Ugrás a tartalomhoz

Ipari technológiák

Dr. Német Béla (2013)

Pécsi Tudományegyetem

Kiégett fűtőanyagok kezelése. Radioaktív hulladékok és tárolásuk.

Kiégett fűtőanyagok kezelése. Radioaktív hulladékok és tárolásuk.

Atomerőműi hulladékok

Urán és transzurán aktivációs/spallációs termékek

Termikus neutronok: aktivációs modell „átmeneti mag”-on keresztül

Gyors neutronok: szórás, spalláció

Hasadási termékek

Nemesgázok (Xe, Kr)

Radiojódok

Egyéb illékony elemek (Cs, Sr)

Egyéb hasadási termékek

Szerkezeti anyagok aktivált korróziós termékei

Vízkémiai aktivációs termékek

Radioaktív hulladékok definíciói, szabályozás

Halmazállapot szerint: gáznemű, folyékony, szilárd, biológiai hulladék

Felezési idő szerint: rövid, hosszú (limit: 137Cs t½=30 év)

Sugárzásfajta szerint: α-sugárzók külön kezelendők

Felületi γ-dózisteljesítmény szerint

Gáz halmazállapotú izotópok: A gáztalanítóból a környezetbe kerülnek (retenció aktív szénen)

- 133Xe, 135Xe, 88Kr: rövid felezési idejűek

- 85Kr t½=10,76 év – csak 0,22 % hozam

- Paksi Atomerőmű kibocsátási korlátja: Kr 46000, Xe 29000 TBq/év (kibocsátva: <10 TBq)

Cézium- és stroncium-izotópok

137Cs t½=30 év, hozam ~6 %, β- és γ-sugárzó –kulcsnuklid DCF (lenyelés) ~10-8 Sv/Bq

135Cs t½=2,3×106 év tiszta β-sugárzó hozam ~7 %

134Cs t½= 2.06 év – nem közvetlen hasadási termék!

A 134-es sorozat lezáró nuklidja a 134Xe. A 133-as sorozat lezáró nuklidja a 133Cs – ez felhalmozódik és felaktiválódik. A 134Cs/137Cs arány „reaktor-ujjlenyomat” – Paksi vízkibocsátásban: 31:100

Paksi AE légnemő korlát: 1 TBq/év ki: 8 MBq/év

Kiégett fűtőelemek (SF) feldolgozásának lépései:

- SF darabolása, kémiai szétválasztás hasadó képes anyagokra (U, Pu), nem hasadó transzuránokra (Np, Am, Cm stb.) és hasadási termékekre;

- Új fűtőelem (pl. MOX: mixed oxide) előállítása

- A keletkező nagyaktivitású radioaktív hulladék (high level radioactive waste, HLW) kondicionálása

- Átmeneti elhelyezés, visszaszállítás, végleges elhelyezés…

Országosan folyamatosan kezelnünk kell az atomerőműi kis- és közepes aktivitású radioaktív hulladékokat, továbbá el kell helyeznünk a kiégett üzemanyagokat és a nagy aktivitású radioaktív hulladékokat http://www.haea.gov.hu/web/v2/portal.nsf/html_files/hulladekkezeles

A Radioaktív Hulladék Feldolgozó és Tároló

A püspökszilágyi Radioaktív Hulladék Feldolgozó és Tároló 1976-ban kezdte meg működését; feladata az egészségügyből, kutatásból, oktatási és ipari alkalmazásokból származó radioaktív hulladék elhelyezése volt. 2004 végére a telephely eredeti tárolókapacitása megtelt.

A létesítményt 1998. július 1-jétől a Radioaktív Hulladékokat Kezelő Közhasznú Társaság (RHK Kht.) üzemelteti. 2003. év során jogszabályi változások miatt a telephely hatósági felügyelete az ÁNTSZ Országos Tisztifőorvosi Hivataltól (OTH) átkerült az ÁNTSZ Budapest Fővárosi Intézetéhez. 2004. év végén a tároló üzemeltetési engedélye lejárt, ezért az új jogszabályi előírásoknak megfelelően összeállításra került az engedélyezési dokumentáció, amely alapján a hatóság az üzemeltetési engedélyt 2015. február 28-ig megadta.

Az I. ütem eredményei alapján készült a püspökszilágyi RHFT biztonságnövelő programjának II. üteme a 2006-2010. időszakra, melyben célként az alábbiak fogalmazódtak meg:

1. Biztosítani kell a biztonság fenntartásához és fejlesztéséhez szükséges műszaki-technológiai feltételeket;

2. Végre kell hajtani a biztonságnövelő intézkedéseket - melyeknek hatékonyságát biztonsági értékelésekkel kell meghatározni - és ezzel párhuzamosan szabad helyet kell biztosítani a további, intézményi (nem atomerőműi) eredetű hulladékok elhelyezésére.

Az atomerőműi kis- és közepes aktivitású radioaktív hulladékok kezelése

Radioaktív hulladékok osztályozása

Aktivitás szerint: (Nem az aktivitás számszerű értéke a döntő, hanem a kezelhetőség)

• Nagy aktivitású hulladék

• Közepes aktivitású hulladék

• Kis aktivitású hulladék

Halmazállapot szerint:

• Szilárd – éghető és nem éghető – hulladék

• Folyékony radioaktív hulladék

• Gáznemű hulladék

Kis aktivitású hulladék

Enyhén szennyezett anyagok:

• Uránbányáknál keletkezett meddő

• Atomerőművekben keletkezett laboratóriumi hulladékok

Közepes aktivitású hulladék

Olyan anyagok, amelyek a radioaktivitásuk miatt külön kezelést igényelnek, bomlási hőjük azonban még nem olyan nagy, hogy nagy felmelegedést okozzon

• Atomerőművi hulladékok

• Primerköri elfolyások

• Ioncserélő anyagok

• Szűrők

• A reprocesszáló művekben keletkező hulladékok egy része

Nagy aktivitású hulladékok

Különleges kezelést igényelnek:

• Vastag árnyékoló falakat

• Műszakilag kialakított hűtőrendszert a bomlási hő elvezetésére. Ilyen hulladék gyakorlatilag csak reprocesszáló üzemekben keletkezik.

