Opětovné využívání jaderného paliva zatím ekonomicky nedává smysl, říká odborník na radioaktivní odpad

Zásoby uranu pro energetiku by lidstvu měly vystačit přinejmenším na sto let. Vyhořelé jaderné palivo se nicméně dá ještě zčásti využít. Jenže bychom kvůli tomu museli předělat současné reaktory tak, aby byly schopné fungovat na mixu uranu a plutonia, uvádí Radek Trtílek z ÚJV Řež, ředitel divize Radioaktivní odpady a vyřazování. V současnosti se to ale nevyplatí.

V ústavu se zároveň připravují na rozebírání jaderných elektráren a ukládání vyhořelého jaderného paliva do hlubinného úložiště. „Dimenzujeme ho tak, aby ty civilizace, co přijdou po nás, mohly ztratit povědomí o tom, že je tam něco uloženo,“ říká Trtílek v rozhovoru pro Ekonews.

Kdybychom u nás již měli vybranou a schválenou lokalitu pro hlubinné úložiště jaderného odpadu, můžeme hned zítra začít stavět? Je to technologicky připravené a vyzkoumané?

Kdybychom byli v Číně nebo Rusku tak ano, rozhoduje tam jedna výkonná moc. Proces hledání, výběru a potvrzení lokality je z hlediska veřejnosti nejsledovanější a to, s čím lidé spojují své obavy. Ale není to jen o hledání lokality. Taková stavba podléhá povolování nejen podle báňského práva, které tu má mnohasetletou tradici, tak podle práva jaderného. Administrativní procesy trvají deset až patnáct let. Stávající plány předpokládaly, že od znalosti finální lokality do otevření úložiště uběhne 35 let a podle české koncepce bychom úložiště měli otvírat v roce 2065. Požadavek Evropské unie říká, že kdo chce stavět jaderné zdroje nebo provozovat jadernou energetiku přes určitý časový limit, měl by mít úložiště k dispozici už v roce 2050. Pokud by se vzaly jen technologické a správní lhůty, tak to splnitelný požadavek je.

Hlubinné úložiště zatím nemají nikde, nebo ano?

V provozu zatím není. S přípravami jsou nejdále ve Finsku, kde má k otevření dojít v roce 2025. Ve Švédsku došlo k přerušení programu – měli vybranou lokalitu, ale ve správním procesu došlo ke zdržení – a až teď se k vývoji vrátili. Je to otázka deseti let, kdy úložiště uvedou do provozu. Další se buduje ve Francii a ve Švýcarsku, kde letos příslušné orgány schválily finální lokalitu pro umístění. Mají proti nám náskok deseti let.

Ne všechno ale musí jít hluboko pod zem. Vzniká řada radioaktivních odpadů, které jsou méně nebezpečné, je to tak?

Radioaktivních odpadů je více druhů a je jich mnohem více než vyhořelého jaderného paliva. Vznikají v medicíně, ve výzkumu, ale i v jaderné elektrárně – od laboratorního etalonu po ochranné pomůcky pracovníků provozu a údržby. Obsahují jen zlomky aktivity, která je v palivu, a ukládají se do přípovrchových úložišť. Nakládání s jaderným palivem je mnohem technologicky náročnější, a to včetně dohledu. Je třeba oddělovat skladování a uložení. Uložení znamená umístění do definitivního úložiště a ponechání přírodnímu procesu. Skladování je technologická činnost plně řízená člověkem.

Kde se přípovrchová úložiště nacházejí?

V provozu jsou tři. Nejstarší je úložiště v bývalém vápencovém dolu Richard u Litoměřic pod dvouhřbetem Radobýl a Bídnice. Němci tam za druhé světové války měli továrnu na letecké a tankové motory a pracovali v ní vězni z Terezína. V roce 1964 byla část dolu upravena tak, aby se dal používat jako úložiště radioaktivního odpadu. Důl je rozsáhlý, jen poměrně malá část se využívá jako úložiště. Ukládají se tam odpady z nemocnic, výzkumných pracovišť, škol či průmyslových podniků. Putuje tam aktuálně zhruba 500 sudů ročně, což je zhruba sto kubíků odpadu.

Na jak dlouho se to tam ukládá?

