Činnosti ÚJV Řež pro nakládání s radioaktivními odpady

• Foto

Ve smyslu platné legislativy (Atomový zákon) a povolení Státního úřadu pro jadernou bezpečnost (SÚJB) je ÚJV Řež, a. s., jedinou firmou v ČR, která pokrývá kompletní řetězec služeb v oblasti nakládání s RAO od jejich detekce až po bezpečné uložení (mimo palivový cyklus jaderných elektráren).

Služby divize Radioaktivní odpady a vyřazování v oblasti nakládání s RAO zahrnují:

• detekci, identifikaci a charakterizaci RAO včetně řešení nálezu neznámého nebo opuštěného zdroje ionizujícího záření (IZ),
• sběr, třídění, skladování, přepravu, zpracování a úpravu institucionálních RAO (likvidace RAO),
• podporu technologiím pro zpracování a úpravu RAO,
• vývoj a podporu provozu úložišť RAO,
• akreditovaná měření obsahu radionuklidů a jaderných materiálů.

Samostatnou komplexní oblastí služeb je vyřazování pracovišť se zdroji ionizujícího záření z provozu a podpora pro vyřazování jaderných zařízení (tzv. decommissioning).

Od roku 2007 zajišťují specialisté z Řeže inženýrské a servisní služby při přepravě vyhořelého jaderného paliva z výzkumných reaktorů, a to v mezinárodním prostředí.

INSTITUCIONÁLNÍ RAO

ÚJV Řež v současnosti zpracovává a upravuje k bezpečnému uložení téměř 95 % tzv. institucionálních RAO (pevných i kapalných) vznikajících v ČR v průmyslu, v nemocnicích a na dalších pracovištích. Korektní je však říci, že z cca 60 % je samo ÚJV Řež jeho původcem (viz Tabulka č. 1).

Tab. 1 – Objem RAO převzatých ke zpracování a předaných k uložení

*) zpravidla 200 l sud, v některých případech však nestandardní obalový soubor (ohradová paleta, jiný OS)

Typickými příklady institucionálních odpadů jsou požární hlásiče (s obsahem ²⁴¹Am), odpady z diagnostické medicíny kontaminované ⁹⁹Tc (pevné, biologické) a různými izotopy jódu ¹²³I,¹³¹I, event. ¹²⁵I (kapalné), označovače využívající k vybuzení fosforescence radionuklid 3H, různé uzavřené radionuklidové zářiče, používané jako čidla a detektory nebo kalibrační etalony, apod. Odpady takto zpracovává pro zhruba 45 stálých zákazníků, původců RAO.

Odpady, jejichž původcem jsou společnosti Skupiny ÚJV, pochází nejčastěji z provozu výzkumných reaktorů, jedná se například o materiály z čištění chladiva, z oprav a vyřazeného materiálu nebo jsou to kontaminované ochranné pomůcky. Zvláštní skupinu odpadů představují historické RAO ze sanace ekologických zátěží bývalého ústavu.

Službu převzetí RAO od původců a jejich zpracování a předání k uložení zajišťuje Centrum nakládání s RAO. Centrum má k dispozici různé technologie pro fragmentaci, dekontaminaci, zpracování a úpravu odpadů. Například se jedná o dvoustupňovou odpařovací stanici pro zahušťování kapalných RAO, NT lis na pevné odpady, ultrazvukovou dekontaminační vanu, kabiny pro vysokotlaký ostřik, pro náročnou fragmentaci a pro abrazivní otrysk, cementační linku, apod. Centrum rovněž disponuje přepravními obaly, manipulační a transportní technikou. V letech 2011-2014 Centrum prošlo celkovou rekonstrukcí.

NALEZENÉ A OPUŠTĚNÉ RADIOAKTIVNÍ MATERIÁLY

Divize se zabývá řešením nálezů neznámých a opuštěných zdrojů ionizujícího záření (tzv. záchyty) na základě dlouhodobé smlouvy se SÚRAO, Pražskými službami, a.s. (spalovna Malešice), společností ASA, s.r.o. (skládka Ďáblice) a Plzeňskou teplárenskou, a.s. Obvyklý scénář této služby spočívá ve výjezdu k záchytu, dohledání a identifikaci zdroje, jeho zabezpečení do rozhodnutí o (ne)dohledání původce a poté v jeho zpracování, úpravě a předání k uložení. Ročně je realizováno zhruba 20 takových výjezdů. Typickým záchytem je odpad pocházející ze zdravotnického zařízení, jehož fyzickým původcem je zpravidla pacient, anebo vyřazené přístroje, v nichž byla použita k luminiscenci barva s obsahem radia ²²⁶Ra.

