Czy powinniśmy obawiać się odpadów radioaktywnych?

Zanim przystąpimy do oceny zagrożenia ze strony odpadów promieniotwórczych, trzeba sobie zdać sprawę, że cała Ziemia pełna jest pierwiastków ulegających rozpadom radioaktywnym¹³⁸, i to wcale nie wskutek awarii w Czarnobylu

Czym grożą nam odpady radioaktywne?

Kilkadziesiąt izotopów promieniotwórczych¹³⁹ rozpada się w naszym środowisku naturalnym, na przykład potas K-40, stanowiący nieodłączną część mleka, które tylu ludzi pije – i które jest tak zdrowe, gdy niemowlę ssie je z piersi matki. Jedyna możliwość by zmniejszyć radioaktywność mleka to dodać do niego wody, ale nawet i w zwykłej wodzie są rozpuszczone pierwiastki emitujące promieniowanie. We wnętrzu Ziemi nieustannie wytwarzane są ogromne ilości ciepła właśnie wskutek rozpadu izotopów promieniotwórczych, dlatego mimo oddawania ciepła w przestrzeń kosmiczną Ziemia nadal jest ciepła. Wszyscy żyjemy stale i żyliśmy od zarania dziejów w środowisku radioaktywnym, a nasze organizmy są do niego przystosowane. Dlatego w dyskusji o odpadach promieniotwórczych patrzmy na proporcje skutków działań człowieka i przyrody – i na tej podstawie dokonujmy ocen naszego postępowania.

Rys. 3.1. Typowy odpad promieniotwórczy – igła radowa ze szpitala w pojemniku osłonowym

Promieniowanie odpadów radioaktywnych ma małą energię¹⁴⁰ i najczęściej wystarcza niewielka grubość materiału osłonowego by je zatrzymać. Pojemniki, w których przewozi się odpady radioaktywne, są
wyposażone w warstwy osłonowe z żelaza lub ołowiu, które zapewniają pełną ochronę otoczenia przed promieniowaniem. Zasadniczym potencjalnym zagrożeniem jest rozsypanie odpadów promieniotwórczych
po powierzchni ziemi, przeniknięcie ich do wody pitnej i wchłonięcie przez istoty żywe, w których promieniowanie może oddziaływać bezpośrednio na komórki i procesy zachodzące w organizmie.

Dlatego w gospodarce odpadami radioaktywnymi stosujemy system barier, które zapewniają skuteczne zatrzymywanie izotopów radioaktywnych daleko od otoczenia człowieka. Pojęcie odpadów radioaktywnych obejmuje szeroką gamę przedmiotów i materiałów, począwszy od izotopów stosowanych w medycynie i przemyśle, wymagających czasem grubych osłon (jak widać na rys. 3.1), rękawiczek gumowych i pokrowców ochronnych na obuwie (są to tzw. odpady niskoaktywne), poprzez
przetworzone ścieki z obiegów chłodzenia elektrowni (odpady średnioaktywne) aż do odpadów z procesu przerobu wypalonego paliwa jądrowego (stanowiących odpady wysokoaktywne¹⁴¹).

Musimy wyraźnie powiedzieć, że odpady promieniotwórcze będą nam towarzyszyć niezależnie od tego czy będziemy mieć elektrownie jądrowe czy też nie. Do składowiska w Różanie trafiają jako odpady promieniotwórcze przedmioty codziennego użytku, jak choćby powszechnie stosowane czujniki dymu, które zawierają promieniotwórczy izotop Am-241. Trafiają tam również odpady pochodzące ze szpitali i klinik, głównie z zakładów medycyny nuklearnej i radioterapii. Również przemysł i nauka generują pewne ilości odpadów radioaktywnych.

W Polsce mamy już blisko pół wieku doświadczenia z odpadami o niskiej i średniej aktywności, i wiemy dobrze, że Krajowe Składowisko Odpadów Promieniotwórczych (KSOP) w Różanie pracujące od 1960 roku nie spowodowało żadnego zagrożenia dla zdrowia okolicznej ludności i pracowników¹⁴² – wręcz przeciwnie, gmina i miasto Różan należą do okolic o NAJNIŻSZEJ w Polsce zachorowalności na nowotwory¹⁴³.

