Ugrás a tartalomhoz

A nukleáris ipar hulladékkezelési kihívásai

Dr. Szűcs István (2013)

1. fejezet - A nukleáris ipar hulladékkezelési kihívásai (Dr. Szűcs István)

1. fejezet - A nukleáris ipar hulladékkezelési kihívásai (Dr. Szűcs István)

Az előrejelzések szerint a világ primer energia felhasználása 2050-ig megkétszereződhet. Ezzel párhuzamosan az energiaellátás biztonságának fenntarthatósága is egyre égetőbb problémává válik, mivel a fosszilis üzemanyagok tartalékai végesek és kimerülőben vannak. E kimerülési folyamat során felismert globális éghajlatváltozás tény-adatai rádöbbentették a világot arra, hogy a lakosság életszínvonalát csak gazdaságilag ésszerű, biztonságos és fenntartható energia használata esetén lehet megőrizni, és világossá vált, hogy mindez igen bonyolult és nagyszabású kihívás.

Az Európai Unió tagországainak állam- és kormányfői 2007 márciusában deklarálták, hogy az üvegház-hatású gázok kibocsátását 2020-ig az 1990-es szint 80 %-ára kívánják csökkenteni. Az ennek megvalósítására készült különböző akciótervek és elemzések szerint a cél a nukleáris energia mai részarányának változatlanul tartása vagy növelése nélkül nem érhető el. (Jelenleg a nukleáris energia az EU teljes villamosenergia-termelésének 31 %-át adja. Ez évi 900 millió tonna széndioxid kibocsátás "megtakarítását" jelenti, ami csaknem azonos a közlekedési szektor teljes CO2 kibocsátásával.)

Számos gazdaságossági és környezetvédelmi versenyelőnye miatt a nukleáris ipar világszerte reneszánszát éli, annak ellenére, hogy ezt a lendületet egy-egy természeti- és ahhoz kapcsolódó műszaki katasztrófa megtörheti. A 2011. március 11-i japán földrengés fukushimai atomerőműre gyakorolt hatásainak nemzetközi vonzatai ellenére a hazai energiapolitika fő pilléreként funkcionáló atomerőmű élettartam-növelési és bővítési szándéka továbbra is elfogadott alternatívaként prognosztizálható.

A következő évtizedek várhatóan meredeken felfutó nukleáris iparához kapcsolódó anyagi és humán erőforrások jelentős növekedési igénye vitathatatlan. Ez fokozottan igaz az iparág műszaki és társadalmi elfogadtatásában egyre meghatározóbb szerepet játszó nukleáris környezetvédelem területére is. E környezetvédelmi küldetés egyik fő területe a nukleáris technika vívmányainak alkalmazásához kapcsolódóan keletkező radioaktív hulladékok szakszerű és biztonságos kezelésének és elhelyezésnek kérdése.

Amennyiben az elhelyezés a már véglegesség igényével fogalmazódik meg, a kihívás nem olyan súlyú, amelyet egyszer és mindenkorra meg lehet oldani, hanem inkább egy hosszú probléma- és feladatsor megoldásának kezdete, amely átível a következő évszázadokba is. Az atomenergia, a nukleáris ipar más ágazatai által nyújtott előnyök igénybevétele csakis a hulladékok végleges elhelyezésének megoldásával párhuzamosan képzelhető el.

Mivel a már meglévő és az elkövetkezendő évtizedekben keletkező radioaktív hulladékmennyiség már korábban meghozott döntések eredménye, az egyetlen lehetőségünk, hogy gondoskodni kell a radioaktív hulladékok biztonságos elhelyezéséről. Ezért a továbbiakban elsősorban a már működő atomenergia ipar termék-életciklusának utolsó szakaszához kapcsolódó hulladékkezelés egyes fontosabb kérdéseivel foglalkozunk.

1.1. A radioaktív hulladékok forrásai

A radioaktív hulladékok egyik igen jelentős forrása maga a bennünket körülvevő természet. A Föld felszínén és földkéreg alatt óriási radioaktív anyagkészletek találhatók. Ezen hatalmas természetes aktivitáskészlet főbb forrásai:

  • A földkéregben található ásványi nyersanyagok, természetes előfordulású radioaktív anyagok (angol betűszóval NORM, Naturally Occuring Radioactive Materials). (Ezek, feldolgozva már sokkal nagyobb aktivitású hulladékot eredményezhetnek ― rövidítve: TENORM, technológiailag megnövelt koncentrációjú természetes radioaktív anyagok ― pl. urán- és tórium bányászat, szén- és gáztüzelésű erőművek, cementgyártás, magas természetes radioaktivitású építőanyagok felhasználása.)

