Źródła powstawania odpadów promieniotwórczych
advertisement
Marcin Sok Administracja rok 3 grupa C Regulacje administracyjno-prawne dotyczące wykorzystania energii jądrowej w Polsce (ochrona radiologiczna i postępowanie z odpadami radioaktywnymi) na wybranym przykładzie. SPIS TREŚCI 1. Wprowadzenie 2. Część prawna 2.1. Definicje legalne związane z tematem pracy 2.2. Promieniowanie jonizujące 2.3. Odpady promieniotwórcze- definicja, podział 2.4. Ochrona radiologiczna 3. Przykład 3.1 Technologie unieszkodliwiania odpadów radioaktywnych 3.2 Plany budowy elektrowni atomowej w Polsce 3.3 Elektrownie jądrowe u sąsiadów Polski 4. Podsumowanie 5. Bibliografia 1. WPROWADZENIE Zagadnienie wykorzystania energii jądrowej dla zaspokojenia energetycznych potrzeb ludzkości wywołuje wiele dyskusji i kontrowersji, które powinny być poparte rzetelną wiedzą na ten temat. Obserwowane ostatnio na naszym globie skrajne zjawiska meteorologiczne: powodzie, susze w rejonach strefy umiarkowanej, tornada i huragany na obszarach dotąd przez nie nienawiedzanych- zaczynają przekonywać o słuszności ostrzeżeń przed skutkami rosnącej w atmosferze zawartości gazów cieplarnianych. Organizacje ekologiczne, dotychczas zwykle sceptycznie odnoszące się do możliwości ocieplenia klimatu Ziemi w efekcie szklarniowym, teraz występują z drastycznymi apelami o drastyczne ograniczenie emisji dwutlenku węgla do atmosfery. Wzrasta liczba ludności naszego globu, coraz liczniejsze rzesze dążą do coraz wyższego standardu życia- a to oznacza wzrost produkcji energii, zwłaszczaenergii elektrycznej. Musimy więc produkować więcej energii, jednocześnie obniżając emisję dwutlenku węgla i innych gazów cieplarnianych jak np. metan do atmosfery. Musimy odejść od spalania kopalin, nawet „czystego” gazu, a jeśli spalać to tylko paliwa odnawialne. Musimy nauczyć się lepiej wykorzystywać energię promieni słonecznych, wiatru, rzek, fal i pływów morza. Ale musimy też sięgać po olbrzymie zasoby energii wyzwalanej w procesach jądrowych. Ludzkość jest w pewnym stopniu skazana na energię jądrową. 1 Prawo atomowe to przepisy regulujące produkcję i wykorzystywanie energii atomowej oraz bezpieczeństwo jądrowe i ochronę radiologiczną w Polsce. Normy prawa krajowego w Polsce opierają się głównie na Ustawie z dnia 29 listopada 2000 roku – Prawo atomowe. Konstrukcyjnie opiera się ona na wcześniejszej ustawie z 1986 roku. Przyczyną powstania nowego aktu prawnego było dostosowanie prawa krajowego do norm międzynarodowych. Przedmiotem tego aktu jest bezpieczeństwo oraz ochrona życia i zdrowia ludzi oraz bezpieczeństwo mienia i ochrona środowiska, a także odpowiedzialność cywilna. Do tej ustawy istnieje wiele rozporządzeń wykonawczych, które regulują między innymi ochronę fizyczną materiałów jądrowych i obiektów jądrowych, szczegółowe warunki bezpiecznej pracy ze źródłami promieniowania jonizującego, a także tworzą plan postępowania awaryjnego w przypadku zdarzeń radiacyjnych. W maju 2011 roku Sejm dokonał zmiany ustawy Prawo atomowe w celu ujednolicenia i dostosowania przepisów do wymogów Europejskiej Wspólnoty Energii Atomowej.2 1 2 Jeleń Kazimierz, Zbigniew Rau, Energetyka jądrowa w Polsce, Warszawa 2012, s.37 Prawo atomowe w Polsce, http://pl.wikipedia.org/wiki/Prawo_atomowe_w_Polsce, 26.10.2013 2. CZĘŚĆ PRAWNA 2.1 DEFINICJE LEGALNE ZWIĄZANE Z TEMATEM PRACY Ustawa Prawo atomowe w artykule 3 zawiera szereg definicji legalnych. Artykuł 3 punkt 33 definiuje promieniowanie jonizujące jako promieniowanie składające się z cząstek bezpośrednio lub pośrednio jonizujących albo z obu rodzajów tych cząstek lub fal elektromagnetycznych o długości 100nm (nanometrów). 3 Artykuł 3 w punkcie 20 definiuje ochronę radiologiczną jako zapobieganie narażeniu ludzi i skażeniu środowiska, a w przypadku braku możliwości zapobieżenia takim sytuacjom- ograniczenie ich skutków do poziomu tak niskiego, jak tylko jest to rozsądnie osiągalne, przy uwzględnieniu czynników ekonomicznych, społecznych i zdrowotnych. 4 W punkcie 22 tego samego artykułu, ustawa definiuje odpady promieniotwórcze jako materiały stałe, ciekłe lub gazowe, zawierające substancje 3 4 Ustawa z dnia 29 listopada 2000 r. Prawo atomowe, Artykuł 3 punkt 33 Ustawa z dnia 29 listopada 2000 r. Prawo atomowe, Artykuł 3 punkt 20 promieniotwórcze lub skażone tymi substancjami, których wykorzystanie jest niecelowe lub niemożliwe, zakwalifikowane do kategorii odpadów wymienionych w art. 47.5 2.2 PROMIENIOWANIE JONIZUJĄCE Promieniowanie to wysyłanie i przekazywanie energii na odległość. Energia może być wysyłana w postaci ciepła, światła, fal elektromagnetycznych (promieniowanie elektromagnetyczne) lub cząstek (promieniowanie korpuskularne). Promieniowanie jonizujące to szczególny rodzaj promieniowania, które w objętych elektrycznie atomach lub cząsteczkach materii wywołuje zmiany ich ładunków elektrycznych, czyli jonizację. Może mieć ono postać promieniowania korpuskularnego (cząstki α, β, neutrony) albo elektromagnetycznego (promieniowanie X i γ). Promieniowanie rentgenowskie i promieniowanie γ odznaczają się dużą przenikliwością i łatwo przenikają np. przez ludzkie ciało. Mogą one powodować bezpośrednio niekorzystne zmiany w strukturze komórki lub pośrednio oddziaływać na procesy życiowe. Przed tego typu promieniowaniem chroni odpowiedniej grubości warstwa ołowiu, betonu lub wody. Promieniowanie α i β jest znacznie mniej przenikliwe. Poszczególne 5 Ustawa z dnia 29 listopada 2000 r. Prawo atomowe, Artykuł 3 punkt 22 rodzaje promieniowania jonizującego różnią się między sobą zdolnościami jonizującymi. Promieniowanie jonizujące dysponuje energią setki tysięcy razy większą niż energia wiązań chemicznych. Promieniowania nie można wykryć za pomocą zmysłów. 6 Rys. Przenikliwość różnych rodzajów promieniowania jonizującego 2.3 ODPADY PROMIENIOTWÓRCZE- DEFINICJA, PODZIAŁ 6 Ewa Pyłka- Gutowska, Ekologia z ochroną środowiska, Warszawa 1996, s. 177 Odpadami promieniotwórczymi nazywamy odpady stałe, ciekłe lub gazowe, zawierające substancje promieniotwórcze lub skażone tymi substancjami. Do odpadów zaliczamy: Filtry wody w reaktorach jądrowych i zużyte wymieniacze jonowe (jonity) Materiały i narzędzia używane w rutynowej pracy przy instalacjach jądrowych, jak np. zawory, części pomp, fragmenty rurociągów Wyposażenie pracowni naukowych Pokrowce na buty, fartuchy, ściereczki, ręczniki papierowe itp., używane wszędzie tam, gdzie człowiek spotyka się z materiałami promieniotwórczymi Filtry używane do testów zanieczyszczenia powietrza materiałami promieniotwórczymi, a także ciecze używane czasem do rozpuszczania tych filtrów Pojemniki, ubrania, papier, wata, lignina, płyny i wyposażenie, które miały kontakt z materiałami promieniotwórczymi stosowanymi w medycynie Materiały biologiczne używane w badaniach naukowych w różnych działach medycyny i farmacji.7 7 Energetyka jądrowa- odpady promieniotwórcze, http://www.atom.edu.pl/index.php/technologia/cyklpaliwowy/odpady.html, 27.10.2013 Rys. Składowisko odpadów niskoaktywnych Odpady promieniotwórcze powstają na kolejnych etapach technologicznych jądrowego cyklu paliwowego:8 1. Podczas przerobu rudy uranowej, po procesie mielenia, (ekstrakcja uranu z rudy), zostają promieniotwórcze hałdy, ilość porównywalna z ilością rudy 2. Proces wzbogacania uranu w U-235 zostawia zubożony uran, stanowiący odpad w procesie wzbogacania uranu 3. Wypalone paliwo w reaktorach – można wyekstrahować z niego rozszczepialne izotopy U-235 i Pu-239 4. Przerób wypalonego paliwa pozostawia odpady wysokoaktywne i transuranowce. Wydobycie z wypalonego paliwa U, Pu i transuranowców przyspiesza zanik aktywności pozostałości z wypalonego paliwa. Usunięcie 