektywa ta
zastąpiła wcześniejszą Dyrektywę Rady 78/319/EWG z
30

marca

1978

roku

w

sprawie

odpadów

niebezpiecznych, toksycznych i radioaktywnych.

PROMIENIOTWÓRCZE ODPADY

- materiały lub przedmioty

zawierające

większą

od

dopuszczalnej

ilość

izotopów

promieniotwórczych, nie przewidziane do dalszego wykorzystania;
powstają w zakładach przerobu uranu, w reaktorach jądrowych, a
także podczas prac z izotopami promieniotwórczymi (w technice,
medycynie,

biologii,

rolnictwie);

ważny

problem

stanowi

unieszkodliwianie odpadów promieniotwórczych.

PROMIENIOTWÓRCZOŚĆ, RADIOAKTYWNOŚĆ

– zdolność

emitowania przez pewne substancje promieniowania jądrowego w
wyniku promieniotwórczego rozpadu jąder atomowych.

Znanych

jest

obecnie

ponad

40

naturalnych

nuklidów

promieniotwórczych i ok.. 900 sztucznych.

Wyróżniamy promieniotwórczość: , , , oraz samorzutne

rozszczepianie

jąder,

promieniotwórczość

protonowa,

dwuprotonowa, oraz opóźniona emisja protonów lub neutronów.

PROMIENIOTWÓRCZY ROZPAD

– samorzutna przemiana jednych

jąder atomowych w inne, która się odbywa wraz z emisją
promieniowania jądrowego. Promieniotwórczy rozpad danego jądra
jest procesem przypadkowym, toteż do rozpadu promieniotwórczego
stosuje się opis statystyczny, który w przypadku substancji
zawierającej wiele radioaktywnych jąder prowadzi do prawa
wykładniczego:

t

e

N

N







0

Gdzie: N i N

0

- odpowiednio liczba jąder

promieniotwórczych w chwili t i w chwili
początkowej t=0; -stała rozpadu

promieniotwórczego
e – podstawa logarytmu naturalnego

PRAWO ROZPADU PROMIENIOTWÓRCZEGO

Rozpad promieniotwórczy ma charakter statyczny tzn. możemy z
pewnym przybliżeniem podać liczbę jąder, które rozpadną się np. w
ciągu godziny, nie potrafimy jednak wskazać, że te a nie inne jądra
ulegną rozpadowi. Liczbę cząstek emitowanych z danej substancji
promieniotwórczej

charakteryzujemy

wprowadzając

pojęcie

aktywności - A.

Aktywność

promieniotwórcza

–

to

liczba

rozpadów

promieniotwórczych, jaka następuje w ciągu jednej sekundy-
jednostka Becquerel ( Bq).

Dawki promieniowania

– miara ilości energii promieniowania

jonizującego pochłoniętego przez napromieniony obiekt.

Dawka pochłonięta

– ilość energii promieniowania jonizującego

pochłonięta przez jednostkę masy ośrodka (

jednostka rad

).

WYBÓR OŚRODKA SKALNEGO NA PODZIEMNE

SKŁADOWISKO ODPADÓW RADIAKTYWNYCH

Obecnie,wskazać można kilka rodzajów skał, badanych w USA ,

EUROPIE i AZJI, które mogą stwarzać środowisko sprzyjające

składowaniu odpadów promieniotwórczych, a zapewne także-

pewnych grup odpadów niebezpiecznych. Są to:

Złoża soli kamiennej zarówno pokładowe, jak i

wysadowe

Skały pochodzenia magmowego:

tuf wulkaniczny

, granit,

bazalt

Kompleksy skał osadowych(innych niż sól kamienna ), np.

skały ilaste, anhydryt i inne.

KLASYFIKACJA ODPADÓW PROMIENIOTWÓRCZYCH

POD KĄTEM ICH OSTATECZNEGO SKŁADOWANIA.

Międzynarodowa Agencja Energii Atomowej (IAEA) opracowała
klasyfikację

odpadów

promieniotwórczych,

odpady

są

zgrupowane w trzech klasach, jako:
Odpady wyłączone spod kontroli radiologicznej

(EW)

;

Odpady nisko i średnioaktywne

(LILW);

Odpady wysokoaktywne

(HLW).