Podobnie pozytywne doświadczenia z pracy składowisk odpadów o średniej i niskiej aktywności zebrano w wielu innych krajach. Zazwyczaj składowiska te są akceptowane przez miejscową ludność, bo zapewniają one dobre miejsca pracy (dobrze płatnej, czystej i zdrowej), a radioaktywność po kilkunastu lub kilkudziesięciu latach zanika¹⁴⁴ i przestaje być problemem. Natomiast głównym przedmiotem ataku
organizacji antynuklearnych są składowiska odpadów o wysokiej aktywności, powstających po przerobie paliwa, lub zawierających paliwo, którego nie poddano przerobowi.

Recykling paliwa – zamknięty cykl paliwowy (paliwo jądrowe jako surowiec wtórny)

Po wydobyciu rudy uranowej z ziemi, oczyszczeniu jej i wzbogaceniu¹⁴⁵ uranu następuje produkcja paliwa, wypalenie paliwa w reaktorze i wstępne studzenie wypalonego paliwa. Ilości tego paliwa są bardzo małe – jak widać na rys. 3.2 paliwo wystarczające by dostarczyć człowiekowi całą potrzebną mu w ciągu życia energię można zmieścić w dłoni. Dlatego przemysł jądrowy może zapewnić bezpieczne składowanie i usuwanie odpadów radioaktywnych powstających w elektrowniach jądrowych przy rozszczepieniu uranu zawartego w paliwie. Po kilkunastu latach, gdy aktywność paliwa zmaleje, a generacja ciepła stanie się tak mała, że można je odprowadzić bez chłodzenia wodą, następuje moment decyzji: albo paliwo w całości usuwamy do ostatecznego składowania pod ziemią, albo też postanawiamy odzyskać zawarty w nim jeszcze uran (około 1% U-235 i niemal cały U-238) i nagromadzony w toku pracy w reaktorze pluton¹⁴⁶, a do składowiska odesłać tylko odpady o wysokiej aktywności, ulegające znacznie szybszemu rozpadowi niż pluton.

Jest to tzw. zamknięty cykl paliwowy, z przerobem lub recyklizacją paliwa. Cykl zamknięty można uważać za postępowanie najbardziej zgodne ze strategią ludzkości przyjętą w końcu XX wieku, polegającą na rozdzielaniu różnych materiałów odpadowych i odzyskiwaniu materiałów użytecznych (tzw. surowców wtórnych), a usuwaniu tylko tych, które do niczego się nie nadają. W przypadku wypalonego paliwa jądrowego, w którym nadal pozostaje około 95% energii potencjalnie możliwej do wykorzystania, usuwanie go do składowania ostatecznego byłoby rażącym marnotrawstwem. Co więcej, stężenie plutonu w wypalonym paliwie jest na tyle duże, że można z niego wytwarzać nowe paliwo bez wzbogacania uranu. Wariant ten pokazany jest na rys. 3.3. W praktyce takie nowe paliwo wykonuje się z mieszaniny tlenków uranu wzbogaconego¹⁴⁷ lub zubożonego i plutonu. Takie paliwo zwane MOX (mixed oxide – mieszanina tlenków) pracuje w wielu elektrowniach jądrowych w Europie, Rosji i Japonii. Ilości odpadów wysokoaktywnych w takim procesie są małe, np. w elektrowniach francuskich przypada około 3 m³ odpadów wysokoaktywnych na roczną pracę reaktora o mocy 1000 MW, a więc około 3 m3 na gigawato-rok wyprodukowanej energii elektrycznej (m³/GWe-rok)¹⁴⁸.

Rys. 3.3. Schemat postępowania z wypalonym paliwem: Z wodnego lub suchego przechowalnika przewożone jest ono albo 1) do ostatecznego składowania pod ziemią, albo 2) do zakładu przerobu paliwa wypalonego, z którego wraca do elektrowni jądrowej do ponownego wypalenia. W tym drugim przypadku pod ziemię usuwane są tylko odpady wysokoaktywne, bez plutonu i uranu.

Zarządzanie wypalonym paliwem jądrowym pozostaje poważnym zadaniem dla przemysłu jądrowego. Ilość wypalonego paliwa usuwanego rocznie z elektrowni jądrowych na całym świecie to około 8000 ton, co w porównaniu z 25 miliardami ton dwutlenku węgla emitowanych bezpośrednio do atmosfery przez spalanie paliw organicznych wydaje się ilością małą. Przy ciężarze właściwym około 10 t/m³ daje to
800 m³/rok, czyli prostopadłościan o boku 20m x 10m i o wysokości 4 m. Jest to objętość jednej dużej sali balowej! W przypadku przerobu paliwa wypalonego do składowania trafia tylko 4% wagi pierwotnego paliwa, a pozostałe 96% złożone z uranu i plutonu będą ponownie wykorzystywane do wykonania nowych elementów paliwowych. Dzięki temu, że odpadów promieniotwórczych jest tak mało, można je gromadzić, zamykać w szczelne pojemniki i utrzymywać z dala od biosfery dopóki ich aktywność nie zmniejszy się tak bardzo, że przestaną one stanowić zagrożenie.