8 Energetyka jądrowa- odpady promieniotwórcze, http://www.atom.edu.pl/index.php/technologia/cyklpaliwowy/odpady.html, 27.10.2013 dodatkowo wszystkich aktynowców powodowałoby, że już po około 300 latach aktywność powstałego odpadu promieniotwórczego osiągałaby poziom aktywności uranu w glebie 5. Przemysł zbrojeniowy pozostawia materiały zawierające długożyciowe transuranowce Podział odpadów promieniotwórczych9 Podział odpadów promieniotwórczych uzależniony jest od czynników takich jak: zawartość materiałów promieniotwórczych (aktywność promieniotwórcza), wytwarzanie ciepła, stan fizyczny oraz zawartość izotopów promieniotwórczych. Ze względu na aktywność promieniotwórczą Według nomenklatury międzynarodowej dzielą się na odpady: niskoaktywne (Low Level Waste – LLW) Odpady z produkcji przemysłowej i z medycyny nuklearnej takie jak: narzędzia, ubrania robocze, filtry, czyściwo, papier itd. Niewielka kontaminacja izotopami o krótkim czasie rozpadu. Jako odpady niskoaktywne deklarowane są zapobiegawczo, również materiały pochodzące z tzw. Active Area, co oznacza, że 9 Odpady promieniotwórcze, http://pl.wikipedia.org/wiki/Odpady_promieniotwórcze, 27.10.2013 istniała możliwość napromieniowania. Normalnie odpady te nie wykazują wyższej aktywności promieniotwórczej od materiałów składowanych w strefach nieskażonych non-activearea tych samych obiektów produkcyjnych. Niektóre z tego rodzaju odpadów muszą być ekranowane przy przeładunku lub w czasie transportu. Większość nadaje się do utylizacji poprzez spalanie. transuranowe (TRans Uranium – TRU) Odpady pochodzące z fabryk przerobu paliwa i z przemysłu zbrojeniowego średnioaktywne (Intermediate Level Waste – ILW) Napromieniowane w wyższym stopniu co w niektórych przypadkach wymaga ekranowania. Zaliczają się do nich odpady takie jak: żywice epoksydowe, szlam chemiczny, obudowa paliwa jądrowego i napromieniowane materiały pochodzące z nieczynnych reaktorów jądrowych. Materiały te, są zalewane w celu składowania, betonem, masami ceramicznymi lub asfaltem. Odpady średnioaktywne składowane są w składowiskach odpadów promieniotwórczych. wysokoaktywne (High Level Waste – HLW) Odpady powstające w wyniku reakcji łańcuchowej w reaktorach jądrowych – wypalone paliwo jądrowe oraz przy produkcji broni jądrowej. Odpady te są nie tylko wysokoaktywne, ale również wytwarzają duże ilości ciepła. Ze względu na czas połowicznego rozpadu krótkożyciowe długożyciowe 2.4 OCHRONA RADIOLOGICZNA na podstawie: 1. 2. 3. Rozporządzenia Rady Ministrów z dnia 18 stycznia 2005 r. w sprawie dawek granicznych promieniowania jonizującego oraz Szkolenia w dziedzinie ochrony radiologicznej pacjenta, http://radiologia.mdl2.com/pluginfile.php/85/mod_resource/content/3/Ogólne%20założenia%20ochro ny%20radiologicznej.pdf, 27.10.2013 Prawo atomowe- ustawa z dnia 29 listopada 2000 r. Ochrona radiologiczna to ochrona przed promieniowaniem jonizującym, czyli zarówno przed promieniowaniem cząsteczkowym (alfa, beta, neutronowym), jak i promieniowaniem elektromagnetycznym. Ochrona radiologiczna obejmuje całość zagadnień związanych z ochroną ludzi i środowiska przed szkodliwym działaniem promieniowania jonizującego. Na ochronę radiologiczną składają się: przepisy prawne, system kontroli, metodyka postępowania podczas awarii, szkolenia i profilaktyka. Współczesna ochrona radiologiczna oparta jest na dwóch systemach: licencjonowania i nadzoru ograniczania dawek Zgodnie z wymogami systemu licencjonowania nabywanie, posiadanie, użytkowanie i usuwanie źródeł promieniowania (substancji promieniotwórczych) dozwolone jest tylko w ściśle określonych celach, w miejscach do tego zabezpieczonych i wyłącznie przez osoby do tego upoważnione. Nadzór pełni Państwo, Państwowy Wojewódzki Inspektor Sanitarny. Sprawowanie nadzoru odbywa się poprzez: 1. wydawanie zezwoleń, opinii i zgód w zakresie bezpieczeństwa jądrowego i ochrony radiologicznej 2. opiniowanie i zatwierdzanie dokumentacji projektowej pomieszczeń, w których planuje się instalację aparatów rentgenowskich 3. prowadzenie rejestrów jednostek organizacyjnych oraz urządzeń radiologicznych 4. zatwierdzanie programów szkoleń opracowywanych przez kierowników jednostek stosujących aparaty rtg do celów diagnostyki medycznej, radiologii zabiegowej, radioterapii System ograniczania dawek praktycznie sprowadza się do: 1. ograniczenia wykorzystania źródeł promieniowania jonizującego tylko do przypadków uzasadnionych 2. optymalizacji ochrony przed promieniowaniem jonizującym 3. przestrzeganie przepisów dotyczących tzw. dawek granicznych Zasady ochrony radiologicznej W ochronie radiologicznej obowiązuje zasada ALARA: As Law as ReasonablyAchiewable- „ Tak mało, jak to jest rozsądnie możliwe do osiągnięcia” Jak to osiągnąć? Bezpieczeństwo pracy ze źródłami promieniowania jonizującego wymaga przestrzegania pewnych zasad w celu ograniczenia narażenia na promieniowanie jonizujące. Zasady te wynikają z właściwości poszczególnych rodzajów promieniowania jonizującego oraz z właściwości substancji promieniotwórczych. Możemy zatem mówić o zasadach ochrony radiologicznej przy narażeniu zewnętrznym oraz wewnętrznym. Inne bowiem zasady obowiązują przy narażeniu spowodowanym napromienieniem wiązką promieniowania jonizującego ze źródła zewnętrznego (narażenie zewnętrzne), a inne w celu uniknięcia lub zminimalizowania skutków wchłonięcia substancji promieniotwórczej do organizmu (narażenie wewnętrzne). Przy narażeniu zewnętrznym możemy wyróżnić trzy główne zasady ochrony radiologicznej. ODLEGŁOŚĆ Zachowanie odpowiedniej odległości od źródła promieniowania. Jest to najprostsza metoda ograniczenia dawek otrzymywanych przez pracowników. Istnieją jednak sytuacje, kiedy niemożliwe jest zastosowanie fizycznych barier ograniczających dystans od źródła, wówczas pracownicy muszą posługiwać się takimi urządzeniami, które pozwalają pracować na od-ległość. Istotne jest tu również wykształcenie nawyków warunkujących bezpieczną pracę ze źródłami promieniowania jonizującego np. przenoszenie źródeł za pomocą odpowiednich przyrządów np. manipulatorów. CZAS PRZEBYWANIA W POLU PROMIENIOWANIA Skracanie czasu przebywania w pobliżu źródła. Aby zachować tę zasadę należy odpowiednio zorganizować czas pracy ze źródłami, np. wcześniejsze przygotowanie się i upewnienie, że posiadamy wszelkie niezbędne narzędzia i wyposażenie stanowiska pracy lub przetrenowanie czynności najpierw bez źródła tak, aby odpowiednio przygotować się do szybkiej i sprawnej pracy. OSŁONA Stosowanie odpowiednich osłon. Gdy dwie pierwsze zasady nie są możliwe do zachowania należy stosować odpowiednie osłony. Grubość i rodzaj materiału wykorzystanego na osłony zależy od rodzaju, natężenia i energii promieniowania jonizującego. Właściwy dobór osłon wymaga znajomości mechanizmów oddziaływania promieniowania jonizującego z materią. Niewłaściwe osłony nie tylko nie ograniczają dawek otrzymywanych przez pracowników, ale również mogą być powodem zwiększenia narażenia na promieniowanie jonizujące. Przy narażeniu wewnętrznym możemy natomiast wyróżnić następujące zasady ochrony radiologicznej: 1. Kontrola eliminacja skażeń promieniotwórczych. W miejscach pracy z otwartymi źródłami promieniotwórczymi bardzo ważnym elementem bezpieczeństwa jest ciągły monitoring skażeń promieniotwórczych i substancji promieniotwórczych znajdujących się poza źródłem. Skażenia promieniotwórcze mogą powstać np. podczas pracy w laboratorium, gdy zostanie rozsypana lub rozlana substancja promieniotwórcza na po-wierzchni roboczej, podłodze czy odzieży roboczej. Skażenia nie muszą być niebezpieczne, gdy zostaną zlokalizowane i określone ich poziomy, ale muszą zostać natychmiast usunięte, jeżeli istnieje możliwość szybkie-go rozprzestrzenienia się np. w sytuacji, gdy do skażenia doszło w miejscu ogólnie dostępnym. 