A nukleáris ipar hulladékkezelési kihívásai
Dr. Szűcs István (2013)
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.
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.
