ZÓNA HAVARIJNÍHO PLÁNOVÁNÍ

Transkript

1 Technická zpráva ZÓNA HAVARIJNÍHO PLÁNOVÁNÍ Studie stanovení zóny havarijního plánování pro hlubinné úložiště v hypotetické lokalitě Ústav jaderného výzkumu Řež a.s. J. Švanda Listopad 2002 Správa úložišť radioaktivních odpadů

2 t Formátování a korektury textů Správa úložišť radioaktivních odpadů, 2005

3 Anotace Předkládaná zpráva presentuje popis lokality, stavby a technologických systémů hypotetického hlubinného úložiště radioaktivních odpadů vycházející z referenčního projektu hlubinného úložiště. Podává stručný přehled legislativy vztahující se k řešení radiačních havárií a následným opatřením na ochranu obyvatelstva. Detailně rozebírá inventář radioaktivních odpadů, uložených v úložišti, se zaměřením na radionuklidy, nejzávažnější z hlediska radiační ochrany. Posuzuje možnost uvolnění těchto radionuklidů z uložených vyhořených palivových článků. Analyzuje možné cesty úniku radioaktivních látek z úložiště a mimořádné události, vedoucí k uvolnění radioaktivních látek do okolí. Z provedených výpočtů a analýz vyplývá, že mimořádné události, které mohou nastat při úniku radioaktivních látek do okolí, nevyžadují provádění opatření na ochranu obyvatelstva, nejedná se tedy o radiační havárie a není třeba podávat návrh na stanovení zóny havarijního plánování. Presented report describes locality, design of the building and mining parts and technological systems of deep underground repository of high level radioactive waste based on referential project of deep underground repository. This report gives brief description of legislation relating to handling radiation accidents and relating to countermeasures for protection of the population. The report analyses in detail inventory of radioactive waste stored in repository with focus to radionuclides that are the most dangerous from the point of radiation protection. The report evaluates possibilities of release of these radionuclides from spent fuel elements stored in repository. The report analyzes possible paths of release of radioactive material from repository to the environment and emergencies following release of radioactive material to the environment. From calculations and analysis performed we can conclude that emergencies with the release of radioactive material into the environment do not need implementation of countermeasures for protection of population. Consequently emergencies taken into an account are not radiation accidents and there is no need to establish emergency planning zone for the repository. 1

4 OBSAH 1 Úvod Popis hlubinného úložiště Popis lokality hlubinného úložiště Popis stavební části hlubinného úložiště Popis technologických systémů hlubinného úložiště Bezpečnostní bariéry úniku radioaktivních látek Inventář hlubinného úložiště Inventář vztažený na jednu kazetu vyhořelého jaderného paliva Inventář úložiště v překladišti z transportních kontejnerů do úložných souborů Uvolnění radionuklidů z vyhořelých palivových souborů Uvolnění radioaktivních látek z fixované formy Únik radioaktivních látek přes inženýrské bariéry Přehled možných mimořádných událostí Externí inicializační události Interní inicializační události Stanovení kritické skupiny obyvatelstva při uvolnění radioaktivních látek do atmosféry Výpočet možných dopadů na obyvatelstvo pro nejkritičtější scénář mimořádné události Šíření uniklých radioaktivních látek atmosférou Závěr Literatura...58 PŘÍLOHA A Výpočet šíření uniklých radioaktivních látek atmosférou a následných dávek na obyvatelstvo pomocí programu pc cosym 63 2