Natrvalo. To už nikdo nebude vyjímat po zabetonování ukládacích komor. Doprovodné inženýrské bariéry a doprovodný bezpečnostní výpočet předpokládá 300 až 500 let institucionální kontroly a po té době už to lze nechat přírodnímu procesu. V dole jsou mocné vrstvy vápencových hornin v podloží i v nadloží, což vůči biosféře působí jako výborná izolace. Jinak důl je rovná štola zaříznutá do hřbetu kopce s mírným spádem zevnitř ven – to kdyby tam tekla nějaká voda, aby důl nezaplavovala.

A další úložiště?

Druhé úložiště je v bývalém uranovém dole Bratrství u Jáchymova. To je také vodorovná, původně průzkumná štola. Ukládají se tam radioaktivní odpady, které jsou kontaminovány přírodními radionuklidy, které tady nevznikly uměle. Typicky uran se nepoužívá jen jako palivo do elektráren, je to i výborný stínící materiál a řada kontejnerů je vyrobená z ochuzeného uranu. Úložiště Bratrství bude brzy zaplněné a uzavření a ukončení provozu se předpokládá do roku 2030. Není cílem to tam dál rozvrtávat a hledat další úložné prostory.

Na druhé straně soustava zmíněného dolu Richard u Litoměřic vytváření dalších ukládacích komor umožňuje, takže ukládání odpadů by se přesunulo tam.

Třetí úložiště je povrchové. Jsou to částečně zahloubené a částečně vykukující betonové jímky v areálu jaderné elektrárny Dukovany. Do tohoto úložiště jsou ukládány nepalivové odpady pocházející z jaderné elektrárny, například použité ochranné pomůcky, drobné náhradní díly po výměně nebo odpad vyfiltrovaný z vody v reaktoru. Všechna tato přípovrchová úložiště patří státu a stará se o ně Správa úložišť radioaktivních odpadů.

Německo chtělo letos uzavřít své tři poslední jaderné elektrárny a přejít na zelenou energii, aktuálně to kvůli energetické krizi do příštího jara odkládá. Váš ústav má v nabídce služeb mimo jiné „vyřazování jaderných zařízení z provozu“. Měli byste zájem se na rozebírání německých jaderek podílet?

Usilujeme o to. Máme v Německu kontakty a dokážeme s nimi v některých věcech spolupracovat. Řekl bych nicméně, že německý trh je v tomto směru uzavřený. Němci předpokládají, že si většinu věcí dokážou udělat sami a budou spíše poptávat kapacity než know-how.

U nás se na rozdíl od Německa mluví o dostavbě Jaderné elektrárny Temelín. Starší Dukovany už přitom vyhlížejí konec životnosti. Kdy by se měly rozebírat?

To stanoveno není. Provozovatel elektrárny skupina ČEZ předpokládá šedesátiletý provoz, přičemž první blok funguje od roku 1985 a ten poslední od roku 1987. Doba 60 let se opírá o povolení k prodloužení provozu a to se opírá o řadu studií ohledně životnosti reaktorové nádoby. Ta se stanovuje pomocí takzvaných svědečných ozařovaných vzorků (monitorování změn mechanických vlastností materiálu, pozn. red.), které se pravidelně vyjímají a jejichž stav se hodnotí v Řeži. Každých pět let se tak znovu zpřesňuje odhad životnosti tlakové nádoby. Šedesát let není hranice, kdy se to začne rozpadat. Je to dlouho předtím, než by teoreticky mohlo být dosaženo bezpečnostní hranice materiálové životnosti. Jiná věc je politické hledisko nebo pohled Evropské komise.

Jak dlouho lidstvu vydrží uran při současné míře využívání v jaderné energetice? Neměli bychom jím šetřit?

Předpoklad zásoby surovin je na sto let. Jak se zlepšuje prospekce a účinnost těžby, platí tento odhad stejně dnes jako před třiceti lety. Přepracování jaderného paliva by to o 40 let mohlo prodloužit. Pro štěpné reakce je řešením využití palivového cyklu založeného na thoriu 232, jehož těžitelných zásob je na světě násobně víc, takže by lidstvu vydrželo třeba na tisíc let. Thorium má ale jednu nevýhodu – není použitelné v typech reaktorů, které dneska máme a kterých je na světě 450. Teoreticky by se po ukončení životního cyklu uranových reaktorů mohlo přejít na reaktory využívající thoriový palivový cyklus.