Tabela 3.1. Ilości odpadów z EJ z reaktorem PWR¹⁴⁹

Natomiast ilości odpadów produkowane rocznie przez nowoczesne elektrownie węglowe są ogromne. Dane dla elektrowni niemieckich podajemy wg studium Komisji Europejskiej w tabl. 3.2. Dane dla elektrowni polskich są podobne.

Tabela 3.2. Ilości odpadów z elektrowni opalanej węglem kamiennym (WK) lub brunatnym (WB)¹⁵¹

Dzięki temu, że ilości odpadów promieniotwórczych są małe, możliwe jest stosowanie w gospodarce odpadami jądrowymi innej strategii niż w energetyce węglowej.

Tabela 3.3. Różnice w strategii postępowania z odpadami w cyklu jądrowym i węglowym.

Skutki tych różnic w podejściu do gospodarki odpadami omówimy poniżej.

Co lepiej: czy odpady (radioaktywne lub nie, z elektrowni jądrowych czy z innych) wyrzucać do otoczenia, czy przechowywać pod kontrolą?

Odpady radioaktywne są zagęszczane, zamykane w pojemnikach i składowane w magazynach pod kontrolą, podczas gdy odpady z elektrowni z paliwem organicznym są rozpraszane w otoczeniu.

System barier zatrzymujących produkty radioaktywne z dala od biosfery

System zamykania odpadów radioaktywnych i ich składowania wybiera się stosownie do aktywności odpadów i długości czasu, w ciągu którego odpady stanowią potencjalne zagrożenie dla człowieka i środowiska. Zeszklone odpady wysokoaktywne zawierające praktycznie wszystkie izotopy długożyciowe¹⁵², są zwykle zamykane w systemie wielu barier i umieszczane głęboko pod ziemią – stąd często stosowana nazwa składowiska głębinowego. W systemie tym stosuje się materiały naturalne, tak by układ składowiska geologicznego był maksymalnie podobny do środowiska naturalnego. Układ wielu kolejnych barier gwarantuje bezpieczeństwo – nawet, jeśli jedna z nich zawiedzie, pozostałe powstrzymają skutecznie rozchodzenie się materiałów radioaktywnych.

Rys. 3.4. Składowsko paliwa wypalonego KBS w Szwecji¹⁵³

Na początek odpady wysokoaktywne są witryfikowane¹⁵⁴ w postaci cylindrów szklanych o bardzo wysokiej odporności na wymywanie przez wodę. Odporność tę potwierdziło wiele doświadczeń, w których wykazano, że przez tysiąc lat zaledwie mały ułamek procenta odpadów przenika do wody, nawet jeśli zeszklone odpady są omywane wodą. W rzeczywistości nie dopuszczamy do tego, bo zeszklone odpady są zamykane w pojemniki z miedzi lub stali nierdzewnej, nie dopuszczające do kontaktu wody ze szkłem. Jak długo pojemnik miedziany jest szczelny, żadne radioizotopy nie mogą wydostać się na zewnątrz. Główne zagrożenie stanowi korozja (powodowana przez tlen i związki siarki rozpuszczone w wodach podziemnych) i ruchy górotworu, które mogą spowodować pęknięcie pojemnika.

Miedź jest materiałem bardzo odpornym na działanie agresywnych substancji w wodzie podziemnej. Wkładka stalowa lub żeliwna pozwala pojemnikowi znieść ogromne obciążenia mechaniczne bez uszkodzenia.

Pojemnik jest otoczony warstwą gliny bentonitowej, zwanej buforową, która zabezpiecza pojemnik przed małymi ruchami skały i utrzymuje go na miejscu. Ta warstwa buforowa spełnia dwie dodatkowe
funkcje. Bentonit puchnie w zetknięciu z wodą, co zabezpiecza znakomicie przed przeniknięciem wody do wnętrza pojemnika. Jednocześnie glina bentonitowa działa jako filtr. Radionuklidy przylegają do  powierzchni cząstek gliny. W mało prawdopodobnym przypadku pęknięcia pojemnika, ogromna większość radionuklidów pozostanie wewnątrz pojemnika. Większość z tych, które wydostaną się z pojemnika, zostanie schwytana przez cząstki gliny bentonitowej. Transport radionuklidów na powierzchnię będzie w ten sposób skutecznie opóźniony, co zapewni dalszy rozpad radioaktywny i zmniejszenie aktywności odpadów zanim wydostaną się na powierzchnię.

