Hluboké geologické úložiště - Deep geological repository

Hlubinného úložiště je způsob ukládání nebezpečných nebo radioaktivního odpadu ve stabilním geologického prostředí (obvykle 200-1000 m hluboké). Zahrnuje kombinaci formy odpadu, balíku odpadu, technických těsnění a geologie, která je vhodná k zajištění vysoké úrovně dlouhodobé izolace a zadržování bez budoucí údržby. Tím se zabrání jakémukoli radioaktivnímu nebezpečí. Množství rtuti , kyanid a arsenu úložišť odpadů jsou v provozu po celém světě, včetně Kanady ( Giant Mine ) a Německu ( potaš v dolech Herfa-Neurode a Zielitz ) a množství radioaktivních skládky jsou ve výstavbě s Onkalo ve Finsku je nejpokročilejší .

Principy a pozadí

Vysoce toxický odpad, který nelze dále recyklovat, musí být skladován izolovaně, aby se zabránilo kontaminaci vzduchu, podzemní a podzemní vody. Hluboké geologické úložiště je druh dlouhodobého úložiště, které izoluje odpad v geologických strukturách, u nichž se očekává, že budou stabilní po miliony let, s řadou přírodních a inženýrských překážek. Přírodní bariéry zahrnují vrstvy nepropustné pro vodu (např. Jíl) a nepropustné pro plyn (např. Pro sůl) nad a pod podzemním úložištěm. Mezi technické bariéry patří bentonitový jíl a cement.

Mezinárodní panel o štěpných materiálů uvedl:

Je všeobecně uznáváno, že vyhořelé jaderné palivo a přepracování na vysoké úrovni a odpady z plutonia vyžadují dobře navržené skladování po dobu od desítek tisíc do milionu let, aby se minimalizovalo uvolňování obsažené radioaktivity do životního prostředí. Jsou také vyžadována ochranná opatření, která zajistí, že ani plutonium, ani vysoce obohacený uran nebudou odkloněny k použití zbraní. Panuje obecná shoda, že umístění vyhořelého jaderného paliva do úložišť stovky metrů pod povrchem by bylo bezpečnější než neurčité skladování vyhořelého paliva na povrchu.

Mezi běžné prvky úložišť patří radioaktivní odpad, kontejnery obklopující odpad, další inženýrské bariéry nebo těsnění kolem kontejnerů, tunely, v nichž jsou kontejnery uloženy, a geologické složení okolní oblasti.

Úložný prostor stovky metrů pod zemí musí odolat účinkům jednoho nebo více budoucích zalednění se silnými ledovými pláty spočívajícími na vrcholu skály. Přítomnost ledových příkrovů ovlivňuje hydrostatický tlak v hloubce úložiště, průtok podzemní vody a chemii a potenciál zemětřesení. To berou v úvahu organizace připravující se na dlouhodobá úložiště odpadu ve Švédsku, Finsku, Kanadě a některých dalších zemích, které také musí posoudit dopady budoucího zalednění.

Navzdory dlouhodobé dohodě mezi mnoha odborníky, že geologické ukládání může být bezpečné, technologicky proveditelné a šetrné k životnímu prostředí, zůstává velká část široké veřejnosti v mnoha zemích skeptická v důsledku protijaderných kampaní a nedostatku znalostí. Jednou z výzev, se kterými se příznivci těchto snah potýkají, je sebevědomě prokázat, že úložiště bude obsahovat odpady tak dlouho, že jakákoli vydání, která by mohla proběhnout v budoucnosti, nepředstavují žádné významné zdravotní nebo environmentální riziko.

Přepracování jaderné energie nevylučuje potřebu úložiště, ale snižuje potřebný objem, dlouhodobé radiační nebezpečí a kapacitu pro dlouhodobý odvod tepla. Přepracování neodstraňuje politické a komunitní výzvy týkající se umístění úložiště.

Přírodní radioaktivní úložiště

Ložiska přírodní uranové rudy slouží jako důkaz koncepce stability radioaktivních prvků v geologických formacích - Cigar Lake Mine je například přírodní ložisko vysoce koncentrované uranové rudy umístěné pod pískovcovou a křemennou vrstvou v hloubce 450 m, což je 1 miliarda let stará žádné radioaktivní úniky na povrch.

Švédská kapsle KBS-3 pro jaderný odpad.

