Odpadami promieniotwórczymi nazywamy odpady stałe, ciekłe lub gazowe, zawierające substancje promieniotwórcze lub skażone tymi substancjami.
Co zaliczamy do odpadów?
Filtry wody w reaktorach jądrowych i zużyte wymieniacze jonowe (jonity)
Materiały i narzędzia używane w rutynowej pracy przy instalacjach jądrowych, jak np. zawory, części pomp, fragmenty rurociągów
Wyposażenie pracowni naukowych
Pokrowce na buty, fartuchy, ściereczki, ręczniki papierowe itp., używane wszędzie tam, gdzie człowiek spotyka się z materiałami promieniotwórczymi
Filtry używane do testów zanieczyszczenia powietrza materiałami promieniotwórczymi, a także ciecze używane czasem do rozpuszczania tych filtrów
Pojemniki, ubrania, papier, wata, lignina, płyny i wyposażenie, które miały kontakt z materiałami promieniotwórczymi stosowanymi w medycynie
Materiały biologiczne używane w badaniach naukowych w różnych działach medycyny i farmacji.
Jak powstają odpady promieniotwórcze?
Odpady promieniotwórcze powstają na kolejnych etapach technologicznych jądrowego cyklu paliwowego:
Podczas przerobu rudy uranowej, po procesie mielenia, (ekstrakcja uranu z rudy), zostają promieniotwórcze hałdy, ilość porównywalna z ilością rudy
Proces wzbogacania uranu w U-235 zostawia zubożony uran, stanowiący odpad w procesie wzbogacania uranu
Wypalone paliwo w reaktorach – można wyekstrahować zeń rozszczepialne izotopy U-235 i Pu-239
Przerób wypalonego paliwa pozostawia odpady wysokoaktywne i transuranowce. Wydobycie z wypalonego paliwa U, Pu i transuranowców przyspiesza zanik aktywności pozostałości z wypalonego paliwa. Usunięcie dodatkowo wszystkich aktynowców powodowałoby, że już po około 300 latach aktywność powstałego odpadu promieniotwórczego osiągałaby poziom aktywności uranu w glebie
Przemysł zbrojeniowy pozostawia materiały zawierające długożyciowe transuranowce
Jak klasyfikujemy (dzielimy) odpady?
Odpady wysokoaktywne HLW (od High-Level Waste): przerobione wypalone paliwo z reaktorów jądrowych i niektórych procedur podczas produkcji broni jądrowej. Zawierają silnie promieniotwórcze, krótko- i długo-życiowe fragmenty rozszczepienia, niebezpieczne związki chemiczne, toksyczne metale ciężkie. Mogą mieć postać ciekłą, np. z przerobu wypalonego paliwa
Odpady niskoaktywne LLW (od Low-Level Waste): z reaktorów, a także ze źródeł promieniotwórczych (nauka, przemysł i medycyna)
Odpady transuranowe TRU (od TRansUranium), których dostarczają fabryki przerobu paliwa oraz nuklearny przemysł zbrojeniowy
Odpady o pośredniej aktywności ILW (od Intermediate Level Waste), w Wielkiej Brytanii materiały o aktywności właściwej beta i gamma większej od 1,2x107 Bq/kg oraz aktywności alfa ponad 4x106 Bq/kg
Odpady o bardzo niskiej aktywności VLLW (od Very Low Level Waste), aktywność właściwa alfa, beta i gamma < 400 Bq/kg
Postępowanie z odpadami promieniotwórczymi spoza przemysłu jądrowego (unieszkodliwianie) ma trzy cele: maksymalnie zmniejszyć objętość odpadów, zapewnić im odporność na działanie wody i rozpraszanie oraz przechować w sposób nie zagrażający środowisku.
Jak zabezpieczamy odpady przed przedostaniem się do środowiska?
