POLITECHNIKA WROCŁAWSKA

WYDZIAŁ GEOINŻYNIERII

GÓRNICTWA I GEOLOGII

PODZIEMNE MAGAZYNY I SKŁADOWISKA

Definicja odpadów promieniotwórczych.

Odpady promieniotwórcze (radioaktywne) są to wszelkiego rodzaju przedmioty, materiały o różnych stanach skupienia, substancje organiczne i nieorganiczne, nienadające się do dalszego wykorzystania, a zanieczyszczone objętościowo lub powierzchniowo substancjami promieniotwórczymi w stopniu przekraczającym dopuszczalne- według odpowiednich przepisów - ilości. Koncentracja substancji radioaktywnych w odpadach promieniotwórczych jest zwykle wyższa niż koncentracja tych substancji w zwykłych odpadach.

Podział odpadów promieniotwórczych:

• niskoaktywne

• średnioaktywne

• wysokoaktywne

Podział ze względu na okres połowicznego rozpadu zawartych w nich izotopów:

• krótkożyciowe

• długożyciowe

Źródła odpadów promieniotwórczych.

Można wyróżnić pięć głównych źródeł pochodzenia odpadów promieniotwórczych (nie licząc zastosowań militarnych energii jądrowej):

• kopalnie rud uranu oraz zakłady przerobu tych rud,

• produkcja paliwa reaktorowego oraz przerób paliwa wypalonego,

• eksploatacja reaktorów energetycznych i badawczych,

• likwidacja reaktorów jądrowych,

• stosowanie izotopów promieniotwórczych w medycynie, przemyśle, rolnictwie i badaniach naukowych.

W Polsce odpady promieniotwórcze powstają w wyniku stosowania izotopów w medycynie, przemyśle i badaniach naukowych oraz podczas ich wytwarzania. Odrębną grupę odpadów stanowi zużyte paliwo jądrowe z reaktorów badawczych (EWA , MARIA). Jest ono nadal silnie promieniotwórcze, a więc wymaga odpowiedniego zabezpieczenia. Ilość odpadów promieniotwórczych jest bardzo mała w porównaniu do ilości odpadów produkowanych przez przemysł chemiczny, czy też powstających w efekcie spalania węgla w elektrowniach lub elektrociepłowniach.

Właściwe gospodarowanie odpadami promieniotwórczymi może skutecznie zabezpieczyć człowieka i środowisko - obecnie, a także i w przyszłości przed szkodliwym wpływem emitowanego przez nie promieniowania jonizującego. Dlatego też podczas unieszkodliwiania i składowania odpadów obowiązują określone zasady:

• minimalizowanie ilości powstających odpadów,

• odpowiednie segregowanie (oddzielnie ciekłe, oddzielnie nadającesię do

• rozdrobnienia, prasowania, spalania itd.),

• zmniejszanie objętości (prasowanie, odparowanie itp..),

• zestalanie i pakowanie w taki sposób, aby były chemicznie i fizycznie

• stabilne,

• składowanie odpadów w miejscach o właściwej strukturze geologicznej i

• stosowanie wszystkich możliwych technologii oraz barier, które skutecznie izolują odpady od człowieka i środowiska.

Elementy sztucznych barier ochronnych

• •forma odpadów (z punktu widzenia fizycznego i chemicznego),

• •opakowanie (osłona, materiały izolacyjne),

• •materiały wypełniające (wypełnienie wolnych przestrzeni

• w komorze składowania),

• •materiał i konstrukcja komór składowania,

• •materiały izolacyjne (mogą być związane z konstrukcją komór składowania lub tworzyć oddzielne warstwy).

Podstawowe funkcje sztucznych barier ochronnych to eliminowanie lub ograniczanie:

• infiltracji wód gruntowych i opadowych do miejsc

• składowania odpadów promieniotwórczych,

• rozproszenia się i migracji substancji promieniotwórczych

• ze składowiska do otoczenia,

• ługowalnościsubstancji promieniotwórczych z odpadów,

• niszczącego działania roślin i zwierząt.

Odpady promieniotwórcze muszą być odpowiednio składowane; im większa jest ich aktywność tym skuteczniejsze powinny być bariery przeciwdziałające ujemnemu wpływowi promieniowania na człowieka i środowisko. W Polsce stosowane są następujące bariery ochronne:

1. chemiczna: trudno rozpuszczalne związki chemiczne izotopów promieniotwórczych, powstające w procesie przerobu i oczyszczania radioaktywnych ścieków;
2. fizyczna: materiał wiążący (spoiwo) - służy do zestalania lub utrwalania odpadów. Proces ten polega na zmieszaniu zatężonych już odpadów (koncentratów) ze spoiwem i nadaniu im formy stabilnego ciała stałego. Zapobiega to rozsypaniu, rozproszeniu, rozpyleniu i wymywaniu substancji promieniotwórczych. Najczęściej stosowane spoiwa to: asfalt, cement i tworzywa sztuczne.;
3. I inżynierska: opakowanie (stalowy bęben lub betonowy pojemnik) zabezpiecza odpady przed uszkodzeniami mechanicznymi i kontaktem z wodą. Stanowi również osłonę biologiczną, ponieważ osłabia promieniowanie;
4. II inżynierska: betonowa konstrukcja składowiska oraz impregnująca warstwa bitumiczna- chroni pojemnik z odpadami przed wpływem opadów atmosferycznych, wilgocią i korozją;
5. naturalna: struktura geologiczna terenu, na którym zlokalizowano składowisko. Teren taki powinien być m.in. asejsmiczny, niezatapialny i wyłączony z działalności gospodarczej. Jest to bardzo ważne, ponieważ właściwa struktura geologiczna i warunki hydrogeologiczne uniemożliwiają migrację radionuklidów, zapobiegają ich rozprzestrzenianiu w glebie oraz przenikaniu substancji promieniotwórczych do wód gruntowych i powierzchniowych.

Na obecnym etapie rozwoju nauki i rozeznania technicznego najbardziej bezpiecznym miejscem składowania jest litosfera, czyli wnętrze skorupy ziemskiej. A spośród rozlicznych skał najbardziej bezpieczne są złoża soli. Według rozeznania światowego - kubatura podziemnych składowisk w stosunku do ich ilości, powinna przekraczać dwukrotną objętość, jeśli chodzi odpady nisko- i średnioaktywne, zaś pięciokrotną objętość w stosunku do odpadów wysokoaktywnych. Każdy odpad wysokoaktywny przed składowaniem we wnętrzu skorupy ziemskiej musi być schłodzony.

Składowisko musi zapewniać długotrwałą izolację od biosfery, czyli od środowiska człowieka. Żeby to zapewnić trzeba iść w trzech kierunkach: zmniejszyć objętość tych odpadów ( czyli je skoncentrować), odpowiednio zestalić, i wreszcie odpowiednio opakować dla transportu i składowania docelowego. Światowa cena za składowanie kilograma substancji HLW, wynosi 1600 dolarów. Rygory dotyczące budowy takiego składowiska są bardzo ostre. Musi być ono zlokalizowane na znacznej głębokości, w rejonie asejsmicznym, gdzie występują korzystne warunki hydrogeologiczne. Wykluczona jest kolizja z inną działalnością. Zaś górotwór ( bariera naturalna), posiadać musi cechy nieprzepuszczalności, korzystne własności reologiczne, dobre własności sorpcyjne i przewodnictwo cieplne.

Kopalnia soli, która ma być przeznaczona na składowiska odpadów niebezpiecznych, powinna być zlokalizowana w złożu spełniającym warunek trwałej izolacji wyrobisk kopalnianych od wód podziemnych.

Złoże soli musi się charakteryzować jednorodnością oraz brakiem ciągłych przewarstwień łatwo rozpuszczalnych soli potasowo- magnezowych, które mogłyby ułatwić migrację wód podziemnych.

Usytuowanie kopalni w złożu musi uwzględniać pozostawienie odpowiedniej grubości calizn ochronnych. Złoże musi znajdować się na znacznej głębokości ( najlepiej większej niż 500m.), na której skała solna zachowuje się plastycznie pod wpływem ciężaru nadkładu, co jest korzystne dla trwałego, samoczynnego zaciśnięcia komór składowych i uszczelnienia wszystkich, wewnętrznych otamowań. Usytuowanie szybów kopalnianych oraz ich obudowa muszą umożliwiać wodoszczelne i trwałe zamknięcie składowiska ( poniżej poziomu wód podziemnych), po zakończeniu jego pracy. Do gromadzenia odpadów niezbędne jest wyodrębnione pole górnicze, w którym zaprzestano eksploatacji. Składowanie odpadów w czynnym polu górniczym jest niemożliwe z powodu wzajemnego, negatywnego oddziaływania procesów wydobycia soli i składowania odpadów ( wentylacja, roboty strzałowe, zagrożenie wodne).

Pole składowania odpadów należy oddzielić od pola eksploatacji tamami, zaś wyrobiska poeksploatacyjne muszą wykazywać cechy stateczności i być dostępne dla oceny ich jakości. Kopalnia, w której zlokalizowane będą odpady, musi być sucha, zaś po zaprzestaniu składowania konieczna jest gwarancja stałej kontroli i nadzoru nad składowiskiem.

Rys. 1. Model geologicznego składowiska odpadów promieniotwórczych promieniotwórczych wysadzie soli kamiennej

Rys. 2. Schemat składowania pojemników

z zużytym paliwem jądrowym (górne rysunki)

i z zeszklonymi odpadami o dużej aktywności

(dolne rysunki) pojemników wysadzie solnym.

Składowanie odpadów radioaktywnych (promieniotwórczych) w podziemnych wyrobiskach górniczych na Świecie i w Polsce.

---