Na výstavbe hlbinného úložiska jadrového odpadu Onkalo pracuje Fínsko viac ako dve desaťročia. Prvý odpad by tam mal byť uložený v roku 2025.
Tím expertov Medzinárodnej agentúry pre atómovú energiu (MAAE) počas návštevy geologického úložiska vyhoreného paliva Onkalo vo Fínsku v roku 2022. Zdroj: MAAE, autor: David George Bennett/MAAE
Na svete je podľa Medzinárodnej agentúry pre atómovú energiu (MAAE) uskladnených približne 250 000 ton vysokoaktívneho jadrového odpadu. Do tejto kategórie patrí vyhorené palivo z jadrových reaktorov a zvyšky po jeho prepracovaní.
V súčasnosti proces úpravy na opätovne použiteľný jadrový materiál vykonáva jediná krajina – Francúzsko. Ide o technologicky aj finančne náročnú procedúru, preto ľudstvo hľadá optimálny spôsob jeho uskladnenia a likvidácie.
Fínsko mení hru
Jedno z riešení ponúka krajina tisícich jazier. Fínsko pracuje viac ako dve desaťročia na výstavbe hlbinného úložiska jadrového odpadu s názvom Onkalo. Vo fínčine to znamená diera, jama, dutina. O niekoľko mesiacov sa Onkalo stane prvým trvalým podpovrchovým úložiskom v Európe.
Generálny riaditeľ MAAE Rafael Mariano Grossi počas návštevy fínskej jadrovej elektrárne Olkiluoto v roku 2020. Zdroj: Wikimedia Commons
Generálny riaditeľ MAAE Rafael Mariano Grossi preto krajinu označil za lídra v odvetví jadrovej energetiky. „Odpadové hospodárstvo bolo vždy stredobodom diskusií o udržateľnosti jadrovej energie vo svete. Každý vedel o myšlienke geologického úložiska vysokoaktívneho jadrového odpadu, ale Fínsko to aj uskutočnilo,“ uviedol Grossi v roku 2020 počas návštevy fínskej jadrovej elektrárne Olkiluoto.
Polstoročie skúseností s jadrom
Vo Fínsku je v prevádzke päť jadrových reaktorov, ktoré sú sústredené v dvoch elektrárňach. Atómová elektráreň Loviisa sa nachádza na juhu krajiny, približne sto kilometrov od Helsínk. Výrobu elektrickej energie zabezpečujú dva reaktory sovietskeho typu WWER (Water-Water Energetic Reactor). Ide o tlakovodné reaktory, ktoré nájdeme napríklad aj v Jaslovských Bohuniciach, Mochovciach, v českom Temelíne a Dukovanoch. Na ich chladenie fínska Loviisa používa desaťkilometrový systém šácht, ktorými prúdi morská voda.
Fínsko má s výrobou elektrickej energie procesom jadrového štiepenia takmer polstoročie skúseností. Prvý reaktor v krajine začal fungovať v roku 1977. Do roku 1980 boli v prevádzke tri reaktory, ktoré dokázali pokryť tretinu energetických potrieb Fínska. V súčasnosti energia z jadra pokrýva 40 percent celkového objemu energie krajiny.
Prekazené prvenstvo
Druhá jadrová elektráreň je postavená pri juhozápadnom pobreží Fínska v Botnickom zálive neďaleko mesta Eurajoki. Elektráreň Olkiluoto prevádzkuje tri reaktory. V prípade reaktorov Olkiluoto 1 a 2 ide o takzvaný varný reaktor typu BWR (Boiling Water Reactor).
Jadrová elektráreň Olkiluoto pri meste Eurajoki vo Fínsku. Zdroj: Wikimedia Commons
Posledný z nich – Olkiluoto 3 – spustili do prevádzky v apríli 2023. Z hľadiska výkonu (1,6 gigawattu) predstavuje európsky unikát. Je to jeden z najpokročilejších reaktorov planéty, ktorý sa mal stať vôbec prvým reaktorom typu ERP (Evolutionary Power Reactor) tretej generácie na svete.
Časté problémy pri výstavbe primárneho okruhu spôsobili desaťročie meškania. Prvenstvo Fínom vyfúkol v roku 2018 čínsky Tchaj-šan.
Zrušený projekt
V poradí tretia fínska jadrová elektráreň mala vzniknúť na polostrove Hanhikivi v Laponsku. V roku 2022 fínsky minister hospodárstva Mika Lintilä vyhlásil, že projektu neudelí povolenie. Dôvodom sa stal vojenský konflikt na Ukrajine. Konzorcium Fennovoima následne zrušilo zmluvu s ruským štátnym koncernom Rosatom, ktorý mal elektráreň stavať. Celý projekt je v súčasnosti zastavený a jeho budúcnosť neistá.