VÝVOJ A INŽENÝRSKÁ PODPORA V OBLASTI RAO

Do problematiky nakládání s RAO spadají i menší, ale pro udržování a rozšiřování znalostí významné projekty a zakázky výzkumného nebo inženýrského charakteru. Pravidelnou zakázkou je komplexní test soustavy "kapalný odpad - bitumenová matrice", kterým se ověřuje splnění bezpečnostních limitů a podmínek před zpracování šarže radioaktivního koncentrátu v jaderných elektrárnách. K tomu nám slouží experimentální linka Frobit, simulující podmínky zpracovatelských zařízení obou jaderných elektráren, u které jsme loni dokončili kompletní modernizaci. 

Jiným typem zakázky je laboratorní optimalizace receptury pro zpevňování kapalných a semikapalných RAO (kaly, ionexy, koncentráty), založené na geopolymerní nebo cementové, případně směsné geo-cementové matrici. Optimalizaci divize realizuje ve spolupráci s firmou Chemcomex a.s. (viz např. Š. Svoboda et al.: Inovovaná metoda solidifikace (nejen) radioaktivních kalů, in Odpadové fórum, 10/2014). V letech 2011-2012 byla optimalizována matrice pro odpady jaderné elektrárny Mochovce, následně v letech 2013-2014 pro jadernou elektrárnu Dukovany a nejčerstvější zkušenost je z let 2016-2017 z optimalizace matrice pro odpady z jaderné elektrárny Pakš (Maďarsko). Společně se zmíněným obchodním partnerem a právě na základě předchozí optimalizace a licenčního ověření bylo následně v jaderné elektrárně Dukovany
realizovány dvě zakázky na zpracování ionexů a kalů zpevněním do geopolymerní matrice ALUSIL.

Ve výzkumu a vývoji byl nejrozsáhlejším, komplexně pojatým úkolem projekt "VaV technologií a systémů nakládání s RAO ve vazbě na nové jaderné zdroje" (projekt MPO č. FRTI3/245), řešený v období 2011-2015. V rámci projektu byl mj. vyvinut simulátor zaplňování Úložiště RAO Dukovany, řešeny technologie zpracování a úpravy RAO (optimalizace stávajících matric - tzv. čistá bitumenová matrice, a vývoj nových matric - geo-cementová a polysiloxanová matrice), navržen systém nakládání s velmi nízko aktivními odpady (VLLW), vyvíjeny pokročilé dekontaminační metody a nové metodiky charakterizace radioaktivních materiálů.

Vsoučasnosti patří k nejvýznamnějším řešené projekty "Znalostní báze pro vyřazování JEZ" (MPO APLIKACE - č. CZ.01.1.02/0.0/0.0/15_019/0004507, ve spolupráci s TUL) a "Recyklovatelné dekontaminační médium pro vyřazování jaderných zařízení z provozu (MPO č. FV10023, ve spolupráci s ČVUT - FJFI a Chemcomex a.s.). Hlavními cíli prvního projektu jsou: odběrová sonda pro odběr materiálu potrubí primárního okruhu k analýze a technologický postup pro zpracování sorpčních materiálů z čištění dekontaminačního média při dekontaminaci primárního okruhu jaderné elektrárny. V případě druhého projektu je hlavním cílem vývoj originálního (patentovatelného) dekontaminačního média určeného specificky pro materiál primárního okruhu jaderná elektrárna typu VVER.

Do inženýrské podpory patří také expertní činnosti. Zajímavými příklady nedávných expertíz jsou podkladová studie pro aktualizaci národní Koncepce nakládání s VJP a RAO v ČR (2011-2012 pro SÚRAO) anebo analýzy nákladů na zadní část palivového cyklu pro SE, a.s. (2010, 2014-2015).

PODPORA UKLÁDÁNÍ A VÝVOJE HÚ

ÚJV Řež je hlavním pracovištěm pro výzkumnou a vývojovou podporu projektu Hlubinného úložiště v ČR (HÚ). Projekt jako celek je řízen Správou úložišť radioaktivních odpadů - SÚRAO. Činnosti divize Radioaktivní odpady a vyřazování v projektu jsou zaměřeny především na:

• Výzkum a řešení bariér úložiště
• Testování a hodnocení migračních vlastností prostředí
• Hodnocení dlouhodobé bezpečnosti.

