[ANALIZA] Wystrzelić w kosmos czy zatopić? O problemie z radioaktywnymi odpadami

10 września 2018, 11:42
read in 7 min.
nuclear-waste-1471361_1920
Fot.: Flickr

W 1957 roku amerykańskie siły zbrojne zostały wezwane na przez marynarkę wojenną na wybrzeże New Jersey. Żołnierze nie potrafili sobie poradzić z zatopieniem 2 beczek z toksycznym sodem. Rozwiązaniem zaproponowanym i ostatecznie wykonanym przez wojskowych było ostrzeliwanie z karabinów maszynowych beczek z radioaktywnymi odpadami do czasu, aż te pójdą na dno. Ta historia jest tylko egzemplifikacją problemu z odpadami atomowymi, z którymi przez dekady mierzyła się największa gospodarcza i militarna potęga świata.

Elektrownie jądrowe to z całą pewnością najbezpieczniejsze, najwydajniejsze i odnawialne źródło energii obecnie wykorzystywane na świecie. Wysokie standardy bezpieczeństwa i procedury postępowania gwarantują brak wypadków i brak przerw w dostawach energii do odbiorców końcowych. Postęp technologiczny i wypracowane przez lata standardy niemal gwarantują, iż powtórki z owianej złą sławą elektrowni w Czarnobylu nie będzie. Istnieje jednak jeden problem związany z wykorzystywaniem radioaktywnych związków chemicznych, z którym rządy ciągle nie potrafią sobie poradzić raz a dobrze – zarządzanie odpadami radioaktywnymi. 

Odpady nuklearne dzielą się na 3 kategorie: wysokiego poziomu, średniego poziomu i niskiego poziomu odpadów. Nuklearne odpady wysokiego poziomu to głównie zużyte paliwo atomowe po 3 latach generowania energii. Odpady średniego poziomu to filtry, stalowe komponenty z wnętrza reaktora czy ścieki. Z kolei najniższa kategoria śmieci atomowych to wszelka skażona odzież pracowników elektrowni będących w kontakcie z reaktorem. 90% wszystkich odpadów to odpady niskiego poziomu, 7% stanowią odpady średniego poziomu, a najbardziej radioaktywne odpady stanowią 3% wszystkich atomowych śmieci. Statystyka radioaktywności tych odpadów jest zgoła odmienna – 95% radioaktywnych pierwiastków znajduje się w tych 3% odpadów wysokiego poziomu, i to o zarządzaniu głównie tym problemem opowiada poniższy tekst.

Elektrownie jądrowe powstawały w czasach Zimnej Wojny. Pierwszy reaktor atomowy do celów produkcji energii powstał w 1951 roku w stanie Idaho w USA. Czasy te charakteryzowały się tym, iż wzajemna presja dwóch największych światowych mocarstw wymagała wielkich, spektakularnych osiągnięć bez względu na konsekwencje. Z tego powodu, nikt w latach 50. nie przejmował się gospodarowaniem odpadów nuklearnych w sposób ekologiczny i bezpieczny dla lokalnej ludności, liczył się wielki efekt wysuwający jedno z mocarstw na prowadzenie.

Pierwszym pomysłem na radzenie sobie z odpadami po produkcji energii jądrowej, było pakowanie ich do beczek i zatapianie w morzach i oceanach. W latach 1946-1993 w różnych wodach na naszej planecie zatopiono prawie milion metrów sześciennych odpadów radioaktywnych. O ile Amerykanie zatopili ok. 90 tysięcy beczek o łącznej radioaktywności 4,5 tysiąca TBq, o tyle Rosjanie osiągnęli w tym zakresie całkowitą dominację – 367 tysięcy metrów sześciennych radioaktywnych odpadów o łącznej radioaktywności 40 000 TB. Ogółem, 13 państw wykorzystywało tę metodę zarządzania odpadami. W 1994 roku, po zakończeniu Zimnej Wojny, uzgodniono całkowity zakaz wyrzucania radioaktywnych odpadów do oceanów, z uwagi na potencjalne zagrożenie dla środowiska.