System barier zapobiegających rozprzestrzenianiu się substancji promieniotwórczych oraz pochłaniających promieniowanie składa się z 6 elementów:
Tworzenie trudno rozpuszczalnych związków chemicznych (koncentratów) wiążących izotopy promieniotwórcze
Materiał wiążący (spoiwo), który służy do zestalania odpadów, co przeciwdziała rozsypaniu, rozproszeniu, rozpyleniu i wymywaniu substancji promieniotwórczych, np. beton (osłona biologiczna), asfalt, polimery organiczne i masy ceramiczne
Opakowanie odpadów, zabezpieczające je przed uszkodzeniami mechanicznymi, działaniem czynników atmosferycznych i kontaktem z wodą. Stałe lub zestalone odpady zamykane są w pojemnikach metalowych lub betonowych i w tej postaci przewożone i składowaneBetonowa konstrukcja składowiska, zabezpiecza odpady przed dzialaniem czynników atmosferycznych, zapobiega korozji opakowań oraz migracji substancji promieniotwórczych z miejsca ich składowania
Struktura geologiczna terenu. Teren. asejsmiczny, niezatapialny (np. w czasie powodzi) mało przydatny gospodarczo i oddalony od skupisk ludzkich. Poziom wód gruntowych niższy od poziomu składowiska, a skład podłoża musi przeciwdziałać migracji radionuklidów
Impregnująca warstwa bitumiczna pokrywająca wierzchnią warstwę betonu, zapobiega m.in. przenikaniu wód opadowych do strefy składowania odpadów, uniemożliwia korozję opakowań oraz wymywanie substancji promieniotwórczych
Wyboru lokalizacji składowiska nie dokonuje się przypadkowo. Muszą istnieć sprzyjające warunki geologiczne i hydrogeologiczne terenu, ludność musi mieć zagwarantowaną ochronę przed uwolnieniem się odpadów promieniotwórczych, należy zabezpieczyć składowisko przed przypadkowym wejściem na jego teren osób postronnych a także należy zagwarantować bezpieczeństwo ludności zarówno w okresie działania składowiska jak i po jego zamknięciu. Niezbędne są również rekompensaty finansowe dla ludności, ponieważ obecność składowiska obniża wartość terenu i zabudowań , a ludność, w obawie o swoje zdrowie, będzie domagała się lepszej opieki medycznej, sprawniejszego systemu ratowniczego, lepszych dróg dojazdowych. Zmniejszeniu ulegną też wpływy z podatków, więc trzeba je równoważyć opłatami operatora składowiska.
Równie istotną kwestią jest akceptacja społeczna składowiska. Ludność terenu, na którym planuje się zainstalować składowisko musi mieć pewność, że w każdej chwili będzie mogła skontrolować prawidłowość działania składowiska poprzez wybrane przez siebie służby monitorujące środowisko naturalne, i że zawsze będzie traktowana jak równorzędny partner. Ważna jest umiejętność rzeczowej i życzliwej rozmowy z reprezentantami lokalnej społeczności i edukacja ludności od najwcześniejszych lat. Odpowiedzialni za pracę składowiska muszą więc na terenie swego działania prowadzić odpowiednią edukację dotyczącą promieniowania jonizującego.
Odpady promieniotwórcze w Polsce
W Polsce jedyne składowisko odpadów promieniotwórczych znajduje się w miejscowości Różan w województwie mazowieckim.
Problem unieszkodliwiania odpadów promieniotwórczych powstał w Polsce w 1958 roku, z chwilą uruchomienia w Instytucie Badań Jądrowych w Świerku koło Otwocka pierwszego badawczego reaktora jądrowego EWA. Oprócz gromadzonych w b. Instytucie Badań Jądrowych w Świerku, pochodzących z importu, wykorzystanych już źródeł promieniotwórczych oraz odpadów powstających podczas konfekcjonowania izotopów (Biuro Dystrybucji Izotopów) pojawiły się nowe rodzaje odpadów, tzn. koncentraty promieniotwórcze (zużyte jonity z układów oczyszczania wód obiegów chłodzenia reaktora, szlamy postrąceniowe będące wynikiem oczyszczania ścieków promieniotwórczych itp.), wymagające dalszego przetwarzania.