Odpady wyłączone (

EW

), z fizycznego punktu widzenia są

promieniotwórcze,

ale

zawartość

substancji

promieniotwórczych jest w nich taka mała, że gospodarowanie
nimi może być wyłączone spod kontroli radiologicznej.
Wielkościami wyznaczającymi tę klasę są poziomy szkodliwości
dla radionuklidów w ciałach stałych, ustalane na podstawie
równoważnika rocznej dawki pochłoniętej nie przekraczającej
wartości 0,01 mS.

Odpady nisko i średnioaktywne

LILW

podzielone są na dwie

grupy:

 odpady krótkożyciowe

LILW – SL

;

 odpady długożyciowe

LILW – LL

.

Odpady krótkożyciowe

LILW – SL

mogą zawierać duże

koncentracje radionuklidów ulegających szybkiemu rozpadowi,
oraz małe koncentracje radionuklidów długożyciowych. Jako
orientacyjną granicę dla tych odpadów przyjęto koncentrację
aktywności

promieniotwórczej

równą

4000

Bq/g

dla

długożyciowych emitorów promieniowania α w indywidualnych
opakowaniach, oraz 400 Bq/g jako wartość przeciętną dla
wszystkich opakowań.

Odpady długożyciowe

LILW – LL

zawierają długożyciowe

radionuklidy w ilościach wymagających wysokiego stopnia
izolacji od biosfery. Koncentracja aktywności promieniotwórczej
dla tej grupy odpadów przekracza podane powyżej wartości.



Odpady wysokoaktywne

HLW

zawierają duże koncentracje

krótko i długożyciowych radionuklidów. Typowy poziom gęstości

aktywności promieniotwórczej mieści się w zakresie od 5 x 10

4

do 5 x 10

5

TBq/m

3

, czemu odpowiada wytwarzanie ciepła

rozpadu promieniotwórczego o gęstości cieplnej w granicach 2

÷ 20 kW/m

2

, gdzie wartość 2 kW/m

2

wyznacza dolną granicę tej

klasy.

Kategorie odpadów radioaktywnych

– Nisko radioaktywne – LLW (Low Level Radioactive Waste )

• o      Ubrania robocze pracowników mających styczność z

promieniowaniem

• o      Gazy i ciecze emitowane przez reaktory
• o      Utylizacja przez składowanie w metalowych pojemnikach

– Średnio radioaktywne – ILW (Intermediate Level Radioactive

Waste)

Produkty reakcji chemicznych i fizycznych materiałów
radioaktywnych

– Wysoko radioaktywne – HLW (High Level Radioactive Waste)

Zużyte paliwo z reaktorów
Produkty rozpadu wyższych radionuklidów
Wysoko radioaktywne pozostałości przeróbki odpadów
radioaktywnych

Utylizacja odpadów wysoko radioaktywnych:

• Obecnie dominuje:

• w zbiornikach stalowych
• pod wodą
• w zbiornikach betonowych
• witryfikacja – stopienie (zeszklenie) ze szkłem

borokrzemowym

• Metody

alternatywne

(przewidywane

w

przyszłości):

o Wyrzucanie w przestrzeń kosmiczną
o Izolowanie w głębokich warstwach lodu w strefach

podbiegunowych

o Lokowanie w głębokich warstwach górotworu

Ze względu na różny stopień szkodliwości, dla poszczególnych
klas odpadów zalecane są różne opcje ich składowania.

Składowanie przypowierzchniowe, zalecane dla odpadów

LILW –

SL

oznacza lokowanie:

 na powierzchni lub płytko pod powierzchnią ziemi, z
zastosowaniem sztucznych barier izolujących lub bez nich, z
ostatecznym pokryciem składowiska warstwą ochronną o
grubości kilku metrów;
 w kawernach znajdujących się kilkadziesiąt metrów pod
powierzchnią.