Ďalší míľnik dosiahnutý
Necelé tri kilometre od jadrovej elektrárne Olkiluoto sa rozprestiera rozsiahly komplex budov. Tvoria nadzemnú časť hlbinného geologického úložiska Onkalo. Súčasťou areálu je aj takzvaný zapuzdrovací závod (Encapsulation Plant).
Začiatkom februára 2024 v ňom úspešne nainštalovali trolejové zariadenie, ktoré bude slúžiť na prepravu špeciálnych nádob s vyhoreným palivom. Samotný nakladací vozík váži okolo 30 ton a predstavuje prvý článok vo fáze manipulácie s jadrovým odpadom.
Jadro v poslednej fáze životnosti
Po troch až šiestich rokoch sa palivo v jadrovom reaktore stáva nepoužiteľným. Nedokáže udržať jadrové štiepenie, a tým ani reaktor v prevádzke, preto je potrebné vymeniť ho za nový materiál. Veľkou komplikáciou je, že po vyradení stále vykazuje vysokú rádioaktivitu a produkuje značné teplo aj v horizonte desiatok rokov.
Z tohto dôvodu sa zvyčajne ukladá do bazénov s vodou alebo v suchých skladovacích priestoroch tak, aby si udržalo svoju integritu a nedochádzalo k únikom do okolia. Je to iba dočasné úložisko.
Švédska metóda vyvinutá na skladovanie vyhoreného jadrového paliva KBS-3. Na obrázku je špeciálna nádoba vyrobená z medi a zo zliatiny grafitu. Obrázok z výstavy v laboratóriu Äspö Hard Rock Laboratory. Zdroj: Wikimedia Commons
Jadrový odpad uskladnený v úložisku Onkalo predstavuje koncept trvalého riešenia likvidácie jadrového odpadu. Pred definitívnym uložením je potrebné ho špecifickým spôsobom upraviť.
Pomocou metódy KBS-3, ktorú vyvinuli vo Švédsku, ho uložia do špeciálnych nádob z medi a zo zliatiny grafitu, ktoré by mali odolávať korózii.
V podzemných chodbách úložiska Onkalo
Hlavná časť úložiska sa nachádza v podzemí. Je to systém chodieb a šácht, ktoré sa tiahnu do hĺbky 450 metrov pod zemský povrch. Prerazené tunely sú dostatočne široké, aby nimi prešla ťažká technika.
Chodba v úložisku jadrového odpadu Onkalo. Zdroj: Wikimedia Commons
Jadrový odpad zo zapuzdrovacieho závodu je uložený do nádob z bórovej ocele a uzatvorený v medených nádobách, ktoré sú päť centimetrov široké a päť metrov dlhé. Celý súbor dopraví do podzemia kladka.
Napokon je vložený do vertikálnych otvorov, ktoré sú vyvŕtané pozdĺž takzvaných depozičných tunelov, dlhých 350 metrov. Medené kapsuly sú prikryté bentonitovou hlinou, ktorá má optimálne sorpčné vlastnosti.
V prípade priesakov vody zabráni korózii. Je to látka, s ktorou sa stretol každý majiteľ domácich miláčikov. Bentonit tvorí podstatnú súčasť podstielky mačacích toaliet.
Zíde z očí, nezíde z mysle
Keď sa celá dĺžka tunela naplní asi 40 medenými kapsulami, tunel bude zapečatený betónovou doskou širokou šesť metrov.
V úložisku Onkalo plánujú uložiť vyhorený fínsky odpad za obdobie posledných päťdesiat rokov, ktorý pochádza z produkcie dvoch jadrových elektrární – Olkiluoto spoločnosti TVO a Loviisa spoločnosti Fortum. Kapacity na jeho uskladnenie by mali postačovať približne do roku 2120.
Keď sa úložisko definitívne naplní, natrvalo ho zapečatia a z povrchu odstránia zapuzdrovací závod a priľahlý komplex. Po úložisku Onkalo nezostane ani súčiastka.
Prežije niekoľko ľadových dôb
Projekt Onkalo v sebe spája množstvo jedinečných technológií a predstavuje spojenie najlepších skúseností závodov na spracovanie jadrového paliva po celom svete.
Jeho štruktúra je plánovaná tak, aby zabránila únikom rádionuklidov do životného prostredia na stotisíc rokov. Vedci predpokladajú, že sa na našej planéte vystrieda počas tohto obdobia niekoľko ľadových dôb.
Geologické mapovanie v úložisku vyhoreného jadrového paliva Onkalo. Zdroj: Wikimedia Commons
Pri plánovaní vhodnej lokality museli podľa jadrovej fyzičky a riaditeľky Štátneho úradu pre jadrovú bezpečnosť v Českej republike Dany Drábovej zvážiť najmä geologickú stálosť regiónu. „Potrebujete zaistiť stabilitu geologického masívu na desiatky tisíc rokov. To znamená, že akýkoľvek zlom musí byť posúdený oveľa dôslednejšie z hľadiska pravdepodobnosti, že by sa znova mohlo stať, že sa proti sebe pohnú zemské dosky,“ vysvetlila Drábová v rozhovore pre Český rozhlas.