Jaderná energetika byla od začátku koncipována jako přechodné řešení, protože se věřilo, že se jednou bude energie získávat z jaderné fúze. Vodíku máme dost, pro energetické potřeby by vodík přetrval déle, než je předpokládaná astrofyzikální životnost planety Země. Je to také jaderný proces nespočívající ve štěpení, ale naopak ve slučování jader vodíku. Probíhá v tokamaku (zařízení, které zabraňuje dotyku plazmatu a stěny komory pomocí magnetického pole, pozn. red.), přičemž zařízení a experimentální reaktory jsou ve výstavbě. Jsem však k tomu osobně skeptický.

Budeme tedy vyhořelé jaderné palivo přepracovávat před tím, než ho definitivně uložíme pod zem?

Koncepce nakládání s vyhořelým jaderným palivem v Česku bere přepracování jako alternativu, ale dále ji nezpracovávala, protože to vycházelo ekonomicky neefektivně. Přepracování vás navíc nezbaví odpadu, jen sníží jeho objem, takže náklady na úložiště příliš nesnížíte. Přepracované palivo má výhodu, pokud ho dokážete v energetických reaktorech dále zhodnotit. V těch dukovanských by to legislativně asi ani nešlo a v Temelíně za cenu významných legislativně-technických nákladů. Všechno byste museli prokázat, spočítat, případně v elektrárně udělat nějaké změny. Pro nás má význam přepracovaného vyhořelého jaderného paliva až s novými jadernými zdroji, a to od nějakého počtu provozovaných reaktorů. V souvislosti s energetickou krizí a vývojem cen se to však může změnit. To je důvod, proč úložiště nepočítá s tím, že by se palivo z něj znova vyndávalo.

Kolik energie zůstává ve vyhořelém jaderném palivu?

Zjednodušeně řečeno třetina až 40 procent energetického obsahu zůstává v „nespáleném“ štěpném uranu a v plutoniu vzniklém při reakci. Přepracování je výhodné, když v reaktoru dokážete využít směsné palivo, takzvané MOX, které obsahuje uran 235 a plutonium. Naše reaktory na to projektovány nejsou. Nemohly by palivo využít a bylo by asi příliš nákladné je na jeho využívání předělat. Naší podmínkou pro stavbu nového jaderného zdroje, na který teď běží výběrové řízení, je, aby s tímto směsným palivem mohl pracovat. Pak se nám může vyplatit ho přepracovávat a jako směsné v nových reaktorech použít. Bohužel při takhle malém počtu bloků se to netýká veškerého paliva. Potřebovali bychom více nových bloků, aby mohly zpracovat veškeré vyhořelé palivo. Přepracování se proto zatím jeví jako dražší než uložení pod zem.

Vyhořelé palivo se dnes ukládá na desítky let ve skladech v jaderných elektrárnách. Jak si vysvětlujete, že to nevyvolává takový odpor veřejnosti jako hlubinné úložiště?

To je otázka pro sociology. Lidé u nás obecně akceptují jadernou energetiku a lidé v nejbližším okolí jaderné elektrárny ji přijímají, protože jim dává práci nebo umožňuje pracovat v doprovodných službách. Vidí, že provozovatelé jaderných zařízení jednají s veřejností otevřeně a často informují o událostech v elektrárně, o bezpečnostních incidentech. Berou to tak, že sklad vyhořelého paliva je uvnitř elektrárny a akceptují ho jako součást stávající jaderné lokality. Hlubinné úložiště vyžaduje lokalitu novou, jako by se stavěla nová elektrárna.

Pro veřejnost je nepříjemná spíše doba výstavby úložiště než samotný provoz. Bude tam muset vzniknout deponie vytěženého materiálu, budou tam jezdit nákladní auta… První fáze vrtání by mohla vyvolat obavy o ohrožení zdrojů vody – takové obavy veřejnosti chápu a stát musí občanům prokázat, že k tomu nedojde.

Jak bude hlubinné úložiště vypadat třeba za 500 let? Bude to oplocený areál s ostrahou, kam se nebude smět vstupovat?

Dokud bude civilizace a lidstvo, tak se asi bude hlídat, aby tam někdo nevrtal. Předpokládáme, že po uzavření úložiště se zhruba do 500 let ustanoví bezkyslíkatá atmosféra, a volíme uložení do takové hloubky (550 metrů, aby teplota okolního prostředí umožňovala odvádět zbytkové teplo z paliva, pozn. red.) a takového typu podloží, aby další děje probíhaly jenom pomalým geologickým procesem. To aby civilizace, které přijdou po nás, mohly ztratit povědomí o tom, že je tam něco uloženo. Kdyby tam hledaly nějakou surovinu, uvidí, že tam není nic jiného než kámen, a kdyby vrtaly, narazí na kontejnery s vyhořelým palivem. Předpokládá se, že budou na takovém stupni vývoje, že to dokážou identifikovat jako potenciální nebezpečí.