Innym, tym razem amerykańskim pomysłem na pozbycie się atomowych śmieci, było wystrzelenie ich w kosmos. Plan zakładał wyniesienie odpadów w przestrzeń kosmiczną, aby śmieci pozbywały się radioaktywności poza orbitą ziemską. Pomysł ten jednak został porzucony z uwagi na wysokie koszty – z uwagi na wolumen odpadów, konieczne byłyby regularne loty. Idea umarła na dobre wraz z katastrofą Challengera, która uzmysłowiła pomysłodawcom zagrożenie wynikające z nieudanym wyprowadzeniem w przestrzeń kosmiczną radioaktywnych odpadów.

Kolejnym pomysłem jest przetwarzanie odpadów nuklearnych w mniej szkodliwe substancje poprzez proces zwany transmutacją. Proces ten, pierwotnie zakazany przez prezydenta Cartera z uwagi na zagrożenie proliferacją plutonu, rozwija się w USA od 1981 roku, kiedy prezydent Reagan uchylił zakaz swojego poprzednika, jednak z uwagi na wysokie koszty i zagrożenia, budowanie zakładów przerabiania plutonu nie były wówczas budowane. W ostatnich latach, z uwagi na wysokie zapotrzebowanie energetyczne, prace nad transmutacją kontynuowane są przez Unię Europejską, które zaowocowały powstaniem reaktora badawczego Myrrha. Jednocześnie, europejska wspólnota uruchomiła program ACTINET, który docelowo ma umożliwić przeprowadzanie transmutacji na przemysłową skalę. Problem z tą technologią polega jednak na tym, że aktualnie nie ma jeszcze możliwości „neutralizowania” radioaktywnych pierwiastków w wydajny, bezpieczny i opłacalny sposób. 

Skoro wszystkie powyższe pomysły nie nadają się do wykorzystania na szeroką skalę, a zatapianie odpadów w oceanach stało się nielegalne, pozostało tylko jedno rozwiązanie – zakopywanie ich pod ziemią. Logika jest prosta – szczelnie zamknięte odpady zakopane głęboko pod ziemną mają szansę w spokoju przetrwać tysiące lat potrzebnych do unieszkodliwienia pierwiastków radioaktywnych. Przez wiele lat odpady zakopywano w miejscu ich produkcji, w związku z czym w USA znajduje się kilkadziesiąt miejsc przechowywania tego typu odpadów. Wadą tego rozwiązania jest zbyt niska głębokość oraz wysokie koszty zabezpieczenia takich instalacji, nie pomagają również różnego rodzaju jakości zabezpieczeń, gdyż część takich „wysypisk” zarządzana jest przez prywatnych właścicieli, a część przez władze stanowe. Aby wyeliminować te niedoskonałości, specjaliści zalecali znalezienie jednego, stałego miejsca składowania odpadów, tak by zmniejszyć koszty i usunąć wszelkie wątpliwości społeczeństwa co do bezpieczeństwa energetyki atomowej.

W tym miejscu należy bowiem podkreślić, iż problem gospodarowania atomowymi „śmieciami” jest bardziej problemem infrastrukturalnym niż zdrowotnym czy ekologicznym. W przeciągu 60 lat powszechnego stosowania energetyki jądrowej nie istnieje udokumentowany przypadek masowej ekspozycji ludności związanej z nieprawidłowym zarządzaniem odpadami. Oczywiście, pluton i inne pierwiastki chemiczne potrzebują setek tysięcy lat, aby stać się niegroźne dla środowiska, dlatego naukowcy poszukują takich rozwiązań geologicznych, które uniemożliwią radioaktywnym „śmieciom” dostanie się do ekosystemu.

Rys.1: Aktualne miejsca przechowywania odpadów radioaktywnych w Stanach Zjednoczonych. Źródło: Departament Energii USA
Rys.1: Aktualne miejsca przechowywania odpadów radioaktywnych w Stanach Zjednoczonych. Źródło: Departament Energii USA

W 1987 roku pojawił się w USA pomysł znalezienia stałego miejsca przechowywania nuklearnych odpadów głęboko pod ziemią.  Kongres uchwalił wówczas poprawkę, która zobowiązywała rząd do rozpoczęcia prac przygotowujących Góry Juka w stanie Newada, jako miejsce składowania około 70 tysięcy ton najbardziej toksycznych odpadów nuklearnych. Od tego czasu jednak trwa polityczna przepychanka w tej sprawie – wszyscy kolejni Demokratyczni prezydenci torpedowali implementację tego prawa, utrudniając znalezienie stałego rozwiązania na ten chroniczny już problem, z kolei wszyscy Republikańscy prezydenci wskrzeszali go, zwiększając jednocześnie środki na badania i rozwój udoskonalające proces gospodarowania tego rodzaju odpadami.