2. Stosowanie odzieży roboczej i środków ochrony osobistej. Stosowanie się do tej zasady zapobiega wystąpieniu skażeń zewnętrznych, które z kolei mogą być przyczyną skażeń wewnętrznych. Bardzo istotnym elementem jest przestrzeganie zasad BHP i regulaminów pracowni, laboratoriów, w których stosowane są substancje promieniotwórcze, oraz szczególne przestrzeganie zakazów jedzenia, picia i palenia tytoniu w strefie potencjalnych skażeń (np. pomieszczenia socjalne należy organizować poza tą strefą). 3. Kontrola skażeń osobistych przy opuszczaniu skażonego terenu. Istotą tej zasady jest ochrona nie tylko pracowników, ale również osób z ogółu ludności, ponieważ źródłem skażenia może być np. pracownik opuszczający teren skażony substancja promieniotwórczą bez należytej kontroli dozy-metrycznej. Analizując powyższe zasady można śmiało stwierdzić, że ograniczanie narażenia od promieniowania jonizującego polega w zasadzie na unikaniu zbędnych źródeł promieniowania, kontrolowaniu prowadzonej działalności związanej z narażeniem tak, aby otrzymane dawki były tak niskie jak to tylko możliwe, planowaniu działania w taki sposób, aby korzyści uzasadniały otrzymane dawki oraz przestrzegania przepisów dotyczących tzw. dawek granicznych. Zadania ochrony radiologicznej: Ustalanie norm dawek (dla osób narażonych zawodowo, ogółu ludności) Monitoring środowiska- optymalizacja lokalizacji urządzeń i obiektów jądrowych Nadzór nad ich eksploatacją Problemy związane z gospodarką odpadami promieniotwórczymi Ochroną radiologiczną zajmuje się: WHO Światowa Organizacja Zdrowia IAEA Międzynarodowa Agencja Energii Atomowej CLOR Centralne Laboratorium Ochrony Radiologicznej IMP Instytut Medycyny Pracy Organizacja ochrony radiologicznej w Polsce: System wyróżnia 3 obszary działania: 1. Nadzór prawny i techniczny- realizowany przez organy Państwowej Inspekcji Sanitarnej 2. Nadzór merytoryczny- realizowany przez właściwe Komisje ds. Procedur i Audytów Klinicznych Zewnętrznych 3. Obszar wspomagająco- monitorujący- realizowany przez Krajowe Centrum Ochrony Radiologicznej w Ochronie Zdrowia W ochronie radiologicznej występują pojęcia: Dawka graniczna- wartość dawki promieniowania jonizującego, wyrażona jako skuteczna lub równoważna, dla określonych osób, pochodząca od kontrolowanej działalności zawodowej, której- poza przypadkami przewidzianymi w ustawie- nie wolno przekroczyć Dawka pochłonięta- energia przekazana przez promieniowanie jonizujące materii o jednostkowej masie (1kg); zależy m.in. od energii i rodzaju promieniowania Dawka skuteczna- określa stopień narażenia całego ciała na promieniowanie nawet przy napromieniowaniu tylko niektórych partii ciała Ochrona radiologiczna pacjenta Jest to zespół czynności i ograniczeń zmierzających do zminimalizowania narażenia pacjenta na promieniowanie jonizujące, które nie będzie nadmiernie utrudniało lub uniemożliwiało uzyskania pożądanych i uzasadnionych informacji diagnostycznych lub efektów leczniczych. Stosowanie promieniowania jonizującego w celach medycznych oparte jest na przewadze oczekiwanych korzyści dla pacjenta nad uszczerbkiem zdrowotnym, który ekspozycja może spowodować. Nacisk położony jest na właściwe uzasadnienie stosowania promieniowania jonizującego i na optymalizację ochrony przed tym czynnikiem. Uzasadnienie w dziedzinie medycznej ekspozycji pacjentów leży w rękach profesji medycznej. Państwo spełnia tylko rolę nadzoru nad poprawnością funkcjonowania służ medycznych ( konsultanci i audyt). Optymalizacja oznacza utrzymanie ekspozycji na rozsądnie niskim poziomie przy uwzględnieniu czynników ekonomicznych i społecznych oraz minimalizując nierówności w dystrybucji dawek i korzyści wśród osób narażonych. Art. 33c. Ochrona radiologiczna pacjenta, szkolenia 10 1. Właściwe badanie i leczenie przy użyciu promieniowania jonizującego wymaga optymalizacji ochrony radiologicznej pacjenta przed jego niepożądanym działaniem. 2. W badaniach diagnostycznych rentgenowskich i z zakresu medycyny nuklearnej ogranicza się efektywne dawki promieniowania do możliwie najniższego poziomu - przy uwzględnieniu czynników ekonomicznych i społecznych - który zapewni uzyskanie wyniku badania o założonych walorach diagnostycznych. Optymalizacja ochrony radiologicznej pacjenta jest także realizowana przez redukcję do minimum badań niepotrzebnie powtarzanych i wadliwie wykonanych. 3. W radiologii zabiegowej, poza wymaganiami określonymi w ust. 2, podejmuje się wszystkie niezbędne kroki, mające na celu zapobieżenie popromiennym uszkodzeniom skóry i tkanek pod nią położonych w wyniku stosowania zlokalizowanej długotrwałej ekspozycji, zwłaszcza na wiązkę promieniowania X o dawce dużej mocy. 4. W radioterapii optymalizacja ochrony radiologicznej pacjenta wymaga możliwie maksymalnej ochrony przed promieniowaniem zdrowych narządów i tkanek przy realizacji napromienienia objętości tarczowej przepisaną dawką leczniczą, zaaplikowaną w takim reżimie czasowym, który zapewni jej maksymalną skuteczność (wyleczalność choroby). 10 Ustawa z dnia 29 listopada 2000 r. Prawo atomowe, Artykuł 33c 5. Osoby wykonujące i nadzorujące wykonywanie badań i zabiegów leczniczych przy użyciu promieniowania jonizującego są obowiązane do podnoszenia swoich kwalifikacji z zakresu ochrony radiologicznej pacjenta poprzez ukończenie szkolenia w dziedzinie ochrony radiologicznej pacjenta, zdanie egzaminu i uzyskanie certyfikatu potwierdzającego jego zdanie. [..] 6. Dzieci, kobiety w wieku rozrodczym, kobiety w ciąży i kobiety karmiące piersią, a także osoby z otoczenia i rodziny pacjentów poddanych terapii przy użyciu produktów radiofarmaceutycznych, podlegają szczególnej ochronie w związku z ekspozycją na promieniowanie w diagnostyce i terapii. 7. Jednostki ochrony zdrowia wykonujące zabiegi lub leczenie z zakresu radioterapii, medycyny nuklearnej, radiologii zabiegowej i rentgenodiagnostyki są obowiązane podjąć działania zmierzające do zapobieżenia medycznym wypadkom radiologicznym. W tym celu dokonuje się kontroli fizycznych parametrów urządzeń radiologicznych oraz klinicznych audytów wewnętrznych i zewnętrznych, a także wprowadza się system zarządzania jakością. 3. PRZYKŁAD 3.1 TECHNOLOGIE UNIESZKODLIWIANIA ODPADÓW RADIOAKTYWNYCH Akty prawne i literatura dotyczące odpadów promieniotwórczych wykorzystane w niniejszej pracy są następujące: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Ustawa z dnia 29 listopada 2000 r. Prawo atomowe Rozporządzenie Rady Ministrów z dnia 3 grudnia 2002 r. w sprawie odpadów promieniotwórczych i wypalonego paliwa jądrowego. Rozporządzenie Rady Ministrów z dnia 29 kwietnia 2013 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie dotacji podmiotowej i celowej, opłat oraz gospodarki finansowej przedsiębiorstwa państwowego użyteczności publicznej – „Zakład Unieszkodliwiania Odpadów Promieniotwórczych”. Madaj K., Doświadczenia z 50 lat unieszkodliwiania odpadów promieniotwórczych w Polsce, III Szkoła Energetyki Jądrowej, 2010 Chwaszczewski S., Gospodarka wypalonym paliwem i odpadami promieniotwórczymi reaktorów energetycznych, Spektrum (1-2), 2008 Dobrzyński L., Strupczewski A., Energia jądrowa i jej wykorzystanie, opracowanie InstytutuProblemów Jądrowych, Świerk, 2007 Kaniewski J., Rozważania na temat cyklu paliwowego dla polskiej energetyki jądrowej, Postępy Techniki Jądrowej Vol. 53 Z.1, 2010 Skalmowski K. i inni, Poradnik Gospodarowania Odpadami, Wyd. VerlagDashofer, Warszawa, 2009 Praktycznie każdej działalności związanej z produkcją bądź stosowaniem izotopów promieniotwórczych towarzyszy