Składowanie w głębokich składowiskach (geological disposal
facilities) oznacza lokowanie odpadów w głębokich

formacjach

skalnych,

geologicznie stabilnych, na głębokości do kilkuset

metrów pod powierzchnią, z wykorzystaniem systemu
naturalnych i sztucznych barier izolujących. Ta opcja
składowania jest obecnie powszechnie uznawana jako
najkorzystniejsze rozwiązanie dla składowania odpadów

HLW

lub też jednoczesnego składowania odpadów

HLW i LILW – LL

.

OPCJE SKŁADOWANIA ODPADÓW

PROMIENIOTWÓRCZYCH.

KLASA ODPADÓW

OPCJE SKŁADOWANIA

Odpady wyłączone spod
kontroli radiologicznej - EW

Nie ma radiologicznych
ograniczeń

Odpady nisko i średnioaktywne
– LILW:
 krótkożyciowe – LILW – SL

 długożyciowe – LILW - LL

 składowisko

przypowierzchniowe lub głębokie

składowisko głębokie

Odpady wysokoaktywne – HLW

 składowisko głębokie

PROCES LOKALIZACJI SKŁADOWISKA ODPADÓW

PROMIENIOTWÓRCZYCH W KOPALNIACH

GŁĘBINOWYCH

Tok postępowania przy poszukiwaniu i wyborze miejsca na
składowisko,

nazywany

procesem

lokalizacyjnym

został

uporządkowany

i

scharakteryzowany

w

opracowaniach

Międzynarodowej Agencji Energii Atomowej (IAEA)

Celem procesu lokalizacyjnego jest wybór stosownego miejsca na
głębokie składowisko oraz wykazanie, że w połączeniu z
projektem składowiska i sposobem zabezpieczenia odpadów
miejsce to zapewni wymaganą izolację w pożądanym okresie
czasu.

W procesie lokalizacyjnym wyróżnić można cztery etapy:
 etap koncepcji i planowania;
 etap regionalnego przeglądu;
 etap charakteryzowania wytypowanych miejsc/obiektów;
 etap potwierdzenia lokalizacji.

W etapie potwierdzającym lokalizację prowadzone są
szczegółowe badania na wybranych obiektach w celu:

 potwierdzenia wyboru oraz



uzyskania

dodatkowych

danych

niezbędnych

dla

szczegółowego projektowania, analizy bezpieczeństwa, oceny
wpływu na środowisko i uzyskania licencji.

Etap ten może być kontynuowany także po zakończeniu procesu
lokalizacji, tj. podczas projektowania, budowy i eksploatacji
składowiska.

WYBRANE KRYTERIA LOKALIZACJI

GŁĘBOKIEGO SKŁADOWISKA WG

IAEA

Kryteria podstawowe – w skrócie:

• Bezpieczne składowanie przez min. 10.000 lat
• Izolacja od poziomów wodonośnych
o Duża odległość od poziomów wodnych
o Skały o niskiej wodoprzepuszczalności i porowatości
o Niskie prawdopodobieństwo zmian stosunków wodnych
• Skały muszą absorbować ew. emisje zanieczyszczeń i efektywnie odprowadzać

ciepło (temperatura kanistrów z odpadami 160

o

C)

• Bardzo niski poziom erozji powierzchni
• Niskie prawdopodobieńsywo wystąpienia trzęsień ziemi i zjawisk wulkanicznych
• Potencjalnie korzystne struktury geologiczne:
o Łupki (własności absorpcyjne)
o Wysady solne (brak dopływu wód, brak szczelin – utwory plastyczne,
o Potwierdzona przydatność w praktyce:n: czynne składowisko odpadów HLW w

Niemczech (Gorleben)

o Tufy wulkaniczne (nieprzepuszczalne, zeolity absorbują cząstki radioaktywne),
o Krystaliczna pokrywa kontynentalna (stabilna tektonicznie)
•

KRYTERIA GEOLOGICZNE

NIEZBĘDNE DANE

BUDOWA GEOLOGICZNA

Głębokość i wielkość wybranej
formacji skalnej powinna być
wystarczająca aby pomieścić
składowisko

i

zapewnić

wystarczającą odległość od
stref

geologicznych

nieciągłości.
Preferowane są:
Jednorazowe formacje skalne,
ze stosunkowo prostą budową

geologiczną i przewidywanymi
własnościami lub formacje, w
których

istnieją

zjawiska

strukturalne i potencjalne drogi

transportu, ale ich wpływ na
działanie składowiska może być
łatwo określony.