Kontejnery se rozloží dříve než palivo?

Ano. Když se nicméně v geologickém prostředí ustaví bezkyslíkatá atmosféra, degradace inženýrských bariér v podobě kontejnerů nebo těsnění z betonitu a jílu půjde jen velmi pomalým tempem srovnatelným s geologickými procesy, které se měří ve statisících a milionech let. Dimenzujeme bariéry tak, abychom oddálili jejich přirozenou degradaci výpočtově na sto tisíc let. V té době bude rozpad radioaktivity tak silný, že do geologického prostředí budou látky vstupovat s o mnoho řádů nižší aktivitou, než je ta počáteční při uložení. Základem dlouhodobé bezpečnosti je však samo geologické prostředí – hledáme skalní podloží, kde je monolitická žulová skála. Nemůže to být v podloží, které je písčité a prostupné pro vodu. Lidé se často ptají, proč k tomu nevyužijeme staré doly. Jenže starý důl je většinou rozvrtán štolami a průzkumnými vrty, což jsou všechno preferenční cesty pro vodu. To, co bude radioaktivní složky do prostředí jednou vyplavovat, bude právě voda.

A kontaminovaná voda za statisíce let nemůže živým organismům ublížit?

Dostáváme se do složité technické debaty. Čočka skály je bezvodé prostředí, ale předpokládáme, že nějakými puklinami se dříve či později i tam voda dostane a skálu nějak rozláme. Tato voda přímo nekomunikuje s povrchovou vodou, odkud pramení řeky a podobně. Všechna difuze a konvekce radionuklidů probíhá v prostředí, které má zádržné schopnosti a brání průniku vody. I voda jsou malé molekuly, a když prochází těžce, tím hůř procházejí velké molekuly radioaktivních látek. Jsme si vědomi toho, že radioaktivní rozpad bude probíhat tak dlouho, že překračuje technické možnosti naší civilizace šíření radioaktivity po celou dobu bránit. Zároveň ale nedokážeme tuhle informaci následujícím generacím předat. Proto hledáme vhodné geologické prostředí, o kterém víme – díky jeho průzkumu a znalostem geologického vývoje Země – že bylo po desítky a stovky milionů let stabilní. A na základě toho předpokládáme, že bude milion, deset milionů let stabilní do budoucna. Pokud by mělo během té doby stabilitu ztratit, musí to být zásah tak silný, že zdejší civilizaci stejně zničí.

Jak se jaderný fyzik dívá na obnovitelné zdroje energie? Patří jim budoucnost?

Budoucnost jim určitě patří, minimálně jsou nepominutelné. Mají ale nízkou účinnost, výrobní nestabilitu, a tím pádem vyžadují, aby byly instalace v poměru k poptávce obrovsky předimenzovány a zároveň doplňovány záložními systémy na skladování energie, což je výzva a dlouho ještě bude. Účinnost má fyzikální limity, které prolomit nejde. Strategie „jen velké (konvenční) zdroje“ versus „jen obnovitelné zdroje (OZE)“ jsou extrémy, optimální je kombinace. Ta bude v různých regionech odlišná. Pokud chceme eliminovat spalování uhlíkových paliv, v Česku je mix OZE možný jen s jádrem zhruba v poměru 50:50.

Přímořské regiony anebo regiony s dostatkem vody o velkém spádu budou mít mix zdrojů a poměry jiné a mohou se využití jádra i vyhnout, typicky třeba Norsko. Rakousko není dobrý příklad, protože „špinavou“ a jadernou energii dováží. Aktuální energetická krize nicméně ukazuje, že energiemi neuvěřitelně plýtváme, náš vysoký životní standard je na dostatku energie přímo závislý a relativně nízké ceny energií jsou dlouhodobě neudržitelné. Myšlenka, že elektrická energie je veřejný statek, anebo dokonce že přístup k ní lidské právo, je podle mě fatální nonsens.

Článek je součástí série Kam s jaderným odpadem, kterou podpořil Nadační fond nezávislé žurnalistiky.