powstawanie odpadów promieniotwórczych. Za właściwe postępowanie z odpadami promieniotwórczymi na terenie jednostki organizacyjnej, gdzie one powstały, a więc okresowe przechowywanie, ewidencjonowanie i unieszkodliwianie odpadów odpowiada kierownik tej jednostki. Jedyną instytucją w Polsce posiadającą zezwolenie na unieszkodliwianie i składowanie odpadów promieniotwórczych jest przedsiębiorstwo państwowe użyteczności publicznej Zakład Unieszkodliwiania Odpadów Promieniotwórczych (ZUOP), który odpowiada za prawidłowe postępowanie z odpadami promieniotwórczymi od chwili ich przejęcia od wytwórcy. Należy jednak podkreślić, że warunkiem koniecznym do prowadzenia prawidłowej gospodarki odpadami promieniotwórczymi jest właściwe postępowanie już na etapie ich powstawania, a więc u prowadzącego prace z wykorzystaniem substancji promieniotwórczych. Podstawowe wymagania, jakie należałoby tu wymienić, to: minimalizacja ilości powstających odpadów, właściwa segregacja, zasada ALARA o której była mowa w poprzedniej części referatujest to podstawowa zasada ochrony radiologicznej: należy tak planować i organizować pracę z promieniowaniem jonizującym, aby otrzymane dawki były możliwie jak najmniejsze z racjonalnym uwzględnieniem czynników technicznych, ekonomicznych i socjalnych (zysk musi zawsze przewyższać straty), odpowiednie zabezpieczenie i magazynowanie z uwzględnieniem minimalizacji narażenia personelu i wpływu na środowisko naturalne, właściwa dokumentacja na etapie powstawania odpadów radioaktywnych i przekazywania ich do unieszkodliwienia. Źródła powstawania odpadów promieniotwórczych Podstawowe źródła powstawania i rodzaje odpadów promieniotwórczych są następujące:11 1. Kopalnie rud uranu lub toru oraz zakłady przerobu tych rud – powstają hałdypromieniotwórcze z procesów przerobu rudy. 2. Produkcja paliwa reaktorowego oraz przerób paliwa wypalonego – przy procesie wzbogacania powstaje zubożony uran. W procesach przerobu wypalonego paliwa powstaje pięć różnych rodzajów materiałów: uran, pluton, pomniejsze aktynowce, produkty rozszczepienia i napromieniowany materiał osłonowy. Zubożony uran oraz uran i pluton z 11 Dobrzyński L., Strupczewski A., Energia jądrowa i jej wykorzystanie, opracowanie Instytutu Problemów Jądrowych, Świerk, 2007 przerobu wypalonego paliwa nie muszą być odpadem – nadają się do dalszego wykorzystania.12 3. Eksploatacja reaktorów energetycznych i badawczych - przede wszystkim wypalone paliwo jądrowe (może podlegać procesom recyklingu), filtry wody w reaktorach oraz zużyte jonity, materiały i narzędzia wykorzystywane w pracach przy obiektach i instalacjach jądrowych (fartuchy, buty, ręczniki papierowe, zawory, części pomp itp.), a także odpady powstające przy produkcji radioizotopów wykorzystywanych następnie w medycynie czy przemyśle. 4. Likwidacja reaktorów jądrowych – odpady podekontaminacyjne, materiały konstrukcyjne czy elementy instalacji. 5. Stosowanie radioizotopów w medycynie, przemyśle i badaniach naukowych. Powstające odpady promieniotwórcze to m. in. materiały biologiczne wykorzystywane w badaniach naukowych, filtry używane do kontroli zanieczyszczenia powietrza materiałami promieniotwórczymi oraz odzieżochronna, ampułki, strzykawki, wata i inne przedmioty mające styczność z materiałami promieniotwórczymi wykorzystywanymi w medycynie. Na terenie Polski nie powstają odpady z wymienionych powyżej grup: 1 i 2. Źródłem odpadów promieniotwórczych należącym do grupy 3 jest reaktor 12 Kaniewski J., Rozważania na temat cyklu paliwowego dla polskiej energetyki jądrowej, Postępy Techniki Jądrowej Vol. 53 Z.1, 2010 badawczy MARIA. Do kolejnej grupy można zakwalifikować reaktor EWA (eksploatowany w latach 1958-1995, obecnie w fazie likwidacji). Pozostałe źródła w Polsce to przemysł i medycyna. 13 Postępowanie z odpadami promieniotwórczymi i wypalonym paliwem jądrowym Na podstawie Prawa atomowego postępowanie z odpadami promieniotwórczymi i wypalonym paliwem to wszelkie działania związane z przetwarzaniem (w przypadku odpadów) lub przerobem (w przypadku wypalonego paliwa) oraz przemieszczaniem, przechowywaniem lub składowaniem włącznie z likwidacją obiektu. Dodatkowo w przypadku odpadów promieniotwórczych są to również wszelkie działania związane z usuwaniem skażeń promieniotwórczych. Pierwszym elementem postępowania z odpadami promieniotwórczymi jest minimalizacja ich powstawania. Poprzez odpowiednie działania w zakresie analizy wykorzystywanego materiału promieniotwórczego oraz stosowanej technologii można uzyskać redukcję w zakresie od kilku do kilkudziesięciu procent.14 13 Madaj K., Doświadczenia z 50 lat unieszkodliwiania odpadów promieniotwórczych w Polsce, III Szkoła Energetyki Jądrowej, 2010 14 Skalmowski K. i inni, Poradnik Gospodarowania Odpadami, Wyd. VerlagDashofer, Warszawa, 2009 Następne działania prowadzone na terenie jednostki organizacyjnej, w której powstały odpady promieniotwórcze powinny dotyczyć kwalifikacji odpadów do odpowiedniej kategorii i podkategorii oraz ich segregacji. Przetwarzanie odpadów promieniotwórczych15 Na podstawie art. 3 ust. 39 ustawy Prawo atomowe przetwarzanie odpadów promieniotwórczych to proces lub działanie zmierzające do minimalizacji objętości odpadów, segregacji odpadów według kategorii oraz przygotowanie ich do transportu lub składowania. Metody stosowane do przetwarzania odpadów zależą od ich stanu skupienia oraz kategorii i podkategorii. Przetwarzanie odpadów gazowych Stosowane procesy i operacje: wysokoefektywna filtracja – filtry HEPA (z ang. High EfficiencyParticulateArrestance) –filtry opracowane przez Komisję Energii Atomowej zapewniające usuwanie z powietrza cząsteczek o średnicach od 0,3μm z wydajnością nie mniejsza niż 99,97%. 15 Justyna Damuć, Praca inżynierska: Ocena gospodarki odpadami promieniotwórczymi w Polsce na podstawie Zakładu Unieszkodliwiania Odpadów Promieniotwórczych w Otwocku – Świerku., Warszawa 2011 - adsorpcja, - chemisorpcja, - absorpcja, - techniki kriogeniczne Przetwarzanie odpadów ciekłych Stosowane procesy i operacje: - procesy wyparne, chemiczne (zatężanie), - precypitacja (wytrącanie osadu), - ekstrakcja (rozdzielenie składników mieszaniny na dwie nie mieszające się ze sobą fazy), - techniki membranowe, - oczyszczanie z zastosowaniem sorbentów nieorganicznych, - zestalanie (asfaltowanie, cementowanie, zestalanie w tworzywach sztucznych: żywicy epoksydowej), - zeszkliwienie (witryfikcja) Przetwarzanie odpadów w stanie ciekłym polega przede wszystkim na ich zatężeniu bądź oczyszczeniu. W przypadku zatężania polegającego na odparowywaniu dalszej obróbcepodlegają szlamy i koncentraty powyparne. Również w przypadku oczyszczania dalszeprzetwarzanie dotyczy jedynie zużytych jonitów lub osadów. Oczyszczona woda może być natomiast uwolniona do otoczenia lub wykorzystana w procesach technologicznych.Pozostałości muszą być poddane procesowi zestalania jedną z poniższych metod.16 - Asfaltowanie – najpopularniejsza metoda polegająca na mieszaniu szlamów z asfaltem wtemperaturze 220-250ºC. Produkty asfaltowania są następnie przelewane do pojemników w celu zastygnięcia i przykrywane warstwą czystego asfaltu o grubości 5cm. - Cementowanie – wykorzystywane do zestalania koncentratów powyparnych ze ścieków średnioaktywnych poprzez zalanie ich świeżą zaprawa cementową. - Zestalanie w żywicy epoksydowej – stosowane głównie do zestalania zużytych jonitów pooczyszczaniu wód obiegowych reaktora. Powyższe metody stosowane są jedynie do odpadów ciekłych nisko- i średnioaktywnych. Odpady wysokoaktywne są przetwarzane poprzez zastosowanie innych technologii. Ciekłe odpady wysokoaktywne powstają w procesach przerobu wypalonego paliwa. Rozpatrując