Również skała opóźnia transport radionuklidów. Główną jej funkcją jest jednak zabezpieczenie pojemnika i warstwy buforowej przed uszkodzeniem mechanicznym i zapewnienie stabilnego środowiska  chemicznego. Dla całości pojemnika ważne jest, by wody podziemne nie zawierały rozpuszczonych tlenków. Niska prędkość przesączania wody przez skałę jest wielką zaletą wspomagającą utrzymanie  systemu barier. Taki system barier przyjęto w Szwecji do przechowywania wypalonego paliwa¹⁵⁵. a podobne układy barier stosowane są w przechowalnikach paliwa zaprojektowanych w innych krajach np. w Finlandii, USA, Japonii czy w Korei Płd.

Jak długo system barier będzie skuteczny?

Czemu wciąż podkreślamy sprawę wymywania i systemu barier? Dlatego, że odpady wysokoaktywne umieszczane są głęboko pod ziemią, na głębokości 500-900 m. i dopóki tam pozostają, ich promieniowanie nie ma żadnego znaczenia, bo już kilka metrów gruntu wystarcza, by stało się ono niewykrywalnie małe. Zagrożenie może powstać jedynie wtedy, gdy woda spowoduje skorodowanie pojemników, następnie wymyje odpady ze szkła, w którym zostały one zatopione, a na koniec uniesie rozpuszczone odpady w kierunku powierzchni ziemi, do źródeł wody pitnej. Dopiero, gdy odpady zostaną wypite przez człowieka, mogą stanowić zagrożenie. Ale na przykład pokłady solne zostałyby dawno rozpuszczone, gdyby przenikała do nich woda. Sól rozpuszcza się znacznie szybciej, niż szkło!

Gdy umieszczamy pojemniki z odpadami w pokładach soli, mamy pewność, że woda do nich nie przeniknie. Jak długo? Na pewno dłużej, niż odpady będą niebezpieczne. Życie człowieka trwa krótko w stosunku do okresu połowicznego rozpadu niektórych radioizotopów, ale przemiany geologiczne następują bardzo wolno. Szybkość wymywania zeszklonych odpadów będzie minimalna, bo metody zamykania odpadów stosowane przez przemysł jądrowy są bardzo skuteczne. Odpady będą więc odseparowane od biosfery przez bardzo długi czas, a nawet w razie ich wymycia z pojemników tempo przesączania będzie bardzo małe. Ale ponadto, samo przechowywanie paliwa w pojemnikach szczelnych
zapewnia ich separację od otoczenia nie przez setki, ale przez tysiące lat¹⁵⁶! Nie jest to technicznie trudne – przemysł jądrowy już buduje takie składowiska odpadów promieniotwórczych w różnych krajach, i to za własne pieniądze.

Okręt wojenny Wasa – skutki działania wody przez 350 lat

Słyszałem nieraz powątpiewania, czy potrafimy utrzymać produkty rozszczepienia tak długo w jednym miejscu. Dwa przykłady, każdy z zupełnie innej epoki, mogą pomóc nam zrozumieć, że procesy naturalne przebiegają znacznie wolniej niż działania człowieka. Pierwszy przykład to historia okrętu wojennego Wasa, zbudowanego w czasach wojen szwedzkich, a więc przed 400 laty. Warto poświęcić jej chwilę uwagi, nie tylko z powodu odpadów radioaktywnych.

Otóż ówczesny król szwedzki, chcąc mieć najpotężniejszy okręt wojenny na Bałtyku, kazał wyposażyć go w dodatkowy pokład armatni, co oczywiście znacznie przesunęło w górę środek ciężkości okrętu. Okręt był niestabilny, ale nikt nie śmiał tego powiedzieć, bo w owym czasie król szwedzki był w Szwecji z definicji uważany za najlepszego znawcę sztuki budowy okrętów.

Według ówczesnych reguł, stabilność okrętu sprawdzano tak, że załoga biegała od jednej burty okrętu do drugiej i z powrotem, w sumie czterdzieści razy. Jednakże już przy drugim biegu przechylenie okrętu było tak silne, że kapitan rozkazał przerwać próbę przed jej ukończeniem.