  • A természeti folyamatok (vulkánkitörések, vulkáni utóműködések, gáz- és fluidum források, erózió, defláció).

  • Spontán, természetben lejátszódó maghasadási folyamatok. (Pl. Gabonban, Oklo közelében 1,8 milliárd évvel ezelőtt egy uránban gazdag lelőhelyen ugyanolyan folyamat játszódott le, mint az atomerőművekben.)

  • A világtengerek, amelyek összes becsült természetes radioaktivitása ― persze óriási, (~1018 m3-es hígításban) ― igen jelentős, mintegy 104 Exabecquerel (1 EBq = 1018 Bq, 1 Bq = 1 bomlás/s).

(Összehasonlításul: A hirosimai atombomba által 1945-ben a levegőbe juttatott radioaktivitás kb. 0,01 EBq volt, az 1986-os csernobili atomerőmű baleset során a becslések szerint mintegy 4 EBq került a légkörbe, 2011-ben fukushimai atomerőműből pedig ennél kb. egy nagyságrenddel kevesebb. A hidegháború éveiben több, mint 103 EBq aktivitású radioaktív anyag került a levegőbe. Összesen nagyjából ugyanilyen nagyságrendű nukleáris hulladékot termeltek a világ atomreaktorai az elmúlt 50-60 évben.)

Az élet számos területén találkozhatunk mesterséges radioaktív izotópokkal is: az iparban, az egészségügyben, a kutató-fejlesztő munkák során a nukleáris energetikában. (1-4. ábra). Az izotópdiagnosztikai és -terápiás alkalmazások betegségek korai felismerését és gyógyítását teszik lehetővé. Az ipari alkalmazások közül az anyagvizsgálatok, a minőségellenőrzés, a nedvesség- és szintmérések, hő- és fényforrások gyártása, vagy gyógyszerek előállítása említhető példaként. Az elmúlt évtizedben a besugárzási technológia világszerte önálló iparággá fejlődött, amit az orvosi eszközök, az élelmiszerek és a csomagolóanyagok egyre nagyobb mennyiségű sugárkezelése bizonyít. A hasznos alkalmazások tehát — a kellő biztonsági feltételek mellett — szükségesek, sőt egyes területeken elkerülhetetlenek, mivel az ionizáló sugárzás segítségével egyértelműen az élet minőségét lehet javítani.

1.1. ábra - Mélyfúrási geofizikai szelvényezés (olajipar)

1.1 ábra Mélyfúrási geofizikai szelvényezés (olajipar)


1.2. ábra - PET tomográfia (orvostudomány)

1.2 ábra PET tomográfia (orvostudomány)


1.3. ábra - Izotópos kormeghatározás (földtudományok)

1.3 ábra Izotópos kormeghatározás (földtudományok)


1.4. ábra - Radioaktív hulladéktároló (nukleáris ipar)

1.4 ábra Radioaktív hulladéktároló (nukleáris ipar)


1.5. ábra - Radioaktív sugárforrások aktivitástartománya és hulladékká válásuk problémájának súlyossága

1.5 ábra Radioaktív sugárforrások aktivitástartománya és hulladékká válásuk problémájának súlyossága

Hasonlóan szinte minden más tevékenységhez, ezen alkalmazások is hulladékok keletkezésével járnak. Ezen hulladékok egy része radioaktív izotópokat is tartalmaz, melyek bomlásuk során különféle ionizáló sugárzást bocsátanak ki. Az ilyen anyagokat nevezzük radioaktív hulladékoknak, amelyek precízebb meghatározása: valamely tevékenységből vagy beavatkozásból visszamaradt anyagok, amelyek további hasznosítására már nincs igény, és amelyek a vonatkozó határértékeknél nagyobb koncentrációban vagy aktivitásban tartalmaznak radioizotópokat. Az 1.5. ábra a különböző (kBq – EBq) aktivitástartományokba eső sugárforrások alkalmazási területeit és a hozzájuk kapcsolódó potenciális veszély mértékét tünteti fel.