wszystkie powstające odpady w cyklu paliwowym zawierają one ponad 99,9% całkowitej aktywności wszystkich powstających odpadów natomiast stanowią jedynie 1% ich objętości. Po odparowaniu, które zmniejsza kilkukrotnie objętość odpadów magazynowane są one w specjalnych zbiornikach. Przetwarzanie odpadów stałych 16 Skalmowski K. i inni, Poradnik Gospodarowania Odpadami, Wyd. VerlagDashofer, Warszawa, 2009 Stosowane procesy i operacje: - prasowanie, - fragmentacja, - spopielanie, - utrwalanie (cementowanie, utrwalanie w tworzywach sztucznych: żywicy mocznikowo-formaldehydowej) Odpady stałe poddaje się prasowaniu lub w przypadku dużych gabarytów również cięciu, ewentualnie zginaniu w celu zmniejszenia ich objętości oraz udogodnień przy transportowaniu. Procesy fragmentacji wykonywane są w kontrolowanych warunkach gdyż mogą powstawać pyły. Spopielanie jest najefektywniejszą metodą przetwarzania odpadów stałych. Powstały popiół nie przekracza 1/80 objętości początkowej odpadów. Powstały popiół jest następnie poddawany utrwaleniu za pomocą cementu oraz umieszczany w pojemnikach. Proces spalania również prowadzony jest w kontrolowanych warunkach przy zastosowaniu filtrów i płuczek do oczyszczania gazów. Stosowane jest również utrwalanie poprzez zestalanie w żywicy mocznikowoformaldehydowej – używane w przypadku odpadów biologicznych np. zwierząt doświadczalnych. Zestalanie to dodatkowo uniemożliwia rozkład substancji organicznej. Unieszkodliwianie odpadów promieniotwórczych w Polsce17,18 Problem unieszkodliwiania odpadów promieniotwórczych powstał w Polsce w 1958 roku, z chwiląuruchomienia w Instytucie Badań Jądrowych (IBJ) w Świerku pierwszego badawczego reaktorajądrowego EWA. Znaczący rozwój technik izotopowych i związany z tym wzrost zastosowańizotopów promieniotwórczych w różnych dziedzinach gospodarki kraju, jaki nastąpił z początkiemlat 60-tych spowodował pilną konieczność rozwiązania problemu unieszkodliwiania odpadówpromieniotwórczych. Z powodu braku odpowiednich przepisów dotyczących postępowania zodpadami promieniotwórczymi powstał problem nagromadzania tych odpadów u użytkownikówsubstancji promieniotwórczych. Zachodziła obawa, że odpady ciekłe mogą być usuwane w sposóbniekontrolowany (kanalizacja komunalna, akweny wodne). Powstał, wymagający pilnegorozwiązania, problem ujęcia w precyzyjne normy gospodarki odpadami promieniotwórczymi. Skutecznym rozwiązaniem tego problemu była decyzja o lokalizacji składowiska w Różanie i jegouruchomieniu w roku 1961. W początkowym 17 Unieszkodliwianie odpadów promieniotwórczych w Polsce, http://www.atom.edu.pl/index.php/ej-wpolsce/300-odpady-promieniotworcze-w-polsce.html, 02.11.2013 18 Madaj K., Doświadczenia z 50 lat unieszkodliwiania odpadów promieniotwórczych w Polsce, III Szkoła Energetyki Jądrowej, 2010 okresie zagadnieniem unieszkodliwiania odpadów promieniotwórczych zajmowała się Centrala Odpadów Promieniotwórczych (COP) b. Instytutu Badań Jądrowych (IBJ), będąca w strukturze organizacyjnej instytutu gospodarstwem pomocniczym. Rozpoczęcie eksploatacji Centralnej Składnicy Odpadów Promieniotwórczych (CSOP) w Różanie spowodowało konieczność opracowania i wdrożenia pełnej technologii unieszkodliwiania odpadów, obejmującej redukcję ich objętości i procesy zestalania oraz pozwalającej na przekształcanie odpadów w formę dogodną do bezpiecznego transportu i długotrwałego składowania. Wymagało to równieżbudowy nowych obiektów i instalacji unieszkodliwiania odpadów. W roku 1970 COP została przekształcona w Zakład Unieszkodliwiania SubstancjiPromieniotwórczych (ZUSP), który w roku 1983 włączony został do nowo utworzonego Ośrodka Reaktorów i Produkcji Izotopów (ORiPI) w Instytucie Energii Atomowej (IEA), powstałym po likwidacji IBJ. W roku 1988, po wyodrębnieniu się ORiPI z IEA i utworzeniu Ośrodka Badawczo-Rozwojowego Izotopów, ZUSP znalazł się w strukturze Instytutu Energii Atomowej. Decyzją Dyrektora IEA, z dniem 1 stycznia 1994 roku został przekształcony w Zakład Doświadczalny Unieszkodliwiania Odpadów Promieniotwórczych (ZDUOP) z rozszerzoną, w stosunku do innych zakładów instytutu, samodzielnością finansową. 1 stycznia 2002 roku ZDUOP IEA przekształcony został w przedsiębiorstwo państwowe użyteczności publicznej - Zakład Unieszkodliwiania OdpadówPromieniotwórczych (ZUOP) nadzorowane przez Ministra Gospodarki, a następnie począwszy od 2006 roku przez Ministra Skarbu Państwa. Rozdział 14 Prawa atomowego (Dz. U. 2007, Nr 42, poz. 276 z późn. zm.) jako cel powołania Zakładu podaje wykonywanie działalności w zakresie postępowania z odpadami promieniotwórczymi i wypalonym paliwem jądrowym, a przede wszystkim zapewnienie stałej możliwości składowania odpadów promieniotwórczych i wypalonego paliwa jądrowego. Zadaniami Zakładu jest również prowadzenie działalności w zakresie odbioru, transportu, przechowywania i składowania materiałów jądrowych, źródeł promieniotwórczych oraz innych substancji promieniotwórczych. ZUOP jest przedsiębiorstwem państwowym użyteczności publicznej, posiada osobowość prawną i obecnie jest nadzorowany przez ministra właściwego do spraw Skarbu Państwa. Nadzór ten polega na dokonywaniu kontroli oraz corocznej oceny prowadzonej gospodarki odpadami i działalności Zakładu. Ocena ta jest przedstawiana Prezesowi Rady Ministrów. Podstawowe zasady postępowania z odpadami promieniotwórczymi19 Z uwagi na szczególny charakter odpady promieniotwórcze wymagają specjalnego postępowania. Dotyczy to gromadzenia, przetwarzania, zestalania, transportu, okresowego przechowywania i ostatecznego składowania. Z tego względu ograniczenie źródeł i ilości powstających odpadów jest czynnikiem bardzo ważnym. Wnikliwa analiza technologii wytwarzania i warunków 19 Madaj K., Doświadczenia z 50 lat unieszkodliwiania odpadów promieniotwórczych w Polsce, III Szkoła Energetyki Jądrowej, 2010 stosowania materiałów promieniotwórczych niemal w każdym przypadku prowadzi do zmniejszenia ilości odpadów o kilka, a nawet kilkadziesiąt procent. Odpady promieniotwórcze muszą być odpowiednio przetworzone, zestalone, opakowane, a następnie bezpiecznie składowane. Podstawowym celem wymienionych działań jest takie zabezpieczenie odpadów promieniotwórczych, aby nie stworzyły one zagrożeń dla człowieka i środowiska. Jest to szczególnie istotne z punktu widzenia długoterminowego (ostatecznego) składowania. Izolacja odpadów promieniotwórczych jest możliwa dzięki barierom ochronnym (układowi barier) zabezpieczającym przed uwalnianiem się substancji promieniotwórczych w miejscu ich składowania i zapobiegającym ich migracji do środowiska, co w konsekwencji stwarzałoby zagrożenie dla ludzi. Bariery ochronne są fizycznymi przeszkodami mającymi uniemożliwić uwalnianie i rozprzestrzenianie się substancji promieniotwórczych. W celu właściwego zabezpieczenia i składowania odpadów promieniotwórczych należy spełnić podstawowe wymagania: · w możliwie maksymalnym stopniu zredukować ich objętość, · nadać im formę odporną na działanie wody i rozpraszanie się, · przechowywać w sposób nie zagrażający środowisku. Dla spełnienia tych warunków stosuje się nie jedną, lecz najczęściej wiele barier zabezpieczających, tzw. system multibarier. Na system multibarier zapobiegających rozprzestrzenianiu się substancji promieniotwórczych oraz pochłaniających promieniowanie składają się bariery sztuczne, tj. wykonane przez człowieka: · tworzenie trudnorozpuszczalnych związków chemicznych (koncentratów) wiążących odpady promieniotwórcze; · materiały wiążące (spoiwa), które służą do zestalania odpadów promieniotwórczych, w celu przeciwdziałania rozsypaniu, rozproszeniu, rozpyleniu i wymywaniu substancji promieniotwórczych. Najczęściej