Tyto činnosti patří do tzv. výzkumné podpory bezpečnostního hodnocení HÚ. Kromě výzkumu a vývoje bezpečnostních aspektů HÚ se ÚJV Řež věnuje rovněž problematice technické proveditelnosti HÚ, optimalizaci projektového řešení a analýze nákladů na vývoj, výstavbu a provoz HÚ.

ÚJV Řež poskytuje službu monitorování okolí a výpustí Úložiště RAO Bratrství a aktuálně se podílí na projektové přípravě uzavírání ÚRAO Bratrství a modernizace ÚRAO Richard. 

Nezanedbatelný je podíl ÚJV Řež na přípravě projektu HÚ na Slovensku a to jak v koncepční rovině (koncepční projekt, analýza nákladů, harmonogram vývoje), tak na výběru a hodnocení potenciálních lokalit (zakázky pro JAVYS, a. s., 2013-2016 a 2017-2018).

V rámci vývoje HÚ ve prospěch ČR došlo k zapojení do mnoha evropských projektů rámcových programů EURATOM, například do projektů LTD, CAST, DOPAS, CEBAMA, BELBAR, SAFEST, CROCK a dalších.

RADIOLOGICKÁ MĚŘENÍ A RADIOCHEMICKÉ ANALÝZY

Základem pro služby v oblasti radiologických měření a radiochemických analýz je akreditovaná Centrální analytická laboratoř - Zkušení laboratoř (CAL-ZL). V oboru nevodárenských radiochemických analýz je jedinou akreditovanou laboratoří v České republice. Její náplní jsou především stanovení a monitorování radionuklidů významných z hlediska bezpečného provozu jaderných zařízení v různých kapalných a pevných materiálech, stanovení a monitorování radioaktivních, toxických a jiných prvků (izotopů) významných z hlediska ochrany životního prostředí a vzorků přírodních materiálů, charakterizace RAO a také analýzy vzorků plynů a biomasy. Laboratoř dále zajišťuje radiační monitorování pracovního a životního prostředí, měření účinnosti vzduchotechnických aerosolových a jódových filtrů a nedestruktivní analýzy RAO (gama skener a radiografie).

Prvotním úkolem CAL-ZL v minulosti bylo plnění programu monitorování výpustí a okolí ÚJV Řež, vývoj analytických metod a interní analytická podpora jiným projektům. Dnes má CAL-ZL svoji vlastní významnou zakázkovou činnost. Nejvýznamnějšími zakázkami je vzorkování a analytická podpora pro vyřazování spojeného evropského výzkumného centra (JRC Ispra) v Itálii a pro vyřazování elektrárny V-1 na Slovensku. Standardními zakázkami jsou měření účinnosti filtrů ve vzduchotechnických systémech jaderných elektráren Temelín a Dukovany a zákonná stanovení podílu biomasy v energetických spalovacích procesech.

CAL-ZL je součástí sítě zárukových laboratoří jaderných materiálů Mezinárodní agentury pro atomovou energii (MAAE) a účast v pravidelných mezilaboratorních porovnáních EQRAIN, organizovaných francouzským komisariátem pro jadernou energii CEA. V porovnání 2007-2009 CAL-ZL v přesnosti měření obsadila 2. místo mezi 26 laboratořemi a metodami. V porovnání 2013-2015 se umístila v první třetině z 31 laboratoří a metod. Aktuální porovnání 2017 dosud nebylo vyhodnoceno.

TRANSPORTY VYHOŘELÉHO JADERNÉHO PALIVA

Transporty vyhořelého jaderného paliva z výzkumných reaktorů představují nejatraktivnější část práce divize Radioaktivní odpady a vyřazování a jeden z nejzajímavějších projektů realizovaných v posledních desetiletích ÚJV Řež vůbec. 

Zahájeny byly před téměř 15 lety, kdy se Česká republika připojila k projektu RRRFR (The Russian Research Reactor Fuel Return), který je součástí celosvětové iniciativy pro snížení jaderných hrozeb (GTRI) americké agentury NNSA (National Nuclear Security Administration). Smysl GTRI spočívá v odvozu vysoce obohaceného paliva výzkumných reaktorů (tzv. HEU palivo) z využívajících zemí zpět do země původu paliva (zde do Ruska) a jeho nahrazení nízko obohaceným palivem (tzv. LEU palivo). Hranice mezi HEU a LEU byla předmětem dohody velmocí na základě rizik zneužitelnosti HEU materiálů. Česká republika, potažmo ÚJV Řež, byla v rámci bývalého sovětského bloku první zemí připravenou realizovat odvoz HEU a konverzi reaktoru LVR-15 na LEU. Prakticky všechny práce ÚJV Řež i většinu technického vybavení financovalo ministerstvo energetiky USA (US-DOE).