Regionalne i lokalne dane
charakteryzujące
litostratygrafię i budowę
strukturalną obszaru.
Chemiczne i fizyczne własności
skał.
W miarę potrzeb: termiczne
własności skał.

KRYTERIA GEOLOGICZNE

NIEZBĘDNE DANE

PRZYSZŁE ZJAWISKA GEOLOGICZNE

Składowisko powinno być tak
zlokalizowane zarówno pod
względem geologicznym, jak i

geograficznym, aby
prawdopodobieństwo
uwalniania się radionuklidów w

wyniku procesów geologii
dynamicznej było
zminimalizowane.

Analiza tektoniczna obszaru
wraz z analizą historycznej
sejsmiczności.
Ewidencja i parametry
wszystkich uskoków w obszarze
składowiska.
Rozpoznanie in situ
regionalnego pola naprężeń.
Oszacowanie maksymalnych

parametrów trzęsienia ziemi na
obszarze składowiska, o ile jest
ono fizycznie możliwe.
Oszacowanie gradientu
geotermicznego i ewidencja
źródeł termalnych.

KRYTERIA GEOLOGICZNE

NIEZBĘDNE DANE

HYDROGEOLOGIA

Ważnym składnikiem oceny
bezpieczeństwa składowiska
jest określenie mechanizmu
wód i kierunku ich przepływu,

gdyż najbardziej
prawdopodobnym sposobem
uwalniania się radionuklidów ze
składowiska do otoczenia jest

przedostawanie się ich do
wód podziemnych. Wybrane
środowisko skalne powinno

charakteryzować się
ograniczoną, niewielką liczbą
warstw wodonośnych i spękań,
ze względu na to, że stanowią

one potencjalne drogi migracji
radionuklidów.

Oszacowanie warunków
hydrogeologicznych w skali
regionalnej i lokalnej.
Własności hydrogeologiczne

wybranego środowiska
skalnego (rozkład porowatości,
przewodność hydrauliczna i in.)
Analiza przepływu wód
podziemnych we wszystkich
warstwach wodonośnych w
geologicznym otoczeniu

przyszłego składowiska.
Fizyczne i chemiczne własności
wód podziemnych i środowiska

skalnego.

KRYTERIA GEOLOGICZNE

NIEZBĘDNE DANE

GEOCHEMIA

Rodzaj skał oraz warunki
geologiczne panujące w
składowisku i jego otoczeniu

powinny sprzyjać procesom
zatrzymywania i opóźniania
uwalniających się
radionuklidów.
Opóźnienie lub zatrzymanie
migrujących radionuklidów
może być spowodowane

różnorodnymi procesami
chemicznymi i
fizykochemicznymi np. dyfuzją,
sorpcją, wytrącaniem się,

wymianą jonową itp.

Informacje potrzebne do
oszacowania potencjalnej
zdolności radionuklidów do

migracji powinny być
uzupełnione opisem
hydrochemicznych i
geochemicznych warunków w

skałach składowiska i w
otaczających geologicznych i
hydrogeologicznych

jednostkach oraz w systemach
przepływu wód podziemnych.

KRYTERIA GEOLOGICZNE

NIEZBĘDNE DANE

KRYTERIA WYNIKAJĄCE Z DZIAŁALNOŚCI CZŁOWIEKA

Przy ocenie lokalizacji należy
uwzględnić inne alternatywne
możliwości zagospodarowania

wybranego obszaru, np.
eksploatacja kopalin
użytecznych, magazynowanie
podziemne substancji

użytecznych i in.

Sprawozdanie z wszelkich robót
wiertniczych i górniczych,
prowadzonych w sąsiedztwie

wybranego obszaru.
Informacje o występowaniu
kopalin użytecznych w

otoczeniu.
Oszacowanie obecnego i
potencjalnego – przyszłego
użytkowania zasobów wód

powierzchniowych i
podziemnych.