stosowanymi materiałami wiążącymi są beton, asfalt, polimery organiczne i masy ceramiczne; · opakowanie bezpośrednie odpadów promieniotwórczych, które izoluje odpady od otoczenia, zabezpiecza przed uszkodzeniami mechanicznymi, działaniem czynników atmosferycznych i kontaktem z wodą. Na opakowania bezpośrednie stosowane są najczęściej pojemniki metalowe, rzadziej betonowe. W pojemnikach tych odpady są przewożone, magazynowane i składowane; · betonowa konstrukcja składowiska, która stanowi dodatkowe zabezpieczenie odpadów, szczególnie przed działaniem czynników atmosferycznych, zapobiega korozji opakowań bezpośrednich, a przez to migracji substancji promieniotwórczych z miejsca ich składowania; · impregnująca warstwa bitumiczna pokrywająca wierzchnią warstwę betonu, której podstawowym zadaniem jest zapobieganie przenikaniu wód opadowych do strefy składowania odpadów, a także uniemożliwianie korozji opakowań i wymywanie substancji promieniotwórczych; oraz bariery naturalne, to głównie struktura geologiczna i ukształtowanie terenu, a także jego asejsmiczność i korzystne usytuowanie w miejscu tzw. wyniosłości topograficznej. Odpowiednie warunki geologiczne i hydrogeologiczne mają zapobiegać rozprzestrzenianiu się radionuklidów w glebie i przenikaniu ich do wód gruntowych i powierzchniowych. W przypadku KSOP poziom wód gruntowych jest niższy od poziomu składowiska, a struktura podłoża przeciwdziała migracji radionuklidów. Wielostopniowośćsystemu barier to zasadniczy warunek ich skuteczności przed rozsypaniem, rozproszeniem, rozpyleniem i wymywaniem substancji promieniotwórczych, a co za tym idzie, niedopuszczeniem do ich migracji w składowisku i jego otoczeniu. W odniesieniu do KSOP skuteczność ta jest potwierdzona wieloletnimi jużwynikami kontroli, mającymi na celu dokumentowanie jego wpływu na środowisko naturalne. Przygotowanie odpadów do składowania poprzedzone jest z reguły redukcją ich objętości. Ułatwia to dalsze operacje z odpadami oraz ogranicza ich ilości przeznaczone do okresowego przechowywania, czy ostatecznego składowania. Pozwala to również na zoptymalizowanie procesu tworzenia barier ochronnych, a także obniża ogólne koszty unieszkodliwiania i składowania odpadów. Bariery sztuczne i naturalne należy rozpatrywać zawsze jako układy dopełniające się i tworzące system multibarier dający skuteczne zabezpieczenie. Metody unieszkodliwiania odpadów promieniotwórczych20,21,22 20 Madaj K., Doświadczenia z 50 lat unieszkodliwiania odpadów promieniotwórczych w Polsce, III Szkoła Energetyki Jądrowej, 2010 21 Unieszkodliwianie odpadów promieniotwórczych w Polsce, http://www.atom.edu.pl/index.php/ej-wpolsce/300-odpady-promieniotworcze-w-polsce.html, 02.11.2013 22 Justyna Damuć, Praca inżynierska: Ocena gospodarki odpadami promieniotwórczymi w Polsce na podstawie Zakładu Unieszkodliwiania Odpadów Promieniotwórczych w Otwocku – Świerku., Warszawa 2011 Metody unieszkodliwiania odpadów promieniotwórczych w Polsce zmieniały się wraz z rozwojem nowych technologii. Poniżej zostały opisane instalacje wykorzystywane od roku 1961 aż do stanu obecnego. 1. W roku 1961 nowo utworzona Centrala Odpadów Promieniotwórczych (COP) dysponowała trzema instalacjami, przeznaczonymi do unieszkodliwiania odpadów ciekłych: do zatężania ciekłych odpadów promieniotwórczych – wyparka typu kotłowego o wydajności 200 l/h w przeliczeniu na destylat oraz o współczynniku dekontaminacji ~ 105. do oczyszczania ciekłych odpadów promieniotwórczych niskoaktywnych – stosowano metodę współstrącania polegającą na strącaniu radionuklidów z fosforanem wapnia i wodorotlenkiem żelaza oraz żelazocyjankiem miedzi. Następnie powstały szlam zawierający nuklidy byłoddzielany. Stosując różne odczynniki oraz dobierając odpowiednie pH otrzymywano wydajność osiągającą 99% dla takich radionuklidów jak Cs-137, Sr-90, Y-90, Ce-141 i Ra-226. do zestalania szlamów i koncentratów powyparnych – powstałe z powyżej opisanych instalacji szlamy i koncentraty powyparne były zestalane poprzez cementowanie w hobokach. 2. W roku 1971 instalację zestalania za pomocą cementu zastąpiono instalacją wykorzystującą asfalt, którą stosowano do roku 2001.Szlamy mieszano z asfaltem w temperaturze 220-250ºC. Wysoka temperatura sprawiała, żewoda w szlamach odparowywała nawet do 99%. Umożliwiało to bardzo dużą redukcję objętościoraz ciężaru odpadów, jednak ze wymagało utrzymywania wysokiej temperatury - na ściankachreaktora osiągającej 300ºC. Stanowiło to dużą wadę metody ponieważ groziło samozapłonem lubwybuchem oraz istniała możliwość rozkładu asfaltu lub składników zestalanych odpadów. Następnie przetworzony odpad był umieszczany w stalowych bębnach o pojemności 200dm3 wcelu zastygnięcia oraz zabezpieczany dodatkową 5cm warstwą czystego asfaltu. 3. W 1976 roku wdrożono nową technologię oczyszczania ciekłych odpadów, która jest wykorzystywana również obecnie. Zastosowano metodę sorpcji na mieszaninie syntetycznych sorbentów nieorganicznych (siarczan baru wraz z żelazocyjankiem miedzi) dodawanych do odpadów w postaci zawiesiny. Po oczyszczeniu materiał sorpcyjny zawiera 80-99% początkowej aktywności i jest on następnie zestalany. Dodatkowo powstały magazyny stałych i ciekłych odpadów promieniotwórczych, w których dokonywano segregacji odpadów na kategorię oraz przechowywano odpady w celu zmniejszenia ich aktywności przed przetwarzaniem. 4. W roku 1981 wprowadzono metody przetwarzania odpadów stałych, które są wykorzystywane również obecnie: zestalanie w żywicach mocznikowo-formaldehydowych – stosowane wyłącznie do zestalania odpadów biologicznych np. zwierząt doświadczalnych. Uzyskiwany współczynnik dekontaminacji wynosi 0,5 oraz współczynnik redukcji objętości również 0,5. zestalanie w żywicy epoksydowej – stosowane do zestalania zużytych jonitów wykorzystywanych do oczyszczania wód obiegowych reaktora MARIA. Jonit zawierający początkowo ok. 65% wody jest odwadniany do zawartości 30%, po czym jest mieszany z żywicą Epidian 53 oraz z utwardzaczem o nazwie Akfanil. 5. Od roku 1991 działa instalacja służąca do prasowania stałych odpadów promieniotwórczych. Odpady są zgniatane w stalowych bębnach o pojemności 200 dm3, w prasie hydraulicznej. Rys. Prasa hydrauliczna stosowana do prasowania stałych odpadów promieniotwórczych 6. Od roku 1994 unieszkodliwiane są zużyte źródła radowe. Ich przetwarzanie polega na zatopieniu w szklanej ampułce i umieszczeniu w mosiężnej gilzie. Następnie gilza zostaje hermetycznie zamknięta w zasobniku ze stali nierdzewnej, który umieszczany jest w gnieździe osłonowym – pojemniku ołowianym. Pojemnik następnie umieszcza się w obudowie ze stali zwykłej. Po wypełnieniu obudowy betonem oraz zamknięciu pokrywą zostaje ona zespawana. Rys. Pojemnik na zużyte źródła radowe 7. W 1995 roku rozpoczęto unieszkodliwianie czujek dymu. Opracowana przez Zakład Doświadczalny Unieszkodliwiania Odpadów Promieniotwórczych technologia polega na demontażu czujek w boksie i kierowaniu do dalszego przetwarzanie jedynie źródeł (Am-241, Pu- 239, Pu-238), co powala na dużą oszczędność miejsca w magazynie odpadów długożyciowych (do magazynowania kierowana jest o ponad 95% mniejsza objętość niż w przypadku magazynowania całej czujki dymu). 8. W roku 2001 zaprzestano wykorzystywania asfaltu do zestalania szlamów i koncentratów powyparnych i zastosowano nową instalację zestalania przy użyciu cementu jako materiału wiążącego. Mieszanka odpadów i cementu umieszczana jest w bębnach, które następnie dodatkowo zalewane są czystą zaprawą cementową. 