UNIVERZITET U PRISTINIFAKULTET TEHNIČKIH NAUKA – KOSOVSKA

MITROVICA

Predmet: Energetika procesne industije

SEMINARSKI RAD

Tema: Nuklearna goriva

Mentor: Student:Barać Milan Veličković Jelena 46/11

1. Goriva

Goriva su prirodne i veštačke materije iz kojih se na racionalan i ekonomičan način procesima sagorevanja može dobiti veća količina toplotne energije.Da bi se neka supstanca koristila kao gorivo mora da ispunjava nekoliko uslova:

• da se sagorevanjem oslobadja velika količina energije,

• da se u prirodi nalazi u što većim količinama i da su nalazišta pristupačna,

• da je stabilna pri skladištenju i transportu,• da joj tačka paljenja nije ni suviše niska ni suviše visoka,• da proizvodi sagorevanja ne deluju korozivno na uredjaje za

sagorevanje niti da izazivaju negativne posledice po stanje životne sredine.

PODELA GORIVA

ČVRSTA TEČNA GASOVITA

PRIRODNA UgaljBituminozni škriljciBriketi

Nafta Prirodni gas

VEŠTAČKA KoksPolukoks

BenzinDizel gorivoPetroleumLož uljeMazutAlkohol

Generatorski gasVodeni gasKoksarski gasRafinerijski gasAcetilen

Toplotna moć goriva je ona količina toplote koja se oslobadja pri potpunom sagorevanju jedinice mase i izražava se u kWh/kg ili MJ/kg. Gornja toplotna moć goriva je teorijska vrednost i odgovara onoj količini toplote koja bi se oslobodila pri potpunom sagorevanju jedinice mase u idealnim uslovima i bez prisustva vlage u gorivu. Donja toplotna moć goriva odgovara vrednosti toplotne moći umanjene za onu količinu toplote koja je potrebna da se vlaga prisutna u gorivu i vlaga koja nastaje u procesu sagorevanja prevede u parno stanje.

2. Nuklearno gorivo

Nuklearno gorivo je materijal koji sadrži atomske jezgre nekih teških hemijskih elemenata kojima se mogu ostvariti nuklearni procesi za oslobađanje energije. U nuklearnom gorivu takvi se procesi podržavaju sami od sebe te se odvijaju lančano, prenoseći se od jednog do drugog atomskog jezgra i to kada se u nuklearnom reaktoru nađe dovoljna količina nuklearnog goriva raspodijeljenog na pravilan

1

način. Nuklearni gorivni ciklus skup je aktivnosti kojima se dobiva sirovina za gorivo, izrađuje gorivo, upravlja njegovim korištenjem i brine o iskorištenom gorivu (spremanju, preradi i odlaganju radeoaktivnog otpada). Nuklearno gorivo je najgušći dostupni izvor energije. Većina nuklarnih goriva sadrže teške fisijske elemente koji uzrokuju lančanu reakciju nuklearne fisije u nuklarnom reaktoru. U najčešća nuklearna goriva ubrajaju se tri fisilna materijala : uranum-235 (235U), plutonijum-239 (239Pu) i uranum-233 (233U). Samo jedan od njih nađen je u prirodi više nego u tragovima, a to je izotop 235U. On čini samo oko 0,7% prirodnog elementa uranuma, stoga se taj materijal zove prirodno ili primarno nuklearno gorivo. Druga dva nuklarna goriva, 239Pu i 233U, dobijaju se u nuklearnim reaktorima. Bombardovanjem neutronima od 238U nastaje 239Pu, a od 232Th nastaje 233U - to su sekundarna nuklearna goriva, a 238U i 232Th od kojih nastaju ta sekundarna goriva nazivaju se oplodnim materijalima. Izvorni materijali za nuklearno gorivo, uranum i torijum, široko su rasprostranjeni u Zemljinoj kori te su veliki energetski potencijali. Njihova ukupna količina do dubine od oko 5km procjenjena je na približno 12•1012t. Najveći deo tih elemenata retko se susreće u koncentracijama ekonomičnim za eksploataciju, međutim, moguće je iz umereno siromašnih ruda, sa sadržajem od oko 0,1% uranuma, dobiti 20 do 30•106t uranuma i nekoliko milijona tona torijuma. Oni