Omawiając problem związany z utylizacją paliwa jądrowego, przede wszystkim należy zwrócić uwagę na trzy kluczowe płaszczyzny związane z tym zagadnieniem: prawną, techniczną [1] i teoretyczną.
W tym miejscu należy podkreślić, że odpady jądrowe często nie są stricto odpadami w postaci fizycznej, tak jak np. rzeczy materialne. Główną przesłanką uznania za odpad promieniotwórczy jest ilość pierwiastków promieniotwórczych znajdujących się na danym przedmiocie. W praktyce można to opisać za pomocą przykładu brudnego dywanu, gdzie o tym, czy dywan zostanie przez nas uznany za odpad przeznaczony do wyrzucenia, zdecyduje ilość brudu, jaka na nim zalega. Oczywiście ten brud jest usuwalny, jednak pewna jego część może zostać wyczyszczona dość szybko, natomiast doczyszczenie innej części może trwać latami.
W niniejszym artykule zajmiemy się głównie płaszczyzną prawną. W przypadku dwóch pozostałych płaszczyzn zachęcamy do zapoznania się ze szczegółowymi, ogólnodostępnymi opracowaniami na te tematy, gdyż są one niezwykle ciekawe.
Przechodząc do wskazanej płaszczyzny prawnej, należy podkreślić, iż z racji funkcjonowania w Polsce reaktora atomowego (reaktor Maria [2]), polskie prawo zmierzyło się z tą kwestią. Kluczowe regulacje w tym zakresie znajdują się przede wszystkim w art. 47 ustawy z dnia 19 listopada 2000 r. – Prawo atomowe [3]. Przepis ten w szczególności skupia się na wyszczególnieniu podziału odpadów promieniotwórczych, tworząc trzy kategorie:
- odpady niskoaktywne,
- odpady średnioaktywne,
- odpady wysokoaktywne.
Dodatkowo ww. przepis podkreśla, że w ramach tych trzech głównych kategorii możliwe jest także tworzenie podkategorii ze względu na:
- okres połowicznego rozpadu i stężenie promieniotwórcze zawartych w tych odpadach izotopów promieniotwórczych,
- aktywność izotopów promieniotwórczych zawartych w ciekłych odpadach jądrowych (np. woda wykorzystywana w procesie funkcjonowania elektrowni atomowej).
Wracając do grupy odpadów, w przypadku odpadów z grupy niskoaktywnych należy wskazać wszystkie te odpady, w których stężenie radionuklidów długożyciowych oraz krótkożyciowych wynosi 400 Bq/g (bekereli) promieniowania alfa oraz kilkudziesięciu kilogramów Bq/g promieniowania gamma oraz beta. Przykładem takiego pierwiastka jest chociażby Cez-137, będący wynikiem rozpadu Uranu-235 oraz Plutonu-239.
Natomiast same radionuklidy to jądra atomów, które są niestabilne i ulegają rozpadowi promieniotwórczemu, emitując promieniowanie w postaci cząstek alfa, beta lub promieniowania gamma. Ten proces prowadzi do przekształcenia radionuklidu w inny pierwiastek lub izotop, który może być stabilny lub również promieniotwórczy.
Tłumacząc to jeszcze na język “śmiertelników” oraz nawiązując do przykładu brudnego dywanu, można powiedzieć, że do tej grupy zaliczamy ten rodzaj brudu w postaci pierwiastków, którego maksymalny czas wyczyszczenia wynosi do 300 lat. W praktyce większość pierwiastków w tej grupie ulega wyczyszczeniu do 30 lat, jak chociażby przywołany Cez-137. Przedmiotem materialnym zaliczającym się do tej grupy odpadów może być chociażby odzież ochronna wykorzystywana przez pracowników elektrowni czy laboratoriów.
Do grupy odpadów średnioaktywnych zaliczamy w szczególności te pierwiastki, których poziom Bq/kg wynosi od 10^6 do 10^10, a średni czas rozpadu w dużym uproszczeniu wynosi od tysiąca do kilku tysięcy lat. W przypadku tej grupy nie stanowi on pierwszego miejsca w procesie kwalifikacji danego odpadu. Dla przykładu można wyróżnić chociażby Ameryk-241, który ulega rozpadowi po 432 latach. Materialnym przedmiotem zaliczającym się do tej grupy odpadów mogą być zużyte elementy konstrukcyjne reaktora jądrowego.