W wyniku intensywnych działań już w roku 1961 po odpowiednich przygotowaniach inżynieryjno-technicznych oddano do eksploatacji w miejscowości Różan nad Narwią składowisko odpadów promieniotwórczych, które wtedy otrzymało nazwę Centralna Składnica Odpadów Promieniotwórczych. Na składowisko to przeznaczono dawny fort wojskowy z lat 1905-1908, który po przeprowadzeniu niezbędnych analiz i badań hydrogeologicznych, wytypowano spośród podobnych obiektów na terenie Polski.
Zaleta fortów to grube (1,2 - 1,5 m) ściany i stropy betonowe. Zapewniają one pełną osłonność biologiczną ulokowanym w nich odpadom. Składowisko zajmuje obszar 3,045 ha i jest korzystnie usytuowane w miejscu tzw. wyniosłości topograficznej. Wody gruntowe znajdują się pod warstwą gliny o bardzo małej przepuszczalności i warstwą gleby o właściwościach sorpcyjnych na głębokości kilkunastu metrów poniżej składowiska. Skład podłoża przeciwdziała skutecznie migracji odpadów, które mogłyby na skutek nieszczęśliwych wydarzeń przeniknąć do gleby.
Odpady składuje się w budowlach betonowych, bunkrach oraz w fosie. W tej ostatniej przechowuje się jedynie odpady nie zawierające długożyciowych nuklidów alfapromieniotwórczych. Dno i zbocza fosy pokryte są 20 cm warstwą betonu. Długożyciowe odpady alfapromieniotwórcze składowane są w betonowych budowlach fortu, komora po komorze, aż do całkowitego ich wypełnienia. Wypełnioną komorę zamyka się szczelnie lub zamurowuje. Odpady te, przed ostatecznym zamknięciem składowiska w Różanie, będą przeniesione do składowiska docelowego, tzw. składowiska głębokiego.
Zarówno na terenie KSOP jak i wokoło niego prowadzi się monitoring lokalny, który pozwala na ocenę sytuacji radiologicznej, ocenę zagrożenia radiacyjnego ludności a także badanie długookresowych zmian radioaktywności. Monitoring jest prowadzony przez instytucje niezależne od prowadzącego eksploatację KSOP Zakładu Unieszkodliwiania Odpadów Promieniotwórczych ZUOP, a mianowicie:
Państwowy Instytut Geologiczny
Dozór Jądrowy Państwowej Agencji Atomistyki
Laboratorium Pomiarów Dozymetrycznych IEA
W otoczeniu KSOP prowadzi się pomiary stężeń substancji promieniotwórczych w wodach rzeki Narew, w wodach studziennych, źródlanych oraz gruntowych. Wszędzie obserwuje się stężenia substancji promieniotwórczych nie odbiegające od wartości normalnie obecnie występujących w środowisku naturalnym. Poza strefą 300 m od składowiska stężenia te nie przekraczają pojedynczych bekereli na litr.
Kontrola radiologiczna obejmuje następujące punkty:
gleba, trawa i zboża z otoczenia składowiska
woda gruntowa z odwiertów kontrolnych (piezometrów) umieszczonych na terenie i w otoczeniu składnicy
woda z Narwi
powietrze atmosferyczne
poziom promieniowania gamma na terenie i w otoczeniu składowiska.
Niezależna kontrola trzech różnych instytucji nie związanych w żaden sposób z prowadzącym eksploatację składowiska ZUOP-em zapewnia bezstronne informacje o stanie radiacyjnym składowiska i o zdrowiu ludzi. W ciągu pół wieku nie zdarzyły się przypadki narażenia ludzi ani wycieków substancji radioaktywnych do otoczenia poza granice KSOP. Aktywność wody w źródle, wody wodociągowej i wody w wysięku do Narwi jest niska i zawiera się w granicach tła naturalnego. Zdrowie ludności należy do najlepszych w Polsce, co najlepiej świadczy o braku ujemnego wpływu składowiska na środowisko i okolicznych mieszkańców.