Nároky na bezpečnosť
Fínsko leží na mimoriadne stabilnom podloží, ktoré sa v geologickom názvosloví označuje ako kratón alebo kratogén. Je to stará a stabilná časť zemskej kôry, v ktorej ustali tektonické procesy a netvoria sa pohoria.
Tunely komplexu Onkalo sú vyrazené do skaly starej takmer dve miliardy rokov. Tvorí ju hornina zložená zo žuly a z migmatitu. Tento termín po prvý raz použil fínsky geológ J. J. Sederholm v roku 1907. Na pohľad ju tvoria pásy bledých a sivých rúl a granitov.
Nevšedné formy likvidácie
Likvidácia jadrového odpadu v hlbinnom úložisku nebola jediným riešením, nad ktorým Fíni premýšľali. Krajina skúmala aj pomerne exotické spôsoby geologického ukladania – napríklad vystrelenie do vesmíru, uloženie v polárnych ľadovcoch alebo v bentálnych nánosoch oceánov.
Eurajoki ako jadrová komunita
Lokalita neďaleko mesta Eurajoki patrila medzi štyri vytipované miesta. Na konečné rozhodnutie, kde postaviť podpovrchové úložisko, mal okrem rozsiahlych geologických, environmentálnych a bezpečnostných štúdií vplyv aj prevládajúci postoj miestnych obyvateľov.
Fínsko odštartovalo proces hľadania vhodnej lokality v osemdesiatych rokoch, keď spustilo rozhovory so 66 obcami. Prevažná väčšina z nich vyslovila ostrý nesúhlas so stavbou zariadenia v ich blízkosti.
Nakoniec zostali štyri miesta, kde by výstavba prichádzala do úvahy, pričom dve z nich sa nachádzajú v blízkosti dvoch jadrových elektrární. Najvyššiu mieru akceptácie dosiahli v meste Eurajoki (60 %).
Zadné vrátka
Z jednej tony paliva zavezeného do reaktora zostane po štyroch rokoch prevádzky takmer 950 kilogramov. Materiál už neobsahuje urán-235, ktorý je potrebný na štiepnu reakciu. Jedným zo spôsobov jeho opätovného použitia je prepracovanie. To je technologicky a finančne náročný proces, ktorý v súčasnosti vykonávajú len vo Francúzsku.
Špecifikom komplexu Onkalo bude, že si Fíni ponechali možnosť zadných vrátok v prípade technologického pokroku. Ak sa nájde nová metóda jeho spracovania, počas nasledujúcich sto rokov je možné vyhorené palivo vybrať na prepracovanie.
Hlbinné úložiská vo svete
Okrem Fínska sa budujú podpovrchové geologické úložiská aj vo Švédsku. Neďaleko jadrovej elektrárne Forsmark v lokalite Söderviken bude možné uložiť približne 12 000 ton jadrového odpadu.
Spomedzi susedných krajín je najbližšie k vybudovaniu úložiska Švajčiarsko. Po štrnástich rokoch hľadania vhodnej lokality navrhla spoločnosť NAGRA umiestniť zariadenie v regióne Nördlich Lägern. Zároveň premýšľa nad jej finálnou podobou. Keďže potrebuje trvalo uskladniť rôzne druhy rádioaktívneho odpadu, do úvahy prichádza aj variant takzvaného kombinovaného úložiska.
V Českej republike sa otázka hľadania vhodnej lokality umiestnenia hlbinného úložiska preniesla z lokálnej úrovne do Senátu. V súčasnosti majú vytipované štyri miesta – Janoch pri obci Temelín, Horka, Hrádek na Vysočine a Březový potok.
Slovensko hľadá vhodné lokality
Problematiku nakladania s vyhoreným jadrovým palivom rieši aj Slovenská republika. Touto otázkou sa podľa vyjadrenia Úradu jadrového dozoru SR zaoberá s krátkym prerušením už od deväťdesiatych rokov.
Na základe odborných štúdií boli vybrané dve perspektívne lokality aj s ohľadom na geologické prostredie. Od roku 2010 získala poverenie spoločnosť JAVYS, a. s., ktorá obnovila program vývoja hlbinného úložiska v krajine.
V nasledujúcom období sú v pláne terénne prieskumné práce aj debaty s verejnosťou vo vytipovaných lokalitách. Predpokladá sa, že do roku 2030 by sme mohli poznať presné umiestnenie hlbinného úložiska v SR.
Zdroj: Posiva.fi, surao.cz, tvo.fi, ujd.gov.sk
(zh)
