Ugrás a tartalomhoz

A nukleáris ipar hulladékkezelési kihívásai

Dr. Szűcs István (2013)

4.5. A műszaki megvalósítási koncepcióterv releváns elemei

4.5. A műszaki megvalósítási koncepcióterv releváns elemei

Amint azt már említettük, a végleges elhelyezés műszaki megvalósításának jelenleg érvényes, hivatalos koncepciótervét 2005 év elején véglegesítette a TS Enercon Kft. [32]. Ezzel az évről-évre ismétlődően elkészítendő közép és hosszú távú tervekben referencia-forgatókönyvként bevezetett cikluszárási stratégia (a kiégett kazetták és a nagy aktivitású és hosszú élettartamú radioaktív hulladékok hazai együttes, késleltetés nélküli és közvetlen elhelyezése) költségbecslését és tovább kiinduló adatait pontosítani lehetett. A korábbiakban a költségbecsléshez az RHK Kht. alapvetően a korai OECD/NEA anyagokból átvett 500 USD/kg nehézfém fajlagos költséget alkalmazta. A műszaki megvalósítási koncepcióterv elkészítésével elsősorban ezt az évről-évre egyre inkább megkérdőjelezett, és egyre elavultabb forrásból származó költségadatot kellett felváltani a hazai tapasztalatokra épülő, a magyarországi realitásokat figyelembe vevő becslésekkel.

A műszaki megvalósítási koncepcióterv legfontosabb eredményei, megállapításai:

  • Elkészült a BAF-ban elhelyezésre szánt kiégett üzemanyag és nagy aktivitású/hosszú felezési idejű hulladékok leltára.

  • Megvizsgálták a besugárzott üzemanyagok kirakásának, elszállításának és a végleges tárolásra történő előkészítésének menetét. E szerint meg kell valósítani a KKÁT telephelyén egy építményt (száraz átrakó létesítmény, vagy dokkoló létesítmény), amiben lehetőség nyílik a besugárzott kazetták átrakására a C30 konténerből egy telephelyen kívüli szállításra is alkalmas szállítókonténerbe. Erre azért van szükség, mert a KKÁT fogadó épületében a jelenlegi körülmények közt sem geometriailag, sem pedig technológiailag nem fogadhatók az engedéllyel rendelkező, világpiacon elérhető nagyméretű, szállítókonténerek (pl. CASTOR-84M, ami kimondottan a VVER típusú üzemanyagra lett tervezve). Miután a kiégett kazettákat átrakták a nagyméretű szállítókonténerekbe, a konténereket átszállítják a mélygeológiai tároló telephelyén (Nyugat-Mecsek) kialakított tokozó üzembe. Itt megtörténik a besugárzott üzemanyagot tartalmazó szállítókonténerek fogadása, felnyitása és kiürítése. A besugárzott kazettákat az elhelyezési célokat szolgáló acél betétes réztokba helyezik. Miután lezárják az elhelyezési (réz) tokokat és befejeződik azok ellenőrzése, a megtöltött elhelyezési tokokat egy átmeneti tárolóba helyezik, és ezt követően sor kerülhet a besugárzott üzemanyag végleges mély geológiai formációban való elhelyezésére. A műszaki gátrendszer jelenlegi tervek szerinti elemeit a 4.8. ábra mutatja be.