Obecny prezydent Donald J. Trump nie jest wyjątkiem – już w budżecie na 2018 rok przywrócono środki na prace przygotowawcze, jednocześnie przywracając licencje na badania geologiczne w tym rejonie. Jak informuje Światowa Organizacja Nuklearna, jeszcze żadne państwo nie ma w pełni działającego stałego miejsca przechowywania odpadów nuklearnych, natomiast w kilku z nich prowadzone są intensywne procesy zmierzające do otwarcia tego rodzaju ośrodka. Prym w tym zakresie wiedzie Francja – największy w Europie producent energii z energetyki atomowej. 

Istnieją 4 główne problemy związane z tego typu metodą zarządzania odpadami nuklearnymi. Po pierwsze, ruchy tektoniczne mogą spowodować uszkodzenie takiej instalacji składowania odpadów, i w konsekwencji uwolnić szkodliwe substancje do ekosystemu. Drugim zagrożeniem jest kwestia wulkanów – w sytuacji erupcji wulkanu znajdującego się w pobliżu zakopanych odpadów, mogą one zostać wyniesione, wraz z lawą, na zewnątrz, powodując powszechne zanieczyszczenie środowiska. Trzecim problemem jest woda – podmywanie kontenerów z odpadami może doprowadzić do erozji i wycieku szkodliwych substancji do środowiska. W reszcie, ostatnim problemem jest kwestia samych pojemników przechowujących te substancje – jako że tego rodzaju opakowania będą musiały służyć przez setki tysięcy lat, bardzo trudno przewidzieć, jak zachowają się poszczególne surowce w tak długim okresie czasu.

Oczywiście, trzeba pamiętać, że szkodliwe dla środowiska odpady generowane są przez niemal wszystkie źródła energii, w tym także te odnawialne – toksyczne metale znajdujące się na przykład w panelach słonecznych posiadają nieskończony okres półtrwania. Tradycyjne źródło energii – węgiel, również pozostawia za sobą radioaktywne odpady. Istnieją nawet badania dowodzące, iż pył powstały jak produkt uboczny spalania węgla, jest 100 razy bardziej radioaktywny od odpadów produkowanych w elektrowni jądrowej.

Odpady jądrowe stały się istotnym problemem z 2 powodów – po pierwsze za czasów Zimnej Wojny wykorzystanie energii atomowej było synonimem siły i przewagi jednego z mocarstw nad drugim, przez co mało kto zastanawiał się nad wdrożeniem wówczas odpowiednich procedur gospodarowania odpadami. Po drugie, katastrofy takie jak te w Fukuszimie czy Czarnobylu pobudzają ludzką wyobraźnie i budzą strach przed podobnymi konsekwencjami bliżej domu. Elektrownie jądrową jest energetycznym ekwiwalentem podróży lotniczych w transporcie – każdy wie, że jest to najbezpieczniejszy i najlepszy wybór, a jednak strach wynikający z dużej skali bardzo rzadkich wypadków wywołuje w ludzkiej świadomości poczucie niepokoju.

KomentarzeLiczba komentarzy: 3
Kiks
wtorek, 11 września 2018, 15:13

Ciekawe, kiedy te zatopione zaczną korodować.

L.K.
wtorek, 11 września 2018, 11:26

Zachłanność człowieka nie ma granic. Zjada, w kosmicznym tempie, to co Matka Ziemia zgromadziła przez miliony lat, na wyrost konsumuje (na rachunek przyszłych pokoleń), to jeszcze kombinuje, jak pozostawionymi po sobie śmiećmi za..ć wszystkim Życie na następne miliony lat. Może troche opamiętania i zjadać tyle, ile jesteśmy w stanie wytworzyć swoimi siłami, bez napędów...

rob ercik
wtorek, 11 września 2018, 04:15

Elektrownie atomomwe odnawialnym zrodlem energii????