9. Od roku 2003 wykorzystywana jest nowa instalacja wyparna do zatężania ścieków średnioaktywnych. Współczynnik dekontaminacji przy tej metodzie osiąga wartość do 105. Czystość otrzymanego destylatu umożliwia jego usuwanie do kanalizacji. Natomiast koncentrat powyparny kierowany jest do zestalenia. Również od roku 2003 w ZUOP wykorzystywana jest trzystopniowa instalacja odwróconej osmozy opracowana w Instytucie Chemii i Techniki Jądrowej przeznaczona do oczyszczania oraz zatężania nisko zasolonych ciekłych odpadów promieniotwórczych. Przy wydajności 2m3/h efektywność oczyszczania ścieków wynosi 99,9%. Współczynnik redukcji objętości osiąga wartości w przedziale od 2 do 20. Rys. Instalacja odwróconej osmozy przeznaczona do oczyszczania oraz zatężania nisko zasolonych odpadów promieniotwórczych Odpady po odpowiednim przetworzeniu kierowane są w celu składowania lub przechowywania do Krajowego Składowiska Odpadów Promieniotwórczych w Różanie. Składowanie odpadów promieniotwórczych w Polsce Na podstawie Prawa atomowego w Polsce wyróżnia się dwa typy składowisk odpadów promieniotwórczych: powierzchniowe i głębokie.23 W składowiskach powierzchniowych można składować: - odpady promieniotwórcze krótkożyciowe (niskoaktywne i średnioaktywne) - zużyte zamknięte źródła promieniotwórcze krótkożyciowe (niskoaktywne, średnioaktywne i wysokoaktywne). Natomiast w składowiskach głębokich można składować wszystkie kategorie odpadów promieniotwórczych. Wybór lokalizacji, budowa, eksploatacja oraz zamykanie składowiska musi być wykonane tak, aby narażone osoby z ogółu społeczeństwa nie otrzymały w ciągu roku dawki skutecznej większej niż 0,1mSv (milisiwerty) ze wszystkich dróg narażenia. Okres, dla 23 Ustawa z dnia 29 listopada 2000 r. Prawo atomowe, Art.53 którego musi być spełniony powyższy warunek w przypadku składowiska powierzchniowego wynosi 500 lat, natomiast w przypadku składowiska głębokiego 10 000 lat. Dokładne zasady wyboru lokalizacji dla składowiska odpadów promieniotwórczych wraz z zakresem obowiązkowych badań przedstawione zostały w rozporządzeniu Rady Ministrów w sprawie odpadów promieniotwórczych i wypalonego paliwa jądrowego. Składowiska powierzchniowe w zakresie projektowania i wykonania podlegają przepisom prawa budowlanego natomiast składowiska głębokie przepisom prawa geologicznego i górniczego. Składowanie odpadów promieniotwórczych w Krajowym Składowisku Odpadów Promieniotwórczych (KSOP) w Różanie24 KSOP położone jest w miejscowości Różan nad Narwią w odległości ok. 90 km od Warszawy i mieści się na terenie dawnego fortu zajmując powierzchnię 24 Madaj K., Doświadczenia z 50 lat unieszkodliwiania odpadów promieniotwórczych w Polsce, III Szkoła Energetyki Jądrowej, 2010 3,045 ha. Od strony północnej fortu, w odległości ok. 400 m, znajdują się zabudowania miejskie, zaś od strony północno – wschodniej oddalona o ok. 800 m rzeka Narew. KSOP funkcjonuje już od 1961 roku i według klasyfikacji Międzynarodowej Agencji Energii Atomowej jest typem składowiska powierzchniowego. Składowisko to, zajmujące obszar 3,045 ha, znajduje się w jednym z dawnych fortów wojskowych, wybudowanych przez władze rosyjskie w latach 1905-1908. Wody gruntowe znajdują się pod warstwą gliny o bardzo małej przepuszczalności i warstwą gleby o właściwościach sorpcyjnych na głębokości kilkunastu metrów poniżej składowiska. Rys. Przekrój przez system hydrogeologiczny terenu Krajowego Składowiska Odpadów Promieniotwórczych w Różanie 3.2 PLANY BUDOWY ELEKTROWNI ATOMOWEJ W POLSCE25 Jak wiadomo w Polsce nie ma elektrowni jądrowych, a jedynym działającym reaktorem jądrowym jest badawczy reaktor Maria, zarządzany 25 Idea budowy elektrowni jądrowej w Polsce, http://elektrownia-jadrowa.pl/Idea-budowy-elektrownijadrowej-w-Polsce--1.html, 02.11.2013 obecnie przez Instytut Energii Atomowej. W latach 80. XX wieku rozpoczęto budowę elektrowni Żarnowiec w woj. pomorskim. Prace przerwano na początku lat 90., głównie pod naciskiem protestów przeciwników energetyki atomowej. Zakończono tylko inwestycję towarzyszącą, elektrownię szczytowo-pompową. Powrót pomysłu budowy elektrowni jądrowej wrócił oficjalnie w 2005 roku wraz z uchwaleniem przez Radę Ministrów Polityki Energetycznej Polski do 2025 roku. Dokument mówi: Ze względu na konieczność dywersyfikacji nośników energii pierwotnej oraz potrzebę ograniczenia emisji gazów cieplarnianych do atmosfery, uzasadnione staje się wprowadzenie do krajowego systemu energetyki jądrowej; Niedługo później, idea reaktywacji energetyki jądrowej powraca w expose Premiera Jarosława Kaczyńskiego 19 lipca 2006 roku. Ówczesny Premier mówi wtedy: "(...) Spójrzmy choćby na dziedzinę energetyki. Przyjdzie taki czas, w którym nasza, oparta głównie o węgiel brunatny, energetyka będzie już bardzo trudna do przyjęcia w Unii Europejskiej ze względu na ochronę środowiska. Czy nie powinniśmy już dzisiaj myśleć o energetyce atomowej. W Unii Europejskiej jest odpowiednia technologia, dysponują nią przede wszystkim Francuzi. Opada powoli histeria wokół tej energetyki i są wszelkie szanse, żebyśmy w tej sprawie nie byli ciągle z tyłu, byśmy nie byli tylko zawsze imitatorami. Możemy gdzieś być, jeśli nie w samej czołówce, to w każdym razie w pierwszej grupie. Powinniśmy tego rodzaju wysiłki podjąć.(...)". Plan budowy pierwszej elektrowni jądrowej w Polsce to wynik wielu czynników spośród których najbardziej istotne to rosnące zapotrzebowanie na energię elektryczną oraz nowe wymagania środowiskowe. Ministerstwo Gospodarki szacuje, że do 2030 r. zapotrzebowanie na energię elektryczną wzrośnie o 57%, do poziomu 202 TWh. Ponadto, przyjęty w grudniu 2008 r. pakiet energetyczno – klimatyczny, ambitne cele polityki klimatycznej Unii Europejskiej oraz wzrastające zapotrzebowanie na import surowców energetycznych w połączeniu ze spekulacyjnymi zmianami cen ropy naftowej i gazu oraz węgla sprawiają, że energia pochodząca z elektrowni jądrowej staje się rozwiązaniem stanowiącym odpowiedź na wspomniane zagadnienia. Nie należy zapominać również o wpływie przyszłej elektrowni jądrowej na bezpieczeństwo energetyczne Polski, zwłaszcza biorąc pod uwagę brak pewności co do przyszłych dostaw gazu z kierunków wschodnich. Energetyka jądrowa to również stabilne źródło tańszej i czystej energii nie tylko dla gospodarstw domowych, ale i sektora przemysłowego. Obok już istniejących narzędzi walki z nadal istniejącym kryzysem, tańsza energia pochodząca ze źródła jądrowego stanowić więc może kolejny element stabilizujący i wspomagający rozwój np. sektora produkcji w Polsce. Wdrażanie energetyki jądrowej w naszym kraju będzie przebiegało w 7 etapach, obejmujących: opracowanie Programu Polskiej Energetyki Jądrowej, stworzenie infrastruktury prawnej i instytucjonalnej, przygotowania do budowy pierwszej elektrowni jądrowej, realizację inwestycji, bezpieczną eksploatację elektrowni, następnie jej likwidację oraz wdrożenie docelowych rozwiązań związanych z gospodarką wypalonym paliwem. Spółka PGE EJ 1 jest spółką celową, która odpowiada za przygotowanie procesu inwestycyjnego oraz budowę pierwszej elektrowni jądrowej w Polsce.26 Spółka będzie realizowała wszelkie działania w sferze technicznej, technologicznej, organizacyjnej i formalno-prawnej, związane z budową pierwszej elektrowni jądrowej w Polsce. Spółka kontynuuje obecnie rozpoczęte w 2011 roku przetargi, w wyniku których zostaną wyłonieni inżynier kontraktu oraz wykonawca badań lokalizacyjnych. Prowadzone są także intensywne prace nad budową i realizacją modelu finansowania inwestycji oraz działania komunikacyjne, zwłaszcza w regionach potencjalnych lokalizacji elektrowni jądrowej. W listopadzie 2011 roku zostały wskazane 3 potencjalne lokalizacje: - Choczewo (gmina Choczewo, powiat wejherowski, województwo pomorskie), - Gąski (gmina Mielno, powiat koszaliński, województwo zachodniopomorskie), - Żarnowiec (gmina Krokowa, powiat pucki, województwo pomorskie). W lutym 2012 ponad 94% mieszkańców gminy Mielno wypowiedziało się w referendum przeciwko lokalizacji elektrowni jądrowej w letniskowej wsi Gąski. 