Ostatnią grupę odpadów stanowią odpady wysokoaktywne. Są to wszystkie te odpady, które zawierają duże ilości wysokoaktywnych radionuklidów. Określono dla nich orientacyjny poziom aktywności – 10^4 – 10^6 TBq/m^3. Ich czas rozpadu jest liczony w milionach lat, a najlepszym przykładem obrazującym tę kategorię jest zużyte paliwo jądrowe.
Oczywiście wszystkie te odpady są odpowiednio składowane stosownie do swojej kategorii. Odpady niskoaktywne składujemy w specjalnych składowiskach do kilkudziesięciu metrów. Z kolei odpady średnioaktywne składujemy od kilkudziesięciu do kilkuset metrów. Natomiast odpady wysokoaktywne najpierw poddajemy kilkudziesięcioletniemu okresowi chłodzenia, a w dalszym etapie przystępujemy do okresu ich składowania w podobnym zakresie jak odpady średnioaktywne.
Za ich składowanie odpowiedzialny jest w Polsce tzw. ZUOP, czyli Zakład Unieszkodliwiania Odpadów Promieniotwórczych, który składuje owe odpady w specjalnym składowisku w Różanie w woj. mazowieckim.
W tym miejscu należy podkreślić, że ilość odpadów promieniotwórczych wcale nie jest aż taka duża, jak nam się może wydawać. W przypadku produkcji energii elektrycznej za pomocą rozwiązań atomowych aż 90% odpadów stanowią odpady niskoaktywne i średnioaktywne. Dodatkowo roczna eksploatacja jednego bloku elektrowni atomowej o mocy 1 GW wyprodukuje 300 m^3 takich odpadów, zaś najmniejszy pojedynczy „50 m” basen olimpijski ma objętość 2500 m^3. Biorąc pod uwagę jeszcze kwestię tego, że większość owych odpadów ulegnie bezpiecznemu oczyszczeniu w ciągu kilkunastu lat, jest to rozwiązanie jak najbardziej bezpieczne.
Na sam koniec warto poruszyć jeszcze jeden katalog z wspomnianego art. 47 ustawy – Prawo atomowe, który wskazuje na elementy niekwalifikujące się do odpadów promieniotwórczych, a są to:
- masy ziemne lub skalne przemieszczane w związku z wydobywaniem kopalin ze złóż,
- odpady wydobywcze,
- niezanieczyszczona gleba i inne materiały występujące w stanie naturalnym, wydobyte w trakcie robót budowlanych,
- odpady w postaci osadów z oczyszczania ścieków przemysłowych zawierających naturalnie występujące izotopy promieniotwórcze o sumarycznym stężeniu promieniotwórczym izotopów Ra-226 i Ra-228 nieprzekraczającym 1000 kBq/kg,
- ścieki przemysłowe zawierające naturalnie występujące izotopy promieniotwórcze o sumarycznym stężeniu promieniotwórczym izotopów Ra-226 i Ra-228 nieprzekraczającym 1000 kBq/m^3.
Jak widać, problem odpadów promieniotwórczych nie jest aż tak przerażający, jak mogłoby się to wydawać. Należy wręcz stwierdzić, że jest on kolejnym argumentem za realizacją inwestycji jądrowych. W szczególności jest to mocno widoczne, kiedy zaczniemy zestawiać to z tradycyjnymi rozwiązaniami związanymi z produkcją energii elektrycznej, które to produkują o wiele więcej zanieczyszczeń niż opisywane.
Mgr Michał Krawczyk / 25.06.2024 r.
[1] https://energetyka24.com/atom/co-zrobic-z-odpadami-z-polskiej-elektrowni-jadrowej-oto-mozliwosci
[2] zob.: https://www.ncbj.gov.pl/reaktor-maria
[3] Dz.U. z 2023 r. poz. 1173 z późn. zm. [4] https://swiadomieoatomie.pl/Energetyka-jadrowa/Materialy-eksperckie/Materialy-problemowe/Postepowanie-z-wysokoaktywnymi-odpadami-promieniotworczymi