5 Seznam obrázků Obr. 1 Schéma povrchových objektů podle zastavovacího plánu referenčního projektu hlubinného úložiště...12 Obr. 2 Systém důlních objektů první etapy hlubinného úložiště v hloubce 500 m pod povrchem podle referenčního projektu...13 Obr. 4 Příčný řez kontejnerem (úložným obalovým souborem) na 7 kazet vyhořelého paliva z reaktorů VVER 440 (3 - profilovaná trubka, 4 - palivová kazeta)...15 Obr. 5 Příčný řez kontejnerem (úložným obalovým souborem) na 3 kazety vyhořelého paliva z reaktorů VVER 1000 (3 - profilovaná trubka, 4 - palivová kazeta)...15 Obr. 6 Podélný řez kontejnerem (úložným obalovým souborem) na kazety vyhořelého jaderného paliva (1 - vnější přebal, 2 - vnitřní pouzdro, 3 - profilovaná trubka, 4 - palivová kazeta)...16 Obr. 7 Bokorysný obrázek přepravního kontejneru CASTOR 440/ Obr. 8 Půdorysné a bokorysné schéma přepravního kontejneru CASTOR 440/ Obr. 9 Bezpečnostní bariéry proti uvolnění radioaktivních látek z úložných obalových souborů...20 Obr. 10 Rychlost uvolňování jednotlivých skupin radionuklidů z vyhořelých palivových elementů v závislosti na teplotě [ 18 ]...25 Obr. 12 Administrativní rozdělení České republiky na kraje a okresy...31 Obr. 13 Hustota počtu obyvatelstva v České republice podle administrativního dělení na okresy...32 Obr. 14 Grafické znázornění efektivních dávek na obyvatelstvo a ekvivalentních dávek na různé tělesné orgány v závislosti na vzdálenosti od povrchové části úložiště, počítaných v pravděpodobnostním režimu pro roční vzorek meteorologických dat38 Obr. 15 Grafické znázornění efektivních dávek na obyvatelstvo v závislosti na vzdálenosti od povrchové části úložiště, počítaných v pravděpodobnostním režimu pro roční vzorek meteorologických dat různé hodnoty tepelného vznosu 39 Obr. 16 Grafické znázornění ekvivalentních dávek na plíce v závislosti na vzdálenosti od povrchové části úložiště, počítaných v pravděpodobnostním režimu pro roční vzorek meteorologických dat různé hodnoty tepelného vznosu...40 Obr. 17 Procentuální vyjádření příspěvků efektivní dávce a k ekvivalentní dávce na plíce podle cest ozáření pro vyhořelé palivo VVER 440/

6 Obr. 18 Procentuální vyjádření příspěvků od jednotlivých radionuklidů k efektivní dávce pro vyhořelé palivo VVER 440/ Obr. 19 Procentuální vyjádření příspěvků od jednotlivých radionuklidů k ekvivalentní dávce na plíce pro vyhořelé palivo VVER 440/ Obr. 18 Grafické znázornění efektivních dávek na obyvatelstvo v závislosti na vzdálenosti od povrchové části úložiště, počítaných v pravděpodobnostním režimu pro roční vzorek meteorologických dat, hodnoty tepelný vznos 5 MW a různé počty vyhořelých palivových kazet VVER 440/ Obr. 19 Grafické znázornění efektivních dávek na obyvatelstvo v závislosti na vzdálenosti od povrchové části úložiště, počítaných v pravděpodobnostním režimu pro roční vzorek meteorologických dat, hodnoty tepelný vznos 50MW a různé počty vyhořelých palivových kazet VVER 440/ Obr. 20 Grafické znázornění ekvivalentních dávek na plíce v závislosti na vzdálenosti od povrchové části úložiště, počítaných v pravděpodobnostním režimu pro roční vzorek meteorologických dat, hodnoty tepelný vznos 5 MW a různé počty vyhořelých palivových kazet VVER 440/ Obr. 21 Grafické znázornění ekvivalentních dávek na plíce v závislosti na vzdálenosti od povrchové části úložiště, počítaných v pravděpodobnostním režimu pro roční vzorek meteorologických dat, hodnoty tepelný vznos 50 MW a různé počty vyhořelých palivových kazet VVER 440/ Obr. 22 Grafické znázornění efektivních dávek na obyvatelstvo v závislosti na vzdálenosti od povrchové části úložiště, počítaných v pravděpodobnostním režimu pro roční vzorek meteorologických dat různé hodnoty tepelného vznosu, pro inventář vyhořelého paliva VVER Obr. 23 Grafické znázornění ekvivalentních dávek na plíce v závislosti na vzdálenosti od povrchové části úložiště, počítaných v pravděpodobnostním režimu pro roční vzorek meteorologických dat různé hodnoty tepelného vznosu, pro inventář vyhořelého paliva VVER Obr. 26 Procentuální vyjádření příspěvků efektivní dávce a k ekvivalentní dávce na plíce podle cest ozáření pro inventář vyhořelého paliva VVER Obr. 27 Procentuální vyjádření příspěvků od jednotlivých radionuklidů k efektivní dávce pro inventář vyhořelého paliva VVER Obr. 28 Procentuální vyjádření příspěvků od jednotlivých radionuklidů k ekvivalentní dávce na plíce pro inventář vyhořelého paliva VVER Obr. 27 Grafické znázornění efektivních dávek v závislosti na vzdálenosti od povrchové části úložiště, počítaných v pravděpodobnostním režimu pro roční vzorek meteorologických dat, hodnoty tepelný vznos 5 MW a různé počty vyhořelých palivových kazet VVER