4.8. ábra - A BAF-ban tervezett végleges elhelyezés műszaki gátrendszere

4.8 ábra A BAF-ban tervezett végleges elhelyezés műszaki gátrendszere

A besugárzott üzemanyag kezelésének általános eljárási sémája a külföldi előképekre épült, és az alábbiak szerint jellemezhető:

  • Az eljárási séma kialakításakor az RHK Kht. 4. közép- és hosszú távú terve volt érvényben. Ez a terv egy olyan hulladékkezelési koncepcióra épült, amelyben a KKÁT kiürítésére pontosan annyi idő volt előirányozva, mint amennyi idő alatt a tárolót feltöltötték. Így minden besugárzott üzemanyag köteg 50 éves pihentetés után került átszállításra a KKÁT-ból a mélygeológiai tárolóba, azaz a végleges elhelyezés helyszínére. A fentiek miatt a koncepcióterv sem a kiszállítás sebességére, sem pedig a besugárzott kazetták átvételére nem adott meg időbeli korlátot, vagy megszorítást, mivel az évi maximum 500 darab kazetta kiszállításának, illetve ezen kazetták végső elhelyezését előkészítő tevékenységnek műszaki akadálya nem merült fel.

  • Az eljárási séma kész tényként kezelte, hogy a szállítás a C30 típusú konténerben nem megvalósítható. Ugyanúgy tényként könyvelték el, hogy a ma ismert, engedélyezett és a világban elérhető konténerek mérete sokkal nagyobb, mint a C30-é. Az is a feltételezések közt szerepelt, hogy a szállítás a jelenlegi 30 kazetta/konténer mennyiségnél nagyobb tételekben fog célszerűen megvalósulni.

  • A besugárzott kazetták kiszállítását kiszolgáló létesítményre a koncepcióterv két módozatot vizsgált meg:

    • Az egyik megoldás az ott leírtak szerint a KKÁT fogadó épületéhez csatlakozik a keleti oldalon. Ebben a létesítményben a szállító konténerek feltöltését a KKÁT rendelkezésre álló berendezései valósítják meg. További változatként megemlítésre került a fogadó épülethez való csatlakoztatás déli irányban. Ebben a változatban a C30 szállító kocsi útvonala hosszabbodna meg, de ennek az alternatívának megvalósíthatósága nem került elemzésre.

    • A másik megoldást a telephelyen megvalósuló önálló száraz átrakó létesítmény testesíti meg. Az önálló átrakó létesítmény helyét a koncepcióterv nem jelölte ki. Ezzel a dokkoló létesítménnyel kapcsolatban belátható, hogy érzéketlen a későbbiekben kiválasztásra kerülő szállítókonténer méreteire, súlyára és egyéb igényeire, így a KKÁT-tól független dokkoló tervezése, engedélyeztetése és megvalósítása szabadon késleltethető.

  • A kiszállítási változatok költségbecslése konzervatívan történt, és az önálló száraz átrakó létesítmény költségeit vette figyelembe.

  • A szállítás módjára a koncepcióterv közúti szállítást irányzott elő. Ezt a koncepciót három szállítási változat (közúti, vasúti, vegyes szállítás) összehasonlításával és elemzésével jelölte ki.

  • A szállító konténer kijelölése a koncepcióterv szintjén abból indult ki, hogy ma a világon csak 2 konténer rendelkezik engedéllyel VVER 440 kazetták szállítására. A két szállítási engedéllyel rendelkező konténer közül az egyik a TK-6 (orosz típus: 30 kazetta/konténer), a másik pedig a CASTOR 84M (német típus: 84 kazetta/konténer). A CASTOR 84M alkalmazásának előirányzásához hozzájárult, hogy a TK-6 már nagyon régi típus és kérdéses, hogy meddig lesz még engedélyezhető a használata. Ugyanakkor a CASTOR 84M egy modern termék, és a szállítási kapacitása nagyobb, tehát a teljes besugárzott kazetta mennyiség elszállítása kevesebb fuvarban valósítható meg. Tovább erősítette a koncepcióterv szintjén a német konténer kiválasztását, hogy a CASTOR használata nem ismeretlen a paksi atomerőműben.