Cóż miał robić? Król walczył w tym czasie na Pomorzu i czekał na potężny okręt – więc kapitan rozkazał postawić żagle i wypłynąć. Podróż była krótka – po pierwszym silnym podmuchu wiatru najpotężniejszy na Bałtyku okręt wojenny Wasa przechylił się – i przewrócił. Załoga poszła na dno, wraz ze wszystkimi rzeczami, które znajdowały się na statku.

Czemu mówimy o tym? Nie tylko dlatego, że w energetyce jądrowej przechowujemy starannie w pamięci wszelkie przykłady wykazujące, że nie wolno łamać zasad bezpieczeństwa. W odniesieniu do składowania odpadów istotne jest również to, że gdy po 350 latach okręt Wasa wydobyto z dna morza okazało się, że okręt i wiele przedmiotów pozostało niezniszczonych mimo ciągłego działania słonej wody, podmorskich prądów i burz. Co więcej, gdy wydobyto z okrętu beczki z piwem, okazało się, że nadal jest w nich piwo! A więc zwykłe beczki wykonane przez bednarzy szwedzkich pozostały szczelne przez 350 lat. Jeśli przedmioty z drewna bez żadnej osłony pozostały nienaruszone po kilkuset latach w wodzie, czy naprawdę mamy wątpić w techniczne możliwości wykonania w XXI wieku pojemników, które zapewnią trwałe przechowywanie zeszklonych odpadów umieszczonych w najstaranniej jak można wybranych, stabilnych i suchych pokładach skalnych?

Odpady radioaktywne z reaktorów naturalnych w Oklo – co pozostało po 2 miliardach lat?

Drugi przykład pochodzi z zupełnie innej epoki, bo sprzed niemal 2 miliardów lat. W owym czasie frakcja uranu U-235 w uranie naturalnym była znacznie większa niż obecnie i wynosiła około 3% (bo U-235 ulega rozpadowi naturalnemu z okresem połowicznego rozpadu około 700 milionów lat, podczas gdy dla U-238 okres ten wynosi ponad 4,5 miliarda lat). Stwarzało to możliwość wystąpienia łańcuchowej reakcji rozszczepienia, jeśli bogata ruda uranowa była w kontakcie z wodą. Taka sytuacja powstała w miejscowości Oklo w Gabonie (Afryka równikowa), co spowodowało ukształtowanie kilku naturalnych reaktorów jądrowych, pracujących z przerwami przez kilkaset tysięcy lat. A jak to stwierdzono?

Oto pracownicy zatrudnieni w przedsiębiorstwie eksploatującym rudę uranową zauważyli, że w rudzie tej jest „za mało” uranu rozszczepialnego U-235. Było go tylko około 0,717 %, zamiast około 0,72% jak zwykle we wszystkich próbkach rudy uranowej z różnych miejsc na kuli ziemskiej. Była to różnica mała, co oznaczało, że reaktory naturalne pracowały na małej mocy, i wypalały poniżej 1% uranu U-235, ale dalsze pomiary wykazały, że w Oklo występują również fragmenty rudy o frakcji U-235 obniżonej do 0,621%, a w jednej z próbek frakcja U-235 wyniosła tylko 0,440%. Oznaczało to, że w ciągu kilkuset tysięcy lat pracy tych reaktorów frakcja wypalonego uranu wyniosła ponad 30%! Niezły wynik jak na reaktor naturalny – wypalenie osiągane w nowoczesnych reaktorach dochodzi do 50-60%.

Rys. 3.5. Zawartość uranu U-235 w próbkach pobranych z różnych złóż na świecie.Dane liczbowe z pracy Menshika¹⁵⁷.

Co więcej, w minerałach z Oklo znaleziono produkty rozszczepienia takie jak neodym, a nawet ksenon – gaz, który uwięziony w ziarnach fosforanów glinu pod obszarem grzęzawisk wodnych przetrwał przez blisko dwa miliardy lat!¹⁵⁸ Produkty rozszczepienia z reaktorów naturalnych w Oklo nie były przechowywane w złożach skalnych, nie były zamykane w pojemniki ani nie ulegały zeszkleniu – oddziaływała na nie woda (której obecność była niezbędna, by reaktory mogły zacząć pracę), znajdowały się tuż pod powierzchnią gruntu, narażone na wszelkie procesy mogące sprzyjać ich migracji – a mimo to pozostały na miejscu, dopóki nie uległy naturalnemu rozpadowi. Tylko te najtrwalsze – o bardzo, bardzo długich okresach rozpadu i odpowiednio bardzo, bardzo małej aktywności – świadczą dziś o tym, że reaktory naturalne działały naprawdę i że nie spowodowały skażeń radioaktywnych w okolicy.