7 Obr. 28 Grafické znázornění ekvivalentních dávek na plíce v závislosti na vzdálenosti od povrchové části úložiště, počítaných v pravděpodobnostním režimu pro roční vzorek meteorologických dat, hodnoty tepelný vznos 5 MW a různé počty vyhořelých palivových kazet VVER Obr. 29 Grafické znázornění efektivních dávek v závislosti na vzdálenosti od povrchové části úložiště, počítaných v deterministickém režimu pro meteorologickou situaci kategorie stability atmosféry D, rychlost větru 3 m/s, bez atmosférických. srážek, hodnoty tepelného vznosu 5 MW a 50 MW a 100 vyhořelých palivových kazet VVER 440/ Obr. 30 Grafické znázornění ekvivalentních dávek na plíce v závislosti na vzdálenosti od povrchové části úložiště, počítaných v deterministickém režimu pro meteorologickou situaci kategorie stability atmosféry D, rychlost větru 3 m/s, bez atmosférických. srážek, hodnoty tepelného vznosu 5 MW a 50 MW a 100 vyhořelých palivových kazet VVER 440/ Obr. 31 Grafické znázornění efektivních dávek v závislosti na vzdálenosti od povrchové části úložiště, počítaných v deterministickém režimu pro meteorologickou situaci kategorie stability atmosféry F, rychlost větru 2 m/s, atmosférické. srážky 1mm/hod hodnoty tepelného vznosu 5 MW a 50 MW a 100 vyhořelých palivových kazet VVER 440/ Obr. 32 Grafické znázornění ekvivalentních dávek na plíce v závislosti na vzdálenosti od povrchové části úložiště, počítaných v deterministickém režimu pro meteorologickou situaci kategorie stability atmosféry F, rychlost větru 2 m/s, atmosférické. srážky 1mm/hod, hodnoty tepelného vznosu 5 MW a 50 MW a 100 vyhořelých palivových kazet VVER 440/

8 Seznam tabulek Tab. 1 Charakteristiky přepravovaných vyhořelých palivových kazet v kontejneru CASTOR 440/ Tab. 2 Charakteristické údaje přepravního kontejneru CASTOR 440/84 [ 22 ]...17 Tab. 3 Inventář radionuklidů v jedné kazetě vyhořelého paliva reaktoru VVER 440/213 s obohacením 3,6% 235 U a po 60-ti letech od vytažení z reaktoru [ 24 ]...21 Tab. 4 Inventář radionuklidů v jednom palivovém souboru vyhořelého paliva reaktoru VVER 1000 s obohacením 4,4% 235 U a po 65 a po 100 letech od vytažení z reaktoru [ 25 ]...21 Tab. 5 Hodnoty bodu tavení a bodu varu pro materiály významné při haváriích tlakovodních reaktorů s tavením aktivní zóny [ 15 ]...24 Tab. 6 Uvolnění frakcí radionuklidů při požáru a explozi [ 16 ]...25 Tab. 7 Požárem uvolněné frakce Pu [ 19 ]...26 Tab. 8 Uvolněné frakce radionuklidů z havarovaného černobylského reaktoru v procentech inventáře aktivní zóny reaktoru RBMK 1000 [ 20 ], [ 21 ]...26 Tab. 9 Inventář a uvolněné frakce radionuklidů při požáru a explozi pro 100 kazet vyhořelého paliva z reaktoru VVER 440/213 s obohacením 3,6% 235 U a po 60-ti letech od vytažení z reaktoru...34 Tab. 10 Inventář a uvolněné frakce radionuklidů při požáru a explozi pro 40 kazet vyhořelého paliva z reaktoru VVER 100 s obohacením 4,4% 235 U a po 65-ti letech od vytažení z reaktoru...35 Tab. 11 Přehled efektivních dávek na obyvatelstvo a ekvivalentních dávek na různé tělesné orgány v závislosti na vzdálenosti od povrchové části úložiště, počítaných v pravděpodobnostním režimu pro roční vzorek meteorologických dat...39 Tab. 12 Přehled efektivních dávek na obyvatelstvo v závislosti na vzdálenosti od povrchové části úložiště, počítaných v pravděpodobnostním režimu pro roční vzorek meteorologických dat různé hodnoty tepelného vznosu...40 Tab. 13 Přehled ekvivalentních dávek na plíce v závislosti na vzdálenosti od povrchové části úložiště, počítaných v pravděpodobnostním režimu pro roční vzorek meteorologických dat různé hodnoty tepelného vznosu...41 Tab. 14 Přehled efektivních dávek na obyvatelstvo v závislosti na vzdálenosti od povrchové části úložiště, počítaných v pravděpodobnostním režimu pro roční vzorek meteorologických dat, hodnoty tepelný vznos 5 MW a různé počty vyhořelých palivových kazet VVER 440/