Schopnost přírodních geologických bariér izolovat radioaktivní odpad demonstrují přírodní jaderné štěpné reaktory v Oklo , Gabon. Během jejich dlouhého reakčního období bylo v těle uranové rudy vytvořeno asi 5,4 tun štěpných produktů a 1,5 tuny plutonia spolu s dalšími transuranickými prvky . Toto plutonium a ostatní transurany zůstaly nehybné až do dnešních dnů, rozpětí téměř 2 miliardy let. To je docela pozoruhodné vzhledem k tomu, že podzemní voda měla snadný přístup k ložiskům a nebyly v chemicky inertní formě, jako je sklo.

Výzkum

Pilotní jeskyně Onkalo v konečné hloubce.

Hluboká geologická likvidace byla studována již několik desetiletí, včetně laboratorních testů, průzkumných vrtů a výstavby a provozu podzemních výzkumných laboratoří, kde se provádějí rozsáhlé testy in-situ. Níže jsou uvedena hlavní podzemní testovací zařízení.

Země Název zařízení Umístění Geologie Hloubka Postavení
Belgie Podzemní výzkumné zařízení HADES Mol plastová hlína 223 m v provozu 1982
Kanada Laboratoř podzemního výzkumu AECL Pinawa žula 420 m 1990–2006
Finsko Onkalo Olkiluoto žula 400 m ve výstavbě
Francie Podzemní výzkumná laboratoř Meuse/Haute Marne Bure jílovec 500 m v provozu 1999
Japonsko Laboratoř podzemního výzkumu Horonobe Horonobe sedimentární hornina 500 m ve výstavbě
Japonsko Podzemní výzkumná laboratoř Mizunami Mizunami žula 1000 m ve výstavbě
Jižní Korea Korejský podzemní výzkumný tunel žula 80 m v provozu 2006
Švédsko Äspö Hard Rock Laboratory Oskarshamn žula 450 m v provozu 1995
Švýcarsko Testovací web Grimsel Grimsel Pass žula 450 m v provozu 1984
Švýcarsko Skalní laboratoř Mont Terri Mont Terri jílovec 300 m v provozu 1996
Spojené státy Úložiště jaderného odpadu Yucca Mountain Nevada tuf , ignimbrite 50 m 1997–2008

Stránky jaderných úložišť

Země Název zařízení Umístění Odpad Geologie Hloubka Postavení
Argentina Sierra del Medio Gastre žula Navrhovaný 1976, zastaven 1996
Belgie Hades ( experimentální místo likvidace s vysokou aktivitou) vysokoaktivního odpadu plastová hlína ~ 225 m v diskusi
Kanada OPG DGR Ontario 200 000 m 3 L & ILW jílovitý vápenec 680 m žádost o licenci 2011
Kanada NWMO DGR Ontario vyhořelé palivo sezení
Čína v diskusi
Finsko VLJ Olkiluoto L & ILW tonalit 60–100 m v provozu 1992
Finsko Loviisa L & ILW žula 120 m v provozu 1998
Finsko Onkalo Olkiluoto vyhořelé palivo žula 400 m v provozu
Francie vysokoaktivního odpadu mudstone ~ 500 m sezení
Německo Schacht Asse II Dolní Sasko solná kopule 750 m zavřeno 1995
Německo Morsleben Sasko-Anhaltsko 40 000 m 3 L & ILW solná kopule 630 m uzavřen 1998
Německo Gorleben Dolní Sasko vysokoaktivního odpadu solná kopule navrženo, přidrženo
Německo Schacht Konrad Dolní Sasko 303 000 m 3 L & ILW sedimentární hornina 800 m ve výstavbě
Japonsko Vitrifikovaný vysokoaktivní odpad > 300 m v diskusi
Jižní Korea Wolseong Gyeongju L & ILW 80 m v provozu 2015
Jižní Korea vysokoaktivního odpadu sezení
Švédsko SFR Forsmark 63 000 m 3 L & ILW žula 50 m v provozu 1988
Švédsko Forsmark vyhořelé palivo žula 450 m žádost o licenci 2011
Švýcarsko vysokoaktivního odpadu jíl sezení
Spojené království vysokoaktivního odpadu v diskusi
Spojené státy Pilotní zařízení na izolaci odpadu Nové Mexiko transuranický odpad solné lože 655 m v provozu 1999
Spojené státy Projekt Yucca Mountain Nevada 70 000 tun HLW ignimbrite 200–300 m navrženo, zrušeno 2010

Aktuální situace na určitých místech

Schéma geologického úložiště ve výstavbě v lokalitě Olkiluoto Nuclear Power Plant , Finsko
Demonstrační tunel v Olkiluoto.
14. února 2014 z pilotního závodu na izolaci odpadu unikly radioaktivní materiály z poškozeného skladovacího bubnu (viz foto). Analýza několika nehod provedená DOE ukázala, že chybí „kultura bezpečnosti“.