W początkowym okresie zagadnieniem unieszkodliwiania odpadów promieniotwórczych zajmowała się Centrala Odpadów Promieniotwórczych (COP) b. Instytutu Badań Jądrowych (IBJ), będąca w strukturze organizacyjnej instytutu gospodarstwem pomocniczym.
W roku 1970 COP przekształcono w Zakład Unieszkodliwiania Substancji Promieniotwórczych (ZUSP), który następnie włączony został do nowoutworzonego Ośrodka Reaktorów i Produkcji Izotopów (ORiPI) w Instytucie Energii Atomowej (IEA), powstałym w 1983 roku po likwidacji IBJ.
W roku 1988, po wyodrębnieniu się ORiPI z IEA i utworzeniu Ośrodka Badawczo-Rozwojowego Izotopów, ZUSP znalazł się w strukturze Instytutu Energii Atomowej. Decyzją Dyrektora IEA, z dniem 1 stycznia 1994 roku został przekształcony w Zakład Doświadczalny Unieszkodliwiania Odpadów Promieniotwórczych (ZDUOP) z rozszerzoną, w stosunku do innych zakładów instytutu, samodzielnością finansową.
Z dniem 1 stycznia 2002 r. ZDUOP IEA przekształcony został w przedsiębiorstwo państwowe użyteczności publicznej p.n. Zakład Unieszkodliwiania Odpadów Promieniotwórczych.
Odpady promieniotwórcze, niewykorzystywane substancje promieniotwórcze. Powstają przy wydobywaniu i oczyszczaniu rud uranowych, wytwarzaniu ładunków jądrowych i paliwa jądrowego oraz jego późniejszej przeróbce, przy wytwarzaniu i oczyszczaniu preparatów zawierających izotopy promieniotwórcze (do różnych zastosowań) itp.
Odpady promieniotwórcze dzieli się na klasy ze względu na stan skupienia i formę chemiczną, aktywność (aktywność źródła promieniotwórczego) i radiotoksyczność zawartych w nich izotopów promieniotwórczych. Podstawowym rozróżnieniem odpadów promieniotwórczych jest podział na nisko- lub wysokoaktywne.
Odpady wysokoaktywne zazwyczaj przechowuje się w miejscu wytworzenia przez okres rzędu lat (potrzebny do rozpadu większości względnie krótkożyciowych izotopów promieniotwórcych zawartych w odpadach promieniotwórczych) w szczelnych opakowaniach zanurzonych w basenach wodnych (woda odbiera ciepło pochodzące z rozpadów promieniotwórczych), po czym poddawane są przetworzeniu, w wyniku którego zazwyczaj dąży się do zmniejszenia objętości odpadów promieniotwórczych zawierającego bardzo długożyciowe izotopy.
Jedną z metod postępowania z niskoaktywnymi odpadami promieniotwórczymi jest zaś zwiększanie ich objętości poprzez rozcieńczenie nieaktywnymi substancjami, przez co powstaje mieszanina o aktywności właściwej porównywalnej z aktywnością elementów naturalnego środowiska, którą można wprowadzić do środowiska.
Zazwyczaj jednak odpady promieniotwórcze, niskoaktywne, umieszczone w szczelnych pojemnikach, składuje się na zamkniętych składowiskach odpadów (w Polsce składowisko takie znajduje sie w Różanie). Ostatecznym miejscem przechowywania najbardziej długożyciowych odpadów promieniotwórczych są tzw. składowiska docelowe, lokalizowane na terenach asejsmicznych, na dużych głębokościach w skałach, przez które nie penetruje woda.
Obliczany czas nienaruszonego przechowywania odpadów promieniotwórczych w takich składowiskach sięga milonów lat, składowiska takie są bardzo drogie. Problemy związane z gospodarką odpadami promieniotwórczymi są głównym ograniczeniem rozwoju energetyki jądrowej.