Hulladékok elhelyezésének szempontrendszere

• A hulladékokat a bioszférától el kell szigetelni, hogy csak elhanyagolható hatást gyakoroljanak a környezetre.

• A térfogatot minimálisra kell csökkenteni.

• Olyan szilárd fázisba kell ágyazni, hogy belőlük a radioaktív komponensek ne kerülhessenek ki.

• A hulladékokat végleges elhelyezésük előtt kezelni kell.

• A megszilárdított hulladéknak hőállónak és sugárállónak kell lennie.

• Évszázadokig, sőt évezredekig stabilisnak, kilúgozással szemben ellenállónak kell lennie.

• A megszlárdított hulladék először átmeneti tárolóba, majd megfelelő időtartamú – több évtizedes – pihentetés után végleges tárolóba kerül.

A paksi atomerőműben keletkező kis- és közepes aktivitású hulladék elhelyezésére alkalmas helyszín számára előnyösnek mutatkozott a Bátaapáti (Üveghuta) térségében létesítendő felszín alatti tároló koncepciója. A részletes telephelyvizsgálat 1997-ben kezdődött. A helyszín kiválasztására és a helyszín alkalmasságának megállapítására irányuló geológiai kutatásokat 1997-ben és 1998-ban végezték az üveghutai helyszínen, ugyanitt megkezdték a helyszín előzetes környezeti hatástanulmányának elkészítéséhez szükséges mérnöki munkát.

13.17. ábra - Paks, átmeneti tároló

Paks, átmeneti tároló

http://paks.hu/hirek/hir.php?mid=14fa57276ee459

13.18. ábra - Bátaapáti, tároló folyosó

Bátaapáti, tároló folyosó

http://kitartas.mozgalom.org/aktualis/ketszaz-meter-melyre-kerul-a-magyar-atomhulladek

A földtani kutatások zárójelentése 2001-ben megállapította: “A Bátaapáti (Üveghuta) telephely a (vonatkozó) rendeletben megfogalmazott valamennyi követelményt teljesíti, így földtanilag alkalmas kis és közepes aktivitású radioaktív hulladékok végleges elhelyezésére.”. A zárójelentést az illetékes geológiai hatóság, az MGSZ DDTH is felülvizsgálta és azt 2003. december 4-i határozatában jóváhagyta. Bátaapáti és a környék lakossága kezdettől fogva támogatta a kutatási munkákat, majd 2005. július 10-én Bátaapáti lakosai helyi népszavazáson - 75%-os részvétel mellett - több mint 90%-ban mondtak igent a hulladéktároló megépítésére. Ehhez a környező települések önkormányzatai határozatban csatlakoztak.

13.19. ábra - Bátaapáti és környéke

Bátaapáti és környéke

http://index.hu/bulvar/apati0729/

13.20. ábra - Boda és környéke

Boda és környéke

A kiégett üzemanyag és a nagy aktivitású radioaktív hulladékok tárolása a Kiégett Kazetták Átmeneti Tárolója (KKÁT) moduláris rendszerű, szükség szerint bővíthető száraz tárolójában történik, amelyet a GEC Alsthom angol cég tervezett. Az első tizenegy modul (egyenként 450 kazetta kapacitással) már üzemel, és 2004 végén már 3767 kiégett kazettát tárolt. A létesítmény 50 évre lehetővé teszi a Magyarországon keletkező kiégett kazetták tárolását.

Közepes és nagy aktivitású hulladékok

• Közepes aktivitású atomerőművi hulladékok szilárdítása:

– Bitumenbe

– Betonba ágyazás

• Nagy aktivitású hulladékok esetén:

– Üvegesítési eljárás

– Kerámiába ágyazás

• Egy 1000 MW-os nyomottvizes erőmű 1 évi üzemeltetése során kb. 3-5 m3 üvegtömb foglalja magában a reprocesszáló műben keletkező hulladékot.

Végleges elhelyezési lehetőségek

1.Földfelszín alatt mélyen, geológiai képződményekben: Kőzetekben, sóbányákban.

Szempontok:

• Vízzáró és száraz legyen

• Stabil legyen, tulajdonságait hosszú ideig megtartsa

• Hőkapacitása, hővezető képessége nagy legyen

• Mechanikai tulajdonságai megfelelőek legyenek

• Sugárálló legyen

• Ne legyen korrózióaktív

2. Tengerfenéken, tengerfenék alatt.

3. Eljegesedett területeken.

4. Világűrben.

A kis mennyiségben keletkező nagy aktivitású hulladékok végleges elhelyezése a Baranya megyei Boda térségébe tervezett mélygeológiai tárolóban nagy valószínűséggel lehetséges lesz. A kiégett atomerőművi üzemanyagot sokan nagy aktivitású hulladéknak gondolják, pedig a hatályos törvényi definíció értelmében nem az. A kiégett kazettákban további jelentős energiatermelési potenciál van, amely a jövőben értékes energiaforrásunk lehet. Más részről olyan, hosszú felezési idejű izotópok találhatóak a kiégett atomerőműi üzemanyagban, amelyek – kikerülésük esetén – a környezetre nagy veszélyt jelenthetnek, így hasznos lenne, ha ezeket a hulladékokat át lehetne alakítani, és ezáltal „ártalmatlanítani” lehetne.