Czy powinniśmy obawiać się odpadów radioaktywnych?

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.