9 Tab. 15 Přehled efektivních dávek na obyvatelstvo v závislosti na vzdálenosti od povrchové části úložiště, počítaných v pravděpodobnostním režimu pro roční vzorek meteorologických dat, hodnoty tepelný vznos 5 MW a různé počty vyhořelých palivových kazet VVER 440/ Tab. 16 Přehled ekvivalentních dávek na plíce v závislosti na vzdálenosti od povrchové části úložiště, počítaných v pravděpodobnostním režimu pro roční vzorek meteorologických dat, hodnoty tepelný vznos 5 MW a různé počty vyhořelých palivových kazet VVER 440/ Tab. 17 Grafické znázornění ekvivalentních dávek na plíce v závislosti na vzdálenosti od povrchové části úložiště, počítaných v pravděpodobnostním režimu pro roční vzorek meteorologických dat, hodnoty tepelný vznos 50 MW a různé počty vyhořelých palivových kazet VVER 440/ Tab. 18 Přehled efektivních dávek na obyvatelstvo a ekvivalentních dávek na různé tělesné orgány v závislosti na vzdálenosti od povrchové části úložiště, počítaných v pravděpodobnostním režimu pro roční vzorek meteorologických dat, pro inventář vyhořelého paliva VVER Tab. 19 Přehled ekvivalentních dávek na plíce v závislosti na vzdálenosti od povrchové části úložiště, počítaných v pravděpodobnostním režimu pro roční vzorek meteorologických dat různé hodnoty tepelného vznosu, pro inventář vyhořelého paliva VVER Tab. 20 Přehled efektivních dávek v závislosti na vzdálenosti od povrchové části úložiště, počítaných v pravděpodobnostním režimu pro roční vzorek meteorologických dat, hodnoty tepelný vznos 5 MW a různé počty vyhořelých palivových kazet VVER Tab. 21 Přehled ekvivalentních dávek na plíce v závislosti na vzdálenosti od povrchové části úložiště, počítaných v pravděpodobnostním režimu pro roční vzorek meteorologických dat, hodnoty tepelný vznos 5 MW a různé počty vyhořelých palivových kazet VVER Tab. 22 Přehled efektivních dávek v závislosti na vzdálenosti od povrchové části úložiště, počítaných v deterministickém režimu pro meteorologickou situaci kategorie stability atmosféry D, rychlost větru 3 m/s, bez atmosférických. srážek, hodnoty tepelného vznosu 5 MW a 50 MW a 100 vyhořelých palivových kazet VVER 440/ Tab. 23 Přehled ekvivalentních dávek na plíce v závislosti na vzdálenosti od povrchové části úložiště, počítaných v deterministickém režimu pro meteorologickou situaci kategorie stability atmosféry D, rychlost větru 3 m/s, bez atmosférických. srážek hodnoty tepelného vznosu 5 MW a 50 MW a 100 vyhořelých palivových kazet VVER 440/ Tab. 24 Přehled efektivních dávek v závislosti na vzdálenosti od povrchové části úložiště, počítaných v deterministickém režimu pro meteorologickou situaci 7

10 kategorie stability atmosféry F, rychlost větru 2 m/s, atmosférické. srážky 1mm/hod, hodnoty tepelného vznosu 5 MW a 50 MW a 100 vyhořelých palivových kazet VVER 440/ Tab. 25 Přehled ekvivalentních dávek na plíce v závislosti na vzdálenosti od povrchové části úložiště, počítaných v deterministickém režimu pro meteorologickou situaci kategorie stability atmosféry F, rychlost větru 2 m/s, atmosférické. srážky 1mm/hod hodnoty tepelného vznosu 5 MW a 50 MW a 100 vyhořelých palivových kazet VVER 440/ TAB. 26 Hodnoty koeficientů pro výpočet dispersních parametrů σ, σ σ (pro drsný x y z terén)...62 TAB. 27 Hodnoty koeficientů pro suchý spad a vymývání atmosférickými srážkami