KRYTERIA GEOLOGICZNE

NIEZBĘDNE DANE

WARUNKI INŻYNIERSKIE I KONSTRUKCYJNE

Strategia prowadzenia robót

górniczych powinna być

zaplanowana tak, aby roboty

podziemne wykonywane były

zgodnie z obowiązującym prawem

górniczym i jednocześnie nie

kolidowały z procesem lokowania

odpadów.
Roboty górnicze powinny być

prowadzone w ten sposób, aby nie

powodowały tworzenia się dróg

migracji w otaczającym

górotworze.
Skały, urabiane podczas drążenia

wyrobisk górniczych mogą być

oszacowane pod kątem

przydatności do sporządzania

podsadzki.

Szczegółowe geologiczne i

hydrogeologiczne dane o skałach

składowiska i nadkładzie.
Topografia obszaru składowiska i

jego otoczenia.
Określenie potencjalnych,

niekorzystnych warunków

geologiczno-górniczych, jakie

mogą towarzyszyć robotom

górniczym w składowisku

(temperatura, występowanie

gazów).
Historyczna sejsmiczność

górotworu.

ZASADY FUNKCJONOWANIA GŁĘBOKIEGO

SKŁADOWISKA ODPADÓW

PROMIENIOTWÓRCZYCH

 głębokość;
 powierzchnia;
 udostępnienie;
 plan składowiska;
 lokowanie odpadów;
 przewietrzanie;
 odzysk odpadów;
 likwidacja składowiska.

SCHEMAT PODZIEMNEGO SKŁADOWANIA

ODPADÓW PROMIENIOTWÓRCZYCH

KONCEPCJA BUDOWY GŁĘBOKIEGO SKŁADOWISKA ODPADÓW

PROMIENIOTWÓRCZYCH

SZYB ZJAZDOWY

SZYB ZJAZDOWY

SZYB

SZYB

WENTYLACYJNY

WENTYLACYJNY

SZYB WYDECHOWY

SZYB WYDECHOWY

(POWIETRZE

(POWIETRZE

NIESKAŻONE)

NIESKAŻONE)

SZYB DO TRANSPORTU

SZYB DO TRANSPORTU

ODPADÓW

ODPADÓW

SZYB WYDECHOWY

SZYB WYDECHOWY

CENTRALNE PRZEKOPY

CENTRALNE PRZEKOPY

TRANSPORTOWE, ORAZ

TRANSPORTOWE, ORAZ

PRZEKOPY WENTYLACYJNE

PRZEKOPY WENTYLACYJNE

PRZEKOPY SKŁADOWE

PRZEKOPY SKŁADOWE

300 - 900 m

300 - 900 m

Umieszczanie pojemników w składowisku

Składowisko Yucca Mountain (Nevada,

USA)

Składowisko WIPP (Nowy Meksyk, USA)

 GŁĘBOKOŚĆ

Głębokość składowiska zależy przede wszystkim od lokalnych

warunków geologicznych i najczęściej określa się ją na kilkaset

metrów pod powierzchnią ziemi. W Stanach Zjednoczonych,

jako głębokość preferowaną przyjmuje się od 300 ÷ 900 m.

Głębokość składowiska decyduje o długości dróg migracji

radionuklidów ze składowiska do biosfery. Płytka lokalizacja nie

gwarantuje długotrwałej skutecznej izolacji; głęboka lokalizacja

wyraża się szeregiem niekorzystnych zjawisk, np. wzrostem

gradientu

geotermicznego,

niekorzystnymi

zjawiskami

geomechanicznymi, nasileniem zagrożeń naturalnych i in.

 POWIERZCHNIA

Powierzchnia jaką powinno zajmować składowisko zależy od

warunków geologicznych panujących w środowisku skalnym i

jednocześnie od ilości i rodzaju lokowanych odpadów, a przede

wszystkim od zgromadzonej i wytwarzanej przez nie ilości

energii cieplnej.

W USA przyjmuje się, że głębokie składowisko powinno

pomieścić około 70000 ton odpadów radioaktywnych w postaci

wypalonego paliwa jądrowego. Dla tej ilości odpadów,

wymagana

powierzchnia

składowiska

zapewniająca

odprowadzenie energii termicznej pochodzącej z rozpadu

promieniotwórczego wynosi 5 ÷ 8 km

2

.