  • Az elhelyező konténer kiválasztásával kapcsolatban a koncepcióterv nem elemzett több változatot, hanem előzetes jelleggel a svéd konténerre kidolgozott finn megoldás bevezetését irányozta elő. Mivel a VVER-440 kazetták elhelyezésére vonatkozó, költségbecsléssel rendelkező konténerek egyedül a finn elképzelések között szerepelnek, ezért ezzel öszszefüggésben más reális alternatív megoldásokat akkoriban nem lehetett bemutatni. Ez viszont – a szakmai köztudatban elterjedt véleménnyel szemben – azt is jelenti, hogy az elhelyező konténer kiválasztása és a földtani, geokémiai körülményekhez történő illesztése egyáltalán nem lezárt folyamat.

  • A megépítendő felszíni fogadó és tokozó épület helyszínét a koncepcióterv – minden különösebb megfontolás nélkül – a végleges elhelyező létesítmény felszíni telephelyén vette figyelembe. Ez a posztulátum a külföldi előképek automatikus átvételén alapult. Egy ilyen típusú megoldás nagyon kézenfekvő egy olyan országban, ahol több atomerőmű van üzemben, hiszen ilyenkor több beszállító küldi a besugárzott fűtőelemeket a kiválasztott közös mélygeológiai tároló telephelyére. Ugyanígy logisztikai szempontok szerint kézenfekvő ez a megoldás akkor is, ha a tároló az egyik, esetleg az egyetlen atomerőmű telephelyéhez kapcsolódik. Ha azonban csak egyetlen (egy telephelyhez kapcsolódó) atomerőmű üzemét vesszük figyelembe, akkor a kiégett kazetták előkészítése megtörténhet az atomerőmű telephelyén is. Az időközben eltelt időszak egyes eseményei a közeljövőben amúgy is szükségessé tehetik a fentiekben vázolt séma felülvizsgálatát. Így pl. megalapozottan merülhet fel a tokozó üzemnek a KKÁT területén, a dokkoló egységgel összevontan történő kialakítása is. E kérdés eldöntése a kutatások szempontjából is igen fontos, mert ez erőteljesen befolyásolhatja a kialakítandó URL illetve végleges elhelyező létesítmény felszíni üzemterületének szükséges méretét.

A hazai mélygeológiai tároló létesítési programja azzal számol, hogy a felszíni földtani kutatás alapján kiválasztott, továbbkutatásra alkalmasnak minősített telephelyet megfelelő módon fel kell tárni, és a befogadó kőzetben az alkalmasság végső eldöntése és a szükséges minősítő illetve demonstrációs tesztek lefolytatása érdekében egy föld alatti kutatólaboratóriumot kell működtetni. Mivel alkalmasság esetén az URL a végleges létesítmény részévé válhat, ezért a tárolót feltáró létesítmények helyét úgy kell kiválasztani, hogy azok megfeleljenek a mélygeológiai tároló funkcióinak is.

Az URL és a végleges elhelyező létesítmény koncepcionális tervei számos vonatkozásban támaszkodtak a BAF korábbi kutatások alapján kialakított védelmi koncepciójára.

Az URL feltárására – lényegi összehasonlító elemzések nélkül két darab, 8,5 m belső átmérőjű, a majdani hulladékszállításra is alkalmas kivitelű függőleges akna mélyítését irányozták elő. A centrális helyzetű aknák tervezett mélysége – a BAF védelmi koncepciója kapcsán ismertetettekkel összhangban 760 m. Az URL térségeit – annak prognosztizáltan hosszú távú működtetése miatt – az egymáshoz legközelebb eső két főfeltáró létesítmény környezetébe célszerű telepíteni. A mélységfüggő jelenségek vizsgálata érdekében a terv két főszint kialakítását irányozta elő. A koncepciótervben az URL és a végleges elhelyező objektum főbb létesítményeinek egy vázlatos elrendezése is megtalálható (4.9. ábra). E szerint az URL-t az aknákon kívül mintegy 3000 m összes hosszúságú horizontális föld alatti térség alkotja majd.