Dziś geologowie piszą, że procesy wymywania odpadów są bardzo powolne, i nawet gdyby odpady były pozbawione pojemników i witryfikacji, to i tak nie wydostałyby się z głębokości 500 m na powierzchnię ziemi wcześniej niż za 20-100 tysięcy lat. Patrząc na próbki gazu wciąż tkwiące w minerałach w Oklo myślę, że można w to uwierzyć!

Trzeba zaś pamiętać, że odpady z elektrowni węglowych nie są zamykane ani izolowane trwale od otoczenia. Część z nich ulatnia się w postaci popiołu lotnego, który spada w otoczeniu elektrowni – nieraz sięgając na duże odległości od punktu emisji – przedostaje się do gleby i rozpuszcza się w wodzie pitnej, a część pozostaje na filtrach elektrostatycznych i jest usuwana razem z popiołem i żużlem na okoliczne pola i hałdy. Oddzielanie odpadów ciekłych od otoczenia wykonuje się tak, by przegrody wystarczyły na kilkadziesiąt lat – i społeczeństwo godzi się z tym, nie zdając sobie sprawy, że chociaż odpady radioaktywne mogą rozpadać się wolno, to jednak z czasem aktywność ich zanika do zera, natomiast toksyczność arsenu, kadmu, rtęci czy ołowiu pozostaje zawsze taka sama, przez tysiące i miliony lat.

Elektrownie węglowe emitują także odpady radioaktywne, które zawarte są w popiele węglowym (pozostałość po spalonym węglu). Odpady te nie są tak zabezpieczane jak odpady z elektrowni  jądrowych. Promieniotwórczy popiół zwykle trafia na hałdy. Obecnie w Polsce pracuje kilkanaście elektrowni spalających węgiel – do tej pory chyba nikt nie żądał ich zlikwidowania z powodu „problemu odpadów radioaktywnych”. Dlaczego więc mielibyśmy obawiać się elektrowni jądrowych, które biorą pełną odpowiedzialność za swoje odpady, unieszkodliwiają je, zabezpieczają i trwale oddzielają od biosfery?

Na jak długo musimy zabezpieczyć odpady radioaktywne?

Aktywność odpadów radioaktywnych maleje z czasem, bo każdy rozpad radioaktywny oznacza, że pozostaje mniej o jeden atom substancji radioaktywnej.

Dominującym źródłem zagrożenia radiologicznego są odpady wysokoaktywne. Aby uzyskać punkt odniesienia do oceny zagrożenia warto sobie uzmysłowić, że do wytworzenia paliwa jądrowego potrzeba rudy uranowej, a owa ruda uranowa zawiera nie tylko uran naturalny ulegający powolnemu rozpadowi, ale i wszystkie izotopy pochodne, włącznie z radonem czy polonem, które też promieniują i oddziaływują na organizm człowieka.

Aktywność odpadów maleje i z czasem potencjalne zagrożenie od nich jest mniejsze niż zagrożenie od pierwotnie wydobytej rudy uranowej. Tymczasem ruda jest wszędzie, również w miejscach wypłukiwanych przez wodę, którą pijemy, podczas gdy odpady są skutecznie odizolowane od człowieka. W rzeczywistości można oczekiwać, że odpady pozostaną izolowane na miejscu składowania na zawsze, tak jak pozostały na miejscu produkty rozszczepienia z naturalnych reaktorów w Oklo.

Promieniowanie z paliwa wypalonego emitowane jest przez produkty rozszczepienia jak cez czy stront, o średnim czasie rozpadu i dużym początkowym natężeniu promieniowania, przez pluton powstały w toku wypalania paliwa i przez aktynowce, takie jak ameryk (Am) lub kiur (Cm). Początkowo wielkość zagrożenia w cyklu jądrowym jest określona przez aktywność produktów rozszczepienia zarówno dla cyklu z przerobem paliwa (cyklu zamkniętego) jak i dla cyklu bez przerobu (cyklu otwartego). Jednakże aktywność produktów rozszczepienia spada szybciej niż aktywność aktynowców i po pewnym czasie aktynowce stają się dominującym źródłem promieniowania.