26 Budowa pierwszej elektrowni, http://www.pgeej1.pl/przedmiot-dzialalnosci.html, 02.11.3012 3.3 ELEKTROWNIE JĄDROWE U SĄSIADÓW POLSKI27 Polska nie posiada żadnej elektrowni jądrowej, ale w odległości do ok. 310 km od granic jest 10 czynnych elektrowni jądrowych. 27 Elektrownie jądrowe na tle i wokół Polski, http://elektrownia-jadrowa.pl/Elektrownie-jadrowe-na-swiecie-iwokol-Polski-1.html, 02.11.2013 Rys. Elektrownie jądrowe wokół Polski W 2012 roku w 30 krajach świata działało 435 reaktorów jądrowych, o całkowitej zainstalowanej mocy 373 GWe. W 2011 roku wyprodukowały one 2,6 biliona kWh, co stanowi 15% ogólnie wyprodukowanej energii elektrycznej. Najwięcej reaktorów jądrowych działa w USA, Francji, Japonii, Wielkiej Brytanii i Rosji. Szesnaście krajów z energii atomowej pozyskuje co najmniej jedną czwartą energii. Procentowo największy udział energia pochodząca ze źródeł jądrowych ma we Francji (76%), na Litwie (73%), Słowacji (56%) i w Belgii (54%). W krajach Unii Europejskiej z elektrowni atomowych pochodzi jedna trzecia wyprodukowanej energii. Polityka państw UE wobec energetyki jądrowej jest różna – do niedawna były zarówno kraje planujące jej likwidację jak również kraje z ambitnymi planami budowy wielu nowych reaktorów energetycznych. Obecnie nie ma już w UE państw planujących rychłe odejście od energetyki jądrowej - w najgorszym wypadku rząd uznał energetykę jądrową za "technologię przejściową" (Niemcy) bez podania konkretnej daty odejścia od niej. W Belgii proces likwidacji elektrowni jądrowych został wstrzymany na co najmniej 10 lat, jednak eksperci w zakresie elektroenergetyki ostrzegają, że należy całkowicie zrezygnować z polityki antyjądrowej, gdyż likwidacja tych elektrowni spowoduje wzrost cen energii elektrycznej a w dalszej fazie głęboki kryzys gospodarczy. 4. PODSUMOWANIE Odkrycie i poznanie właściwości promieniowania jonizującego i promieniotwórczości umożliwiło człowiekowi wykorzystać źródła promieniowania i radioizotopy w wielu dziedzinach i gałęziach przemysłu, nauki i medycyny. Prowadzenie takiej działalności wymaga od użytkownika szczególnego dbania o ochronę zdrowia pracowników, lokalnej społeczności a także środowiska naturalnego. Ustalone dawki graniczne i limity muszą być przestrzegane na każdym etapie prac począwszy od wytworzenia, transportu, użytkowania, powstania odpadów i postępowania z nimi. Ustanowione prawo ściśle określa warunki, w jakich odpady promieniotwórcze powinny być przechowywane w celu dalszego ich przerobu lub też składowane w specjalnie do tego przystosowanych jednostkach. Szczególną troską i restrykcjami objęto wypalone paliwo z reaktorów jądrowych. W postępowaniu z nim preferuje się jak największe odzyskanie materiałów do ponownego użycia w celu zmniejszenia ilości odpadów. Ostatecznie jednak, długożyciowe izotopy zawarte w wypalonym paliwie, wymusiły opracowanie technik ich składowania w sposób zapewniający skuteczne odizolowanie od środowiska naturalnego i ludzi. Postępowanie z odpadami promieniotwórczymi w Polsce należy uznać za proces opanowany technologicznie i bezpieczny, działający w oparciu o wieloletnie doświadczenie. W przypadku odpadów nisko- i średnio-aktywnych ich składowanie na terenie kraju jest możliwe dzięki eksploatacji powierzchniowego Krajowego Składowiska Odpadów Promieniotwórczych w Różanie. Ze względu na prawie całkowite zapełnienie KSOPu istnieje konieczność budowy nowego składowiska powierzchniowego. Rozpoczęcie jego eksploatacji planowane jest na rok 2020. Należy podkreślić, iż budowa tego obiektu jest wymagana niezależnie od przystąpienia Polski w najbliższych latach do tworzenia programu energetyki jądrowej w kraju. System bezpieczeństwa jądrowego i ochrony radiologicznej obejmuje całość przedsięwzięć prawnych, organizacyjnych i technicznych zapewniających właściwy stan bezpieczeństwa jądrowego i radiacyjnego. W Polsce, zgodnie z obowiązującymi przepisami, wszystkie zagadnienia związane z ochrona radiologiczną czy monitoringiem radiacyjnym środowiska są rozpatrywane łącznie z kwestią bezpieczeństwa jądrowego, a także ochrony fizycznej i zabezpieczeń materiałów jądrowych. Takie rozwiązanie gwarantuje, że istnieje jedno wspólne podejście do kwestii ochrony radiologicznej, bezpieczeństwa jądrowego, zabezpieczenia materiałów jądrowych i źródeł promieniotwórczych oraz że funkcjonuje jednolity dozór jądrowy. Podstawą prawną funkcjonowania systemu bezpieczeństwa jądrowego i ochrony radiologicznej jest ustawa –Prawo atomowe oraz rozporządzenia, jak również akty prawa Unii Europejskiej oraz traktaty i konwencje międzynarodowe, których Polska jest stroną. Podstawowym elementem systemu bezpieczeństwa jądrowego i ochrony radiologicznej stanowi nadzór nad działalnością z wykorzystaniem materiałów jądrowych i źródeł promieniowania jonizującego. 5. BIBLIOGRAFIA 1. Jeleń Kazimierz, Zbigniew Rau, Energetyka jądrowa w Polsce, Warszawa 2012 2. Prawo atomowe w Polsce, http://pl.wikipedia.org/wiki/Prawo_atomowe_w_Polsce, 26.10.2013 3. Ustawa z dnia 29 listopada 2000 r. Prawo atomowe (Dz.U. 2001 nr 3 poz. 18) 4. Ewa Pyłka- Gutowska, Ekologia z ochroną środowiska, Warszawa 1996 5. Energetyka jądrowa- odpady promieniotwórcze, http://www.atom.edu.pl/index.php/technologia/cykl-paliwowy/odpady.html, 27.10.2013 6. Odpady promieniotwórcze, http://pl.wikipedia.org/wiki/Odpady_promieniotwórcze, 27.10.2013 7. Rozporządzenie Rady Ministrów z dnia 18 stycznia 2005 r. w sprawie dawek granicznych promieniowania jonizującego 8. Szkolenie w dziedzinie ochrony radiologicznej pacjenta, http://radiologia.mdl2.com/pluginfile.php/85/mod_resource/content/3/Ogólne%20za łożenia%20ochrony%20radiologicznej.pdf, 27.10.2013 9. Rozporządzenie Rady Ministrów z dnia 3 grudnia 2002 r. w sprawie odpadów promieniotwórczych i wypalonego paliwa jądrowego. 10. Rozporządzenie Rady Ministrów z dnia 29 kwietnia 2013 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie dotacji podmiotowej i celowej, opłat oraz gospodarki finansowej przedsiębiorstwa państwowego użyteczności publicznej – „Zakład Unieszkodliwiania Odpadów Promieniotwórczych”. 11. Madaj K., Doświadczenia z 50 lat unieszkodliwiania odpadów promieniotwórczych w Polsce, III Szkoła Energetyki Jądrowej, 2010 12. Chwaszczewski S., Gospodarka wypalonym paliwem i odpadami promieniotwórczymi reaktorów energetycznych, Spektrum (1-2), 2008 13. Dobrzyński L., Strupczewski A., Energia jądrowa i jej wykorzystanie, opracowanie Instytutu Problemów Jądrowych, Świerk, 2007 14. Kaniewski J., Rozważania na temat cyklu paliwowego dla polskiej energetyki jądrowej, Postępy Techniki Jądrowej Vol. 53 Z.1, 2010 15. Skalmowski K. i inni, Poradnik Gospodarowania Odpadami, Wyd. VerlagDashofer, Warszawa, 2009 16. Justyna Damuć, Praca inżynierska: Ocena gospodarki odpadami promieniotwórczymi w Polsce na podstawie Zakładu Unieszkodliwiania Odpadów Promieniotwórczych w Otwocku – Świerku., Warszawa 2011 17. Unieszkodliwianie odpadów promieniotwórczych w Polsce, http://www.atom.edu.pl/index.php/ej-w-polsce/300-odpady-promieniotworcze-wpolsce.html, 02.11.2013 18. Idea budowy elektrowni jądrowej w Polsce, http://elektrownia-jadrowa.pl/Ideabudowy-elektrowni-jadrowej-w-Polsce--1.html, 02.11.2013 19. Budowa pierwszej elektrowni, http://www.pgeej1.pl/przedmiot-dzialalnosci.html, 02.11.3012 20. Elektrownie jądrowe na tle i wokół Polski, http://elektrownia-jadrowa.pl/Elektrowniejadrowe-na-swiecie-i-wokol-Polski-1.html, 02.11.2013