11 Seznam zkratek COSYMA Code Systém from MARIA DOE Department of Energy (USA) EIA Environmental Impact Assessment FZK Forschungszentrum Karlsruhe (SRN) HÚ hlubinné úložiště IAEA International Atomic Energy Agency ICRP International Commission on Radiation Protection JEDU Jaderná elektrárna Dukovany JETE Jaderná elektrárna Temelín MARIA Methods for Assessing the Radiological Impact of Accidents NRC Nuclear Regulatory Commission (USA) NRPB National Radiation Protection Board (Velká Británie) PK palivová kazeta QA Quality Assurance RAO radioaktivní odpady ST1 Source Term 1 ST2 Source Term 2 ST2 Source Term 3 SÚJB Státní úřad pro jadernou bezpečnost SÚRAO Správa úložišť radioaktivního odpadu SUTRA Saturated Unsaturated Transport Model ÚOS úložný obalový soubor ÚRAO úložiště radioaktivních odpadů VAO vysokoaktivní odpad VJP vyhořelé jaderné palivo VVER Vodovodjanoj Energetičeskij Reaktor ZBZ zadávací bezpečnostní zpráva 9

12 1 Úvod V současné době se považuje za jedno z řešení konce palivového cyklu jaderné energetiky ukládání vyhořeného jaderného paliva v hlubinných úložištích radioaktivního odpadu. V České republice je v současné době široce rozpracován Referenční projekt hlubinného úložiště [ 27 ]. K tomuto projektu byla vypracována řada studií vztahujících se k hledání a výběru vhodné lokality, stavební části projektu a technologickým systémům. Byla také podrobně rozpracována Zadávací bezpečnostní zpráva a studie posuzování vlivů na životní prostředí EIA (Environmental Impact Assessment) [ 31 ]. Oba tyto dokumenty obsahují široký rozsah hodnocení vlivu výstavby, provozu a uzavření hlubinného úložiště na životní prostředí a také na okolní obyvatelstvo. Podstatnou částí těchto hodnocení je vyhodnocení radiologických následků provozu hlubinného úložiště. Podle atomového zákona ( zákon 18/1997 Sb. 2 odst. h) je hlubinné úložiště vyhořelého jaderného paliva považováno za jaderné zařízení a vztahují se k němu všechny odpovídající legislativní předpisy. Podle paragrafu 17 odst. 3 tohoto zákona držitel povolení k provozování jaderného zařízení předkládá SÚJB návrh na stanovení zóny havarijního plánování. Předkládaná studie stanovení zóny havarijního plánování pro hlubinné úložiště v hypotetické lokalitě provádí vyhodnocení možností uvolnění radioaktivních látek z ukládaného radioaktivního odpadu, vyhodnocení úniku a šíření těchto látek do okolí a možných radiologických dopadů na obyvatelstvo se zaměřením na nutnost provádění opatření na ochranu obyvatelstva. Podle nařízení vlády č. 11/1999 Sb. 1 odst. 1 předkládá držitel povolení k provozování jaderného zařízení SÚJB návrh na stanovení zóny havarijního plánování, pokud u něj nelze vyloučit radiační havárii a pokud pravděpodobnost vzniku takovéto havárie je větší nebo rovna 10-7 za rok. Radiační havárie je definována podle 2 písm. l zákona 18/1997 Sb. jako radiační nehoda, která vyžaduje opatření na ochranu obyvatelstva a životního prostředí. Radiační nehodou je podle 2 písm. k tohoto zákona událost, která má za následek nepřípustné uvolnění radioaktivních látek nebo ionizujícího záření nebo nepřípustné ozáření osob. Paragrafy 98, 99 a 100 vyhlášky Státního úřadu pro jadernou bezpečnost 307/2002 Sb. o požadavcích na zajištění radiační ochrany definují Zásahy při radiační mimořádné situaci. Předkládaná práce bere v úvahu všechny tyto uvedené právní normy a analyzuje podle těchto požadavků úložiště radioaktivních odpadů jako jaderné zařízení. Tato práce analyzuje polohu úložiště vzhledem k okolnímu obyvatelstvu, způsob uložení radioaktivních odpadů a způsob provozu úložiště, inventář radioaktivních odpadů, uložených v úložišti, možné scénáře radiačních nehod v období provozování úložiště, množství uvolněných radioaktivních látek a jejich šíření a srovnává je se směrnými hodnotami pro provádění opatření ( Tab. č. 1, č. 2, č. 3 a č. 4 přílohy č. 8 vyhl. SÚJB 307/2002 Sb.). 10

13 2 Popis hlubinného úložiště Popis vychází z dokumentace k referenčnímu projektu hlubinného úložiště [ 27 ],[ 28 ][ 29 ][ 30 ][ 31 ]. Zahrnuje popis vytypovaných lokalit pro úložiště, stručný popis stavebních částí nadzemního areálu i hlubinné části úložiště a také stručný popis technologických částí úložiště. 2.1 Popis lokality hlubinného úložiště Lokalita úložiště je vybírána v seismicky stabilních oblastech a musí splňovat řadu geologických, hydrologických a dalších požadavků. V České republice jsou vytypovány tři oblasti geologicky vhodných granitových masivů, ve kterých se plánuje provádět dlouhodobé mikroseismické monitorování. Definitivní výběr lokality bude proveden na základě výsledků průzkumů nedestruktivními metodami a také hlubinnými vrty. Tyto průzkumy by měly potvrdit předpokládané vlastnosti horniny v hloubce úložiště a také rozložení případných puklin, zlomů, podzemních vod a jejich chemické složení. Vytypované lokality se nacházejí v lesnatých územích s řídkým osídlením. 2.2 Popis stavební části hlubinného úložiště Referenční projekt hlubinného úložiště sestává ze dvou částí: (a) (b) Nadzemní části hlubinného úložiště Důlní části hlubinného úložiště v hloubce 500 m Nadzemní část hlubinného úložiště bude sloužit především pro příjem transportních kontejnerů a překládku vyhořelých palivových kazet z transportních kontejnerů do úložných obalových souborů. Schéma nadzemní části hlubinného úložiště je na Obr. 1 Podzemní areál hlubinného úložiště v hloubce 500 m sestává z přístupových šachet a tunelů a z rozsáhlé sítě chodeb pro ukládání vyhořelého jaderného paliva, pro větrání, drenáž a komunikaci. Schéma důlní části hlubinného úložiště je na Obr. 2 11

14 12 Obr. 1 Schéma povrchových objektů podle zastavovacího plánu referenčního projektu hlubinného úložiště

15 Obr. 2 Systém důlních objektů první etapy hlubinného úložiště v hloubce 500 m pod povrchem podle referenčního projektu 13

16 2.3 Popis technologických systémů hlubinného úložiště Technologické systémy nadzemní části úložiště musí zajišťovat následující operace: Příjem transportních kontejnerů s vyhořelým jaderným palivem do hlubinného úložiště Vyložení vyhořelého jaderného paliva z transportních kontejnerů Transport prázdného transportního kontejneru do meziskladu Přechodné skladování vyhořelého jaderného paliva ve skladu umístěném v horké komoře Příjem prázdných úložných obalových souborů, jejich kontrola a skladování Zavážení palivových kazet do úložných obalových souborů Uzavření úložných obalových souborů a provedení zkoušek těsnosti Provedení ochranného nástřiku na povrchu úložných obalových souborů před jejich transportem a uložením v důlní části úložiště 500 m pod povrchem V důlní části hlubinného úložiště budou prováděny následující technologické operace: Transport úložných obalových souborů důlní šachtou 500 m pod povrch Převoz úložných obalových souborů v horizontální poloze na úložné místo Provoz úložiště je plánován zhruba do roku Podle současných odhadů produkce vysoce aktivních radioaktivních odpadů jednotlivými původci, by do této doby mělo dojít k zaplnění úložných kapacit úložiště. Pro uzavření úložiště nebyla zatím zpracována žádná dokumentace, která by popisovala způsob ukončení provozu, včetně uzavření úložiště a následnou institucionální kontrolu po ukončení provozu. 14

17 Obr. 3 Příčný řez kontejnerem (úložným obalovým souborem) na 7 kazet vyhořelého paliva z reaktorů VVER 440 (3 - profilovaná trubka, 4 - palivová kazeta) Obr. 4 Příčný řez kontejnerem (úložným obalovým souborem) na 3 kazety vyhořelého paliva z reaktorů VVER 1000 (3 - profilovaná trubka, 4 - palivová kazeta) 15

18 Obr. 5 Podélný řez kontejnerem (úložným obalovým souborem) na kazety vyhořelého jaderného paliva (1 - vnější přebal, 2 - vnitřní pouzdro, 3 - profilovaná trubka, 4 - palivová kazeta) 3 Bezpečnostní bariéry úniku radioaktivních látek Pro zabránění úniku radioaktivních látek z vyhořelého jaderného paliva je vybudována řada bezpečnostních bariér: - - První bezpečnostní bariérou úniku radioaktivních látek z vyhořelého jaderného paliva je samotný materiál jaderného paliva. K uvolnění radioaktivních látek z tohoto materiálu je třeba značné množství energie potřebné k zahřátí palivových elementů na vysoké teploty Další bezpečnostní bariérou úniku radioaktivních látek jsou zirkoniové trubky, ve kterých jsou palivové elementy uloženy. Popis palivových kazet pro reaktory VVER 440 je v tabulce Tab. 1. Podle toho v jaké fázi se proces ukládání vyhořelého jaderného paliva nachází, brání úniku radioaktivních látek další bariéry: Při převážení vyhořelého jaderného paliva do úložiště je další bariérou transportní kontejner. Popis transportního kontejneru Castor 440/84 podle [ 22 ] je v tabulce Tab. 2 a schéma jeho provedení na Obr. 6 a Obr. 7. Při uložení vyhořelého jaderného paliva ve skladu horké komory je bariérou úniku budova horké komory Při uložení vyhořelého jaderného paliva v úložných obalových souborech jsou bariérou úniku tyto soubory. 16

19 - Po uložení v hlubinném úložišti jsou proti úniku radioaktivních látek další bariéry (viz. Obr. 8): Těsnící a výplňové materiály Hostitelská hornina Systém důlního díla Příčný průřez hexagonální Průměr 143 mm Počet palivových prutů 126 Délka kazety 3217 mm Váha kazety 220 kg Váha těžkého kovu 120 kg Počáteční obohacení 3,6% U-235 Vyhoření paliva 35 GWd/t Doba chlazení (po vyjmutí z reaktoru) > 5 roků Tab. 1 Charakteristiky přepravovaných vyhořelých palivových kazet v kontejneru CASTOR 440/84 Typ kontejneru dle přepravovaného paliva 84 Uranium - FA Váha těžkého kovu kontejneru [t] Tok fotonů z kontejneru [gama/s] 9,11E+16 Tok neutronů z kontejneru [n/s] 4,09E+09 Tepelný výkon [W] 2,1E+04 Aktivita [Bq] 2,42E+17 [Ci] 6,54E+06 Dávkový příkon gama ve vzdálenosti od povrchu 0 m [µsv/h] 96 1 m [µsv/h] 55 2 m [µsv/h] 35 Dávkový příkon neutronů ve vzdálenosti od povrchu 0 m [µsv/h] 1 m [µsv/h] 2 m [µsv/h] Tab. 2 Charakteristické údaje přepravního kontejneru CASTOR 440/84 [ 22 ]

20 Obr. 6 Bokorysný obrázek přepravního kontejneru CASTOR 440/ plášť kontejneru 2 - primární víko 3 - sekundární víko 4 - manipulační čep 5 - stínící vrstva proti neutronům 6 - koš 7 - tlumič nárazů 18

21 Obr. 7 Půdorysné a bokorysné schéma přepravního kontejneru CASTOR 440/84 19

22 Obr. 8 Bezpečnostní bariéry proti uvolnění radioaktivních látek z úložných obalových souborů 4 Inventář hlubinného úložiště Inventář hlubinného úložiště bude tvořen vysoce aktivními radioaktivními odpady z jaderných elektráren, což jsou vyhořelé palivové kazety. Množství jednotlivých radionuklidů v těchto palivových kazetách bude záviset především na: (a) Obohacení jaderného paliva izotopem 235U (b) Stupni vyhoření jaderného paliva (c) Době od odstavení reaktoru 4.2 Inventář vztažený na jednu kazetu vyhořelého jaderného paliva Předpokládá se, že v inventáři bude vyhořelé jaderné palivo, které bylo po dobu zhruba 60 roků uloženo ve skladech vyhořelého jaderného paliva Inventář vyhořelých palivových kazet reaktoru VVER 440/213 Je uvažováno vyhoření 30 MWd/kg uranu s dobou pobytu palivových kazet v reaktoru 3 roky, aktivity štěpných produktů jsou převzaty z [ 24 ] aktivity transuranů z [ 11 ]. 20

23 Radionuklid Aktivita při odstavení reaktoru [Bq] Aktivita při ukládání [Bq] Poločas rozpadu [roky] Kr-85 4,9E+13 0,8E+12 10,3 Sr-90 3,3E+14 0,8E+14 28,5 Nb-94 2,0E+10 2,0E J-129 6,0E+8 6,0E Cs-137 4,4E+14 1,2E Eu-154 8,0E+13 5,0E Pu-238 7,9E+12 5,0E Pu-239 1,8E+12 1,8E Pu-240 2,0E+12 2,0E Pu-241 3,7E+14 2,0E Am-241 2,2E+11 2,2E Cm-244 7,1E+12 1,2E Tab. 3 Inventář radionuklidů v jedné kazetě vyhořelého paliva reaktoru VVER 440/213 s obohacením 3,6% 235 U a po 60-ti letech od vytažení z reaktoru [ 24 ] Inventář vyhořelých palivových kazet reaktoru VVER 1000 Je uvažováno vyhoření jaderného paliva 45 MWd/kg uranu s dobou pobytu palivových kazet v reaktoru 4 roky[ 25 ]. Radionuklid Aktivita při ukládání po 65 letech [Bq] Aktivita při ukládání po 100 letech [Bq] Poločas rozpadu [roky] Kr-85 3,5E+12 3,3E+11 10,3 Sr-90 3,8E+14 1,6E+14 28,5 J-129 7,0E+8 7,0E Cs-137 4,8E+14 2,3E Eu-154 3,4E+11 7,7E Pu-238 5,3E+13 4,1E Pu-239 7,1E+12 7,1E Pu-240 1,0E+13 1,0E Pu-241 1,2E+14 2,1E Am-241 8,2E+13 7,8E Cm-244 1,9E+13 1,7E Tab. 4 Inventář radionuklidů v jednom palivovém souboru vyhořelého paliva reaktoru VVER 1000 s obohacením 4,4% 235 U a po 65 a po 100 letech od vytažení z reaktoru [ 25 ] 21

24 4.3 Inventář úložiště v překladišti z transportních kontejnerů do úložných souborů Skladovací mříž v horkých komorách nadzemní části hlubinného úložiště bude sloužit k překládání vyhořelých palivových souborů z přepravních kontejnerů Castor do úložných obalových souborů. Předpokládá se, že ve skladovací mříži bude uložen minimálně obsah jednoho transportního kontejneru s s vyhořelými palivovými kazetami z reaktorů VVER 440 nebo VVER Uvolnění radionuklidů z vyhořelých palivových souborů Aby bylo dosaženo významných radiačních dávek na obyvatelstvo, srovnatelných se směrnými hodnotami pro provádění neodkladných opatření na ochranu obyvatelstva, musí dojít k významnému úniku radioaktivních látek během krátké doby. U vyhořelých palivových kazet z jaderných reaktorů to znamená, že musí dojít k velkému uvolnění radionuklidů z palivových elementů a současně k velkému porušení těsnosti palivových prutů. K výraznému úniku do okolí musí být narušeny další bezpečnostní bariéry. 5.1 Uvolnění radioaktivních látek z fixované formy Aby se radioaktivní látky uvolnily do okolního prostředí, musí se nejdříve uvolnit z fixované formy, ve které jsou uloženy. Radioaktivními odpady, které budou ukládané v hlubinném úložišti, bude vyhořelé palivo z jaderných reaktorů. Radioaktivní látky, jako produkty procesu štěpení atomových jader během provozu reaktoru, jsou fixované v materiálu palivových elementů a tyto palivové elementy jsou vzduchotěsně uzavřeny v zirkoniových trubkách. Za normálních podmínek nedochází k uvolňování radioaktivních látek z palivových elementů a ven ze zirkoniových prutů. Minimální migrační vlastnosti radionuklidů lze demonstrovat na obsahu těchto radionuklidů v horninách přírodního reaktoru, který byl v činnosti před mnoha milióny let v africkém Gabunu nebo na nalezištích uranových rud v Kanadě. Za miliony let nedošlo k významným migracím těchto radioaktivních látek v horninách. K tomu, aby se radionuklidy uvolnily z fixované formy, musí být dodáno velké množství energie a palivové elementy musí být zahřáté na vysokou teplotu. V tabulce Tab. 5 jsou uvedeny hodnoty bodu tavení a bodu varu pro materiály významné při haváriích tlakovodních reaktorů s tavením aktivní zóny [ 15 ]. Pouze vzácné plyny a těkavé štěpné produkty se uvolňují při teplotách do 1000 stupňů Celsia. Na Obr. 9 jsou graficky znázorněny výsledky studie rychlosti uvolňování jednotlivých skupin radionuklidů z vyhořelých palivových elementů v závislosti na teplotě [ 18 ]. Z obrázku je vidět, že pro těžce tavitelné látky dochází k uvolňování radionuklidů až při teplotách nad 1600 stupńů Celsia. V tabulce Tab. 6 jsou uvedeny údaje pro uvolnění frakcí radionuklidů při požáru a explozi z jaderných zařízení, která nejsou jadernými reaktory, jak jsou, podle studie provedené v Los Alamos, uváděny v materiálech DOE 22