První odvoz HEU se z ČR uskutečnil v prosinci 2007. Výsledky práce ÚJV Řež, jak ve spolehlivosti, tak z hlediska bezpečnosti a kvality, přesvědčily US-DOE, že si společnost najalo na technické a inženýrské práce pro většinu zbývajících odvozů do Ruské federace. Přepravy zpět do Ruska tak zajišťovala po dobu devíti let. Později na projekt RRRFR navázal aktuálně probíhající kontrakt na odvozy použitého jaderného paliva z Afriky a Asie do Číny (z reaktorů, jejichž dodavatelem byla Čína - projekt MNSR). První odvoz paliva (aktivní zóny) MNSR se uskutečnil z Ghany. K předání zásilky v Číně došlo v říjnu 2017. Nyní je cvičena v tréninkovém centru v Ghaně obsluha stejného reaktoru z Nigérie, odkud bude příští odvoz.

Od roku 2007 se tak divize Radioaktivní odpady a vyřazování podílela na přípravě a technickém zajištění odvozu 109 kontejnerů s palivem z výzkumných reaktorů v 16 samostatných přepravách z 11 zemí. Přehled uskutečněných přeprav je uveden v Tabulce č. 2.

Tab. 2 – Přehled přeprav VJP uskutečněných ÚJV Řež

V ČEM SPOČÍVAJÍ SLUŽBY ÚJV ŘEŽ?

Je to pronájem, údržba, kontrola a licencování kontejnerů (ÚJV Řež jich vlastní 16), zajištění přepravy prázdných kontejnerů na místo nakládky a po jejich použití zpět do ČR, zajištění přepravy naplněných kontejnerů s palivem na místo určení včetně potřebných povolení, výcvik místních operátorů pro nakládku (nejdříve "na sucho" v Řeži a poté na místě nakládky), dohled nad nakládkou, vysoušením a uzavřením kontejnerů, kontrola těsnosti vík kontejneru heliovou zkouškou a případně doprovod zásilky z hlediska zajištění radiační ochrany. V případě odvozů paliva z Řeže pracovníci zajistili, že jaderný HEU materiál byl protokolárně předán na hranici Ruské federace.

PROBLEMATIKA VYŘAZOVÁNÍ (SANACE EKOLOGICKÝCH ZÁTĚŽÍ)

Vyřazování jaderných zařízení a pracovišť se zdroji ionizujícího záření (IZ) z provozu je speciální oblastí nakládání s radioaktivními odpady. Cílem procesu vyřazování je vyjmout zařízení (lokalitu) nebo pracoviště z působnosti atomového zákona (tzv. decommissioning). Služby divize pro vyřazování jaderných zařízení a pracovišť se zdroji IZ zahrnují: zpracování dokumentace potřebné k zahájení vyřazování, vývoj a návrh dekontaminačních a fragmentačních technik a postupů, speciálních manipulátorů a přípravků, zpracování a úpravu primárních a sekundárně vzniklých RAO a řízení radiační ochrany. V mezinárodním prostředí se specializujeme na odběry a charakterizaci materiálů, radiochemické analýzy a radiační monitoring.

Praktickou aplikací vyřazování blízkých činností je dlouhodobě probíhající projekt Sanace ekologických zátěží vzniklých v ÚJV Řež před privatizací. Jiným příkladem byla sanace linky pro výrobu jehel s 226Ra v ÚRAO Richard (2004) anebo sanace pracovišť v nukleární medicíně.

Ze sanací probíhajících v ÚJV Řež má divize Radioaktivní odpady a vyřazování neocenitelné referenční zkušenosti z dělení reaktorové nádoby a dalších souvisejících aparátů původního reaktoru VVR-S (modernizovaného v letech 1988-1990), vyjímáním a úpravou kapalných a různých pevných RAO z podzemních skladovacích nádrží, sanace bývalého pracoviště pro práci s alfa nuklidy, anebo aktuálně z vyjímání a zpracování cca 50 m³ odpadů kontaminovaných ²³⁹Pu a ²⁴¹Am.

Výbornou zkušenost získali specialisté z ÚJV Řež při dekontaminaci kovových součástí (kusy potrubí, nádrží, armatury apod.) abrazivním otryskem železnými peletkami v otryskávací komoře. Takto opracované materiály jsou schopni s 95% úspěšností uvolňovat do životního prostředí na základě úředního měření specializovaným zařízením firmy Nuvia a.s.

Autor

• Ing. Trtílek Radek