 UDOSTĘPNIENIE

Składowisko powinno być udostępnione z powierzchni ziemi co

najmniej trzema wyrobiskami udostępniającymi, tj. szybami lub

pochylniami. Są to:

 szyb do transportu pojemników z odpadami,

 szyb zjazdowy – wdechowy,

 szyb wentylacyjny – wydechowy.



PLAN SKŁADOWISKA

Według uznawanych obecnie wzorów, plan głębokiego składowiska
przypomina rozcięcie złoża w kopalni podziemnej, prowadzącej
eksploatację systemem komorowo filarowym. Składowisko składa się
z sieci wyrobisk korytarzowych udostępniających i rozcinających pola
składowania oraz z komór lub przekopów składowych w obrębie
poszczególnych pól.

Składowisko może być jedno- lub wielopoziomowe.

Korzystnej jest zaprojektowanie wyrobisk podziemnych urządzeń
technicznych w taki sposób, aby możliwe było równoczesne
prowadzenie robót górniczych udostępnianie i rozcinanie nowych pól
składowych), transportowanie, odbiór i lokowanie pojemników z
odpadami w polach składowych oraz podsadzanie i uszczelnianie pól
zapełnionych.

 LOKOWANIE ODPADÓW

Odpady dostarczane z zakładów przeróbczych do składowiska
powinny znajdować się w hermetycznych pojemnikach w postaci
zestalonej. Pojemniki te opuszczane są z powierzchni na poziom
składowania szybem do transportu odpadów, a następnie
transportowane do pól składowych. W komorach lub przekopach
składowych, pojemniki mogą być umieszczone w otworach
wiertniczych (depozycyjnych) lub wprost w wyrobisku.

Po ulokowaniu pojemników, otwory wiertnicze i wyrobiska są
wypełniane podsadzką, a także mogą być uszczelniane
materiałami izolującymi.

PRZEWIETRZANIE

Składowisko powinno być przewietrzane w ten sposób, aby
zachowane były niezależne obiegi świeżego powietrza w polach
składowania oraz w tych częściach składowiska, w których prowadzi
się roboty udostępniające i przygotowawcze.

 ODZYSK ODPADÓW

Według często przyjmowanych zasad (obowiązujących prawnie w
USA), projekt składowiska powinien przedstawiać opcję odzyskania
odpadów z części lub całości składowiska w dowolnym czasie, w
okresie do 50 lat od rozpoczęcia składowania. Czas odzyskania
odpadów powinien być porównywamy z czasem ich lokowania.

 LIKWIDACJA SKŁADOWISKA

Po wypełnieniu składowiska następuje podsadzenie wszystkich jego
wyrobisk i poziomów oraz uszczelnienie i likwidacja szybów.

Podsadzanie wyrobisk powinno odbywać się sukcesywnie, w miarę
zapełniania poszczególnych pól składowych. Przewiduje się
stosowanie podsadzki suchej. Jako materiał podsadzkowy może
posłużyć odpowiednio przygotowany urobek, pochodzący z robót
przygotowawczych. Przewiduje się kruszenie i przesiewanie materiału
podsadzkowego oraz zastosowanie domieszek, celem uzyskania
odpowiednich parametrów podsadzki.

Po podsadzeniu wyrobisk składowiska następuje uszczelnianie i
likwidacja szybów. Uszczelnienie powinno objąć także strefę zruszenia
wokół wyrobiska.

FAZY DZIAŁANIA I ŻYWOTNOŚĆ

PODZIEMNEGO SKŁADOWISKA

ODPADÓW PROMIENIOTWÓRCZYCH

W czasie funkcjonowania składowiska można wydzielić dwie fazy:

fazę

operacyjną i izolacyjną.

Faza operacyjna jest to okres, w którym składowisko jest
dostępne. W czasie jego trwania wykonuje się:

     roboty udostępniające,
     roboty przygotowawcze (wydzielające i przygotowujące pola

składowania),

  operacje technologiczne związane z odbiorem, transportem i

lokowaniem pojemników z odpadami,

     roboty uszczelniające i podsadzkowe w polach zapełnionych,
     wszelkie operacje górnicze związane z funkcjonowaniem

składowiska.