A laboratóriumi célú föld alatti fejlesztéseknek igazodni kell a tároló tervezett geometriájához, elrendezéséhez. Következésképpen a laboratórium tervezésével egy időben el kell készíteni a leendő tároló terveit is. Ennek alapelemeit a koncepcióterv a következők szerint adja meg:

  • A végleges elhelyező létesítményt egy harmadik, a már korábban kialakítottakhoz viszonyítva diagonális helyzetű aknával is fel kell tárni (ld. a 11. ábrán). Ez lesz a létesítmény főkihúzó aknája.

  • Az elhelyező térrészt az URL térségéből kiindulva, mintegy 2600 m hosszúságú hurokvágattal kell majd feltárni és összekötni a harmadik aknával is.

  • Az előzetesen tervezett lerakó tér – zavartalan földtani viszonyokat feltételezve – a svéd koncepció gépesítési tervére támaszkodó lerakóvágat-szelvénnyel, egyszintes elrendezéssel, közel 700x700 m2-es befogadó mérettel számolva összesen mintegy 960 kiégett üzemanyagot tartalmazó tok befogadására alkalmas. (A valóságban a vágatok száma változhat az egyes lerakó területek geometriájától függően, ha kedvezőtlen földtani körülmények korlátozták az egyes vágatok hosszát, vagy növelik a köztük lévő pillérek méretét.) Az alapváltozat mintegy 11.000 fm lerakóvágat kialakításának igényével számol. A lerakó vágatokat egymással és a kiszolgáló területtel vágatok, közmű vezetékek és szellőztető rendszerek kötik össze.

  • A Paksi Atomerőmű esetleges élettartam-hosszabbításának lehetősége miatt a koncepcióterv fenntartja a kialakított rendszer bővíthetőségét.

  • A kiégett üzemanyagokat tartalmazó tokokat a lerakó vágatok talpába mélyített nagyátmérőjű fúrólyukak fogadják be. A fúrólyuk méreteit a lerakó tartály hossza, átmérője illetve a műszaki gát tervezett méretei határozzák meg. Egy-egy fúrólyuk mélysége kb. 7 m, átmérője 1,75 m. A fúrólyukakat a kiégett üzemanyag-tok lerakása előtt a nagynyomáson kompaktált bentonit elemekből álló pufferrel bélelik ki. A bentonit elemeket a felszíni telephelyen gyártják.

  • A lerakó vágatok közötti távolságot, valamint a lerakó aknák közötti osztás mértékét a kőzet és a hulladékcsomagok hőtechnikai adatai határozzák meg. A koncepcióterv a termikus paraméterek előzetes értékelése alapján 25 m-es vágatpillér mérettel és 10 m-es lerakó akna kiosztással számol.

A koncepcióterv azzal számolt, hogy a lerakó vágatba szállított árnyékolt hulladéktokot szállítójárműről átrakják a távvezérelt lerakó gépre, amely a szükséges műveletsorok elvégzésével a kibélelt lerakó aknába helyezi az árnyékolásból kikerülő tokot. Ezt követően az aknát bentonit tömbbel lezárják és védőfedéllel látják el. Egy-egy lerakó vágat tömedékelése a vágatban lévő összes lerakó akna betöltésének befejezését követően azonnal megkezdődik. Tömedékanyagként a zúzottkő és a bentonit egyelőre nem meghatározott arányú keveréke jöhet szóba. A tároló végső lezárásának technológiája megegyezik a lerakó vágatok tömedékelésénél előirányzottal.

Összhangban a jelenleg érvényes hazai előírásokkal, a tervezők abból a feltételezésből indultak ki, hogy a tárolóban elhelyezett hulladékok a lezárást követően is visszanyerhetők lesznek – bár ennek konkrét műszaki és pénzügyi vonatkozásai nem kerültek kidolgozásra.

4.9. ábra - Az URL és a végleges elhelyező létesítmény vázlata

4.9 ábra Az URL és a végleges elhelyező létesítmény vázlata