Krzywą zagrożenia radiacyjnego dla odpadów o wysokiej aktywności w cyklu zamkniętym (w którym uran i pluton są odzyskiwane dla powtórnego użycia w reaktorze) określono przyjmując pesymistycznie,
że oddzielenie plutonu od odpadów nie będzie całkowite, lecz pewien procent plutonu i aktynowców pozostanie w odpadach. Okazuje się, że w zależności od efektywności procesu przerobu paliwa  aktywność pozostałych odpadów spada poniżej aktywności rudy uranowej w czasie od 270 do 1500 lat po wypaleniu paliwa. Jeśli nie prowadzimy recyklizacji paliwa, lecz składujemy je razem z odpadami radioaktywnymi, to spadek zagrożenia jest dużo wolniejszy. Dlatego przerób paliwa jest opcją preferowaną przez energetykę jądrową zarówno z punktu widzenia wykorzystania energii uranu jak i ułatwienia zabezpieczania odpadów radioaktywnych. Jest to również zgodne z zasadą zrównoważonego rozwoju (sustainable development)¹⁵⁹.

Warto pamiętać o tych krzywych rozważając minimalny czas trwałości pojemnika dla odpadów wysokoaktywnych, przyjmowany jako równy 1000 lat. Oznacza to, że w ciągu pierwszego tysiąca lat nie ma przecieków z pojemnika na zewnątrz, tak że zagrożenie względne należy porównywać tylko dla czasów dłuższych niż 1000 lat. Nawet potem, jeżeli pojemnik ulegnie rozszczelnieniu, możliwe wycieki substancji radioaktywnych do wód podziemnych będą powolne, a ruch tych wód także jest bardzo wolny. Minie dalsze 20 000 – 100 000 lat zanim pierwsze przecieki substancji radioaktywnych rozpuszczonych w wodzie dotrą do wody pitnej¹⁶⁰.

Tak więc, nawet zakładając pełne rozpuszczenie odpadów promieniotwórczych w wodzie podziemnej, w chwili gdy owa woda z rozpuszczonymi w niej odpadami dotrze na powierzchnię ziemi, związane z tym zagrożenie będzie mniejsze niż zagrożenie związane z rudą uranową pierwotnie znajdującą się w ziemi. A przecież odpady radioaktywne są starannie składowane, tak że pozostają odseparowane od biosfery nie przez 270 lat, ale przez 20 000 lat i dłużej.

Rys. 3.6. Wskaźnik radiotoksyczności przy wchłonięciu odpadów powstających przy wytworzeniu energii elektrycznej 1 GW-rok. (rysunek zaczerpnięty z pracy S. Chwaszczewskiego¹⁶¹ ze zgodą autora).

Nawet gdyby minimalne dawki promieniowania stwarzały zagrożenie nowotworowe – co bardzo wątpliwe – praca EJ nie powodowałaby wzrostu ogólnego zagrożenia radiacyjnego na Ziemi. Już w chwili, gdy wskaźnik zagrożenia dla odpadów wysoko aktywnych zmaleje do poziomu wskaźnika zagrożenia dla rudy, zagrożenie radiologiczne jest zmniejszone, ponieważ ruda jest rozproszona w otwartych obszarach, często w styku z wodami podziemnymi, podczas gdy odpady wysoko aktywne są składowane w stabilnych formacjach geologicznych i odseparowane od środowiska. W dalszych latach wskaźnik zagrożenia radiacyjnego dla odpadów jest mniejszy niż pierwotny wskaźnik zagrożenia dla rudy i w miarę upływu lat różnica między nimi stale rośnie.

Tak więc – wbrew popularnym opiniom – gdy rozpatrujemy skutki pracy elektrowni jądowych w naprawdą długim okresie czasu okazuje się, że praca EJ przyczynia się do zmniejszenia ogólnego tła promieniowania na Ziemi. Nie jest wcale pewne, czy powinniśmy do tego dążyć, bo wiele doświadczeń wykazało, że istniejące tło promieniowania jest niezbędne do życia organizmów żywych, ale przynajmniej można z całą pewnością stwierdzić, że praca EJ i składowanie odpadów promieniotwórczych NIE zwiększa średniego zagrożenia radiologicznego dla naszych prawnuków.

A dla pojedynczego człowieka, mieszkającego nad samym składowiskiem odpadów radioaktywnych? Jakie jest jego narażenie?

Można odpowiedzieć, że jest pomijalnie małe. Ale krytycy zarzucą nam, że lekceważymy to zagrożenie i życie ludzkie, że na przestrzeni tysiącleci odpady spowodują jednak wiele zgonów. Czy to prawda?

Znamy na to odpowiedź, bo dociekliwi naukowcy prześledzili drogi uwalniania się produktów radioaktywnych i przebieg ich rozpadu. Okazuje się, że w perspektywie od zera do pół miliona lat (chyba dość długo?) największe dawki spowoduje wydzielanie Tc-99 i wchłanianie go z wodą pitną. Maksymalne moce dawki wystąpią po 300 000 lat i wyniosą 0,012 mikroSv/rok¹⁶². Z czym takie dawki można porównać?

Moc dawki rośnie ze wzrostem wysokości nad poziomem morza. Przyrost ten wynosi średnio 0,1 mikroSv/m/rok. Można argumentować, że na ogół człowiek nie boi się wejść na wzgórze, czy mieszkać na
pierwszym piętrze, zamiast na parterze, ale może przykład dotyczący absolutnie każdego z nas – nawet mieszkającego jak najbliżej poziomu morza – będzie lepszą ilustracją „Problemu Zagrożenia Radiacyjnego
od Małych Dawek”.

Rys. 3.7. Czy spanie na łóżku jest też zagrożeniem radiacyjnym?

Czytelniku, czy śpisz na łóżku? Porównajmy spanie na lóżku, które ma średnio wysokość 40 cm. ze spaniem na materacu o wysokości np. 20 cm. Śpiąc na materacu zamiast na łóżku jest się niżej, więc moc dawki promieniowania jest mniejsza o 0,02 mikroSv/rok niż na łóżku. Jest to dwa razy więcej niż maksymalny przyrost dawki dla kogokolwiek powodowany przez odpady wysokoaktywne. A więc –  bądźmy konsekwentni – skoro „zieloni” aktywiści grożą nam małymi dawkami promieniowania i zabraniają nam stosowania energii jądrowej „ze względów moralnych” to trzeba ze względów moralnych potępiać producentów łóżek znacznie bardziej niż inżynierów jądrowych!

A wózki dziecięce? Dzieci mogłyby chodzić na czworakach i spać leżąc wyłącznie na ziemi, a my je kładziemy do wózków! To przecież powoduje zwiększenie mocy dawki, i to na istoty najbardziej narażone, na nasze dzieci, bezbronne dzieci! Czy i w tym przypadku „zieloni” aktywiści zaatakują „praktykę powodującą wzrost mocy dawki promieniowania”?

Czy producenci łóżek i wózków dziecięcych są przestępcami, powodującymi setki zgonów w ciągu wieków? Czy też może powinniśmy nareszcie spojrzeć z właściwej perspektywy na minimalne wzrosty mocy dawki w różnych sytuacjach życiowych i uspokoić ludzi, by nie bali się składowania pod ziemią odpadów wysokoaktywnych? Tych odpadów na pewno nie boją się mieszkańcy kilkunastu gmin w Finlandii i Szwecji, które rywalizowały o zbudowanie składowiska wypalonego paliwa jądrowego na swoim terenie. Ostatecznie wygrały w obu państwach tylko pojedyncze gminy (bo planowane było tylko jedno składowisko na kraj) ale pokazuje to, że ludzie zaznajomieni z tematyką bezpieczeństwa odpadów nie boją się składowania ich u siebie, a nawet widzą w tym wielką szansę na rozwój lokalnej społeczności (firma zarządzająca takim składowiskiem odprowadza znaczne sumy do budżetu gminy z tytułu różnych podatków).

Faktem jest, że energetyka jądrowa jest gałęzią przemysłu, która bierze pełną odpowiedzialność za swoje odpady, składuje je i zabezpiecza starannie na tysiąclecia. Zaczęliśmy nasze rozważania od koronnego
zarzutu przeciwników energii jądrowej – od rzekomo nierozwiązywalnej sprawy odpadów radioaktywnych. Okazuje się, że przemysł jądrowy nie musi obawiać się tego pytania. Co więcej, jak wykazaliśmy powyżej, właśnie energetyka jądrowa daje przykład, jak troszczyć się o czystość środowiska i brać pełną odpowiedzialność za produkowane odpady. Można tylko życzyć sobie, by i inne gałęzie  przemysłu podejmowały takie wysiłki i gwarantowały rozwiązanie techniczne równie bezpieczne dla środowiska.