W fazie tej przewiduje się prowadzenie testów badawczych,
potwierdzających zdolności izolacyjne składowiska. W przypadku,
gdy wyniki testów są negatywne lub gdy zaistnieją inne
nieprzewidziane okoliczności, odpady należy częściowo lub
całkowicie usunąć ze składowiska.

Czas trwania fazy operacyjnej jest podyktowany przede
wszystkim ilością odpadów, jaką ma pomieścić składowisko, a
szczególnie - czasem ich składowania i ewentualnego odzysku.
Zazwyczaj, czas ten określa się na 80 - 100 lat. Jest to
jednocześnie czas wymaganej stateczności wyrobisk
podziemnych.

Faza izolacyjna rozpoczyna się od umieszczenia odpadów w
składowisku. W fazie tej bezpośredni

dostęp do pojemników z

odpadami jest już niemożliwy

. Przeprowadza się więc kontrolę

warunków w dostępnym otoczeniu. Kończy się etap wypełniania j i
podsadzania wyrobisk składowiska, następuje likwidacja wyrobisk
udostępniających, w otoczeniu składowiska trwa ciągła kontrola
warunków hydrogeologicznych, geochemicznych, hydrologicznych i
geotermicznych. Zadanie odizolowania radionuklidów od biosfery
przejmują ostatecznie i całkowicie

sztuczne oraz naturalne bariery

izolujące.

Zadaniem

sztucznych

barier

jest

spełnienie

co

najmniej

następujących funkcji
 spowolnienie uwalniających się radionuklidów,
 przekazywanie energii termicznej do otoczenia,
 ograniczenie czasu dotarcia wód podziemnych do pojemników,
 korzystna zmiana chemizmu wód, jakie dotrą do odpadów

 

Do barier sztucznych należą:
forma, w jakiej występują odpady (

zależna od zastosowanego

procesu przeróbczego

),



pojemnik na odpady

(opakowanie),

wypełnienie pomiędzy pojemnikiem a calizną w otworze
wiertniczym i podsadzka (wypełnienie) zastosowana w wyrobiskach
podziemnych w składowisku.

Przyjmuje się, że pojedynczy pojemnik (opakowanie) z odpadami
powinien utrzymać zgromadzoną w nim zawartość przez okres 300 -
1000 lat. Jego zasadniczą część stanowi hermetycznie zamykany
kanister. Zazwyczaj wykonany jest ze stali odpornej na i korozję,
gdyż jak się przewiduje, głównym czynnikiem mszczącym pojemniki
mogą być wody podziemne. Wewnątrz pojemnika mogą istnieć
wewnętrzne sztuczne bariery: substancje absorbujące radionuklidy,

W fazie izolacyjnej szczególną i niekorzystną rolę odgrywają warunki
termiczne. Składowisko ze zużytym paliwem jądrowym stanowi
powa

ż

ny ładunek energ

i

i c

i

eplne

j

. Ciepło wytwarzane w wyn

i

ku

rozpadu

promieniotwórczego

mo

ż

e

spowodowa

ć

wzrost

temperatury otoczen

i

a w czasie początkowych 200 - 400 lat.

Temperatura w składowisku zale

ż

eć będz

i

e od:

ilości energ

i

i cieplnej zgromadzonej i wytwarzane

j

przez odpady, co

zale

ż

y z kole

i

od sposobu przeróbki odpadów i czasu ich

sezonowan

i

a na powierzchn

i

,

szeregu naturalnych czynn

i

ków, takich jak: głębokość składowiska,

gradient geoterm

i

czny, przewodność termiczna skał, warunki

hydrogeolog

i

czne itp.

Niekorzystny wpływ wzrostu temperatury mo

ż

e być odczuwany już

w fazie operacyjnej. Jednakże, największą rolę odgrywa tempera

t

ura

w

fazie

izolacyjnej,

wywołując

niepożądane

zjawiska

geomechaniczne

,

hydrogeologiczne i geochemiczne, pogarszające

stan izolacji odpadów.

Czas trwania fazy izolacyjnej określa się na 10 000 lat

.