Proces výběru vhodných hlubokých konečných úložišť nyní probíhá v několika zemích, přičemž první by měl být uveden do provozu někdy po roce 2010.

Austrálie

Byl předložen návrh mezinárodního úložiště vysoce kvalitního odpadu v Austrálii a Rusku . Protože však byl vznesen návrh na globální úložiště v Austrálii (která nikdy neprodukovala jadernou energii a má jeden výzkumný reaktor), byly domácí politické námitky hlasité a trvalé, takže takové zařízení v Austrálii je nepravděpodobné.

Kanada

Obří důl byl použit jako hlubinné úložiště pro skladování vysoce toxického odpadu arsenu ve formě prášku. Od roku 2020 probíhá výzkum zaměřený na přepracování odpadu na zmrazenou blokovou formu, která je chemicky stabilnější a brání kontaminaci vody.

Finsko

Lokalita Onkalo ve Finsku založená na technologii KBS-3 je nejdále na cestě k uvedení do provozu mezi úložišti po celém světě. Společnost Posiva zahájila výstavbu místa v roce 2004. Finská vláda vydala společnosti licenci na výstavbu konečného úložiště na 12. listopadu 2015. V červnu 2019 nepřetržitá zpoždění znamenají, že společnost Posiva nyní očekává zahájení provozu v roce 2023.

Německo

Řada úložišť, včetně potašových dolů v Herfa-Neurode a Zielitz, se již léta používá ke skladování vysoce toxické rtuti , kyanidu a arsenu . V Německu se vede jen málo debat o toxickém odpadu, a to navzdory skutečnosti, že na rozdíl od jaderného odpadu časem neztrácí toxicitu.

Probíhá debata o hledání konečného úložiště radioaktivního odpadu, doprovázená protesty, zejména ve vesnici Gorleben v oblasti Wendland , která byla do roku 1990 považována za ideální pro konečné úložiště, protože se nacházela v odlehlém, ekonomicky depresivním rohu. západního Německa, vedle uzavřené hranice do bývalého východního Německa . Po znovusjednocení se vesnice nachází v blízkosti centra země a v současné době slouží k dočasnému skladování jaderného odpadu. Jáma Asse II je bývalý solný důl v pohoří Asse v Dolním Sasku / Německu , který byl údajně využíván jako výzkumný důl od roku 1965. V letech 1967 až 1978 byl uložen radioaktivní odpad . Výzkum ukázal, že solanka kontaminovaná radioaktivním cesiem-137 , plutonia a stroncia unikla z dolu od roku 1988, ale byla hlášena až v červnu 2008 Úložiště radioaktivního odpadu Morsleben je hlubinné geologické úložiště radioaktivního odpadu v horninovém solném dole Bartensleben v Morslebenu , v Sasku-Anhaltsku / Německo, který byl používán v letech 1972–1998. Od roku 2003 bylo do jímky čerpáno 480 000 m 3 (630 000 krychlových yardů) solného betonu, aby se dočasně stabilizovaly horní úrovně.

Švédsko

Švédsko pracuje na plánech přímé likvidace vyhořelého paliva pomocí technologie KBS-3 . Nicméně první schválení stavby může být uděleno v roce 2021 a v současné době by měl být nejdříve zahájen komerční provoz v roce 2030.

Spojené království

Vláda Spojeného království, společně s mnoha dalšími zeměmi a podporovaná vědeckými doporučeními, označila trvalé hlubinné ukládání jako nejvhodnější způsob likvidace radioaktivního odpadu s vyšší aktivitou.

Nakládání s radioaktivním odpadem (RWM) [1] bylo založeno v roce 2014 s cílem poskytnout zařízení pro geologickou likvidaci (GDF) a je dceřinou společností úřadu pro vyřazování jaderných zařízení z provozu (NDA) [2], který je odpovědný za čištění historických britských jaderných lokalit. .

GDF bude poskytován prostřednictvím procesu založeného na souhlasu komunity [3] , v úzké spolupráci s komunitami, dlouhodobém budování důvěry a zajištění toho, že GDF podporuje místní zájmy a priority.

Tato politika důrazně vyžaduje souhlas lidí, kteří by žili vedle GDF, a dává jim vliv na tempo, jakým diskuse postupují.

První pracovní skupina byla založena v Copelandu [4] a Allerdale [5] v Cumbrii na konci roku 2020 a na začátku roku 2021. Tyto pracovní skupiny zahájily proces zkoumání potenciálních výhod hostování GDF ve svých oblastech. Tyto pracovní skupiny jsou kritickým krokem v procesu nalezení ochotné komunity a vhodného, ​​proveditelného a přijatelného místa pro GDF.

RWM pokračuje v pozitivních diskusích na řadě míst po celé Anglii s lidmi a organizacemi, které mají zájem prozkoumat výhody hostování GDF. Očekává se, že se příští rok nebo dva vytvoří v celé zemi více pracovních skupin.

Jakýkoli návrh na GDF bude vyhodnocen podle vysoce přísných kritérií [6], aby bylo zajištěno splnění všech testů bezpečnosti a zabezpečení.

Spojené státy

Úložiště jaderného odpadu Yucca Mountain a místa v USA, kde je uložen jaderný odpad

Waste Isolation Pilot Plant (WIPP) ve Spojených státech vstoupil do provozu v roce 1999 tím, že první krychlových metrů transuranových radioaktivních odpadů v hluboké vrstvy soli nedaleko Karlových Varů, v Novém Mexiku .

V roce 1978 začalo americké ministerstvo energetiky studovat horu Yucca v rámci bezpečných hranic testovacího místa Nevada v Nye County v Nevadě , aby zjistilo, zda by bylo vhodné pro dlouhodobé geologické úložiště vyhořelého jaderného paliva a vysoce radioaktivní odpad. Tento projekt narazil na značný odpor a utrpěl zpoždění kvůli soudním sporům ze strany Agentury pro jaderné projekty pro stát Nevada (Úřad pro projekt jaderného odpadu) a dalších. Obamova administrativa odmítnut vstup do areálu v roce 2009 Spojené státy americké federální rozpočet návrhu, který eliminuje veškeré financování kromě toho, že nezbytnou k zodpovězení dotazů z nukleární regulační pověření „zatímco správa vymyslí novou strategii směrem k nakládání s jaderným odpadem.“

5. března 2009, ministr energetiky Steven Chu řekl Senátu, který vyslechl, že místo Yucca Mountain již není považováno za možnost skladování odpadu z reaktoru.

V červnu 2018 Trumpova administrativa a někteří členové Kongresu opět začali navrhovat využití hory Yucca, přičemž opozice vznesli senátoři z Nevady.

6. února 2020 americký prezident Donald Trump tweetoval o potenciální změně politiky plánů na využití hory Yucca v Nevadě jako úložiště jaderného odpadu. Trumpovy předchozí rozpočty zahrnovaly financování Yucca Mountain, ale podle Nuclear Engineering International dva vyšší správní úředníci uvedli, že nejnovější plán výdajů nebude zahrnovat žádné peníze na licencování projektu. 7. února ministr energetiky Dan Brouillette zopakoval Trumpovu náladu a uvedl, že americká administrativa může vyšetřovat jiné typy [jaderného] skladování, například přechodná nebo dočasná místa v jiných částech země.

Ačkoli federální vláda nezpevnila žádný formální plán, soukromý sektor jde vpřed s vlastními plány. Společnost Holtec International podala v březnu 2017 žádost o licenci Americké komisi pro jadernou regulaci (NRC) na autonomní konsolidované dočasné úložiště v jihovýchodním Novém Mexiku, kde NRC očekává, že své konečné prohlášení o vlivu na životní prostředí vydá do března 2021. Podobně i prozatímní úložiště Partners také plánuje výstavbu a provozování konsolidovaného meziskladu v Andrews County v Texasu, jehož revizi plánuje NRC v květnu 2021. Mezitím ostatní společnosti uvedly, že jsou připraveny ucházet se o předpokládané zakázky od DOE navrhnout zařízení pro dočasné skladování jaderného odpadu.

Společnost Deep Isolation navrhla řešení zahrnující horizontální skladování kanystrů s radioaktivním odpadem ve směrových vrtech pomocí technologie vyvinuté pro těžbu ropy a plynu. 18 “vrt je nasměrován svisle do hloubky několika tisíc stop v geologicky stabilních formacích, poté je vytvořena horizontální část pro ukládání odpadu podobné délky, kde jsou uloženy odpadní nádoby a poté je vrt uzavřen.

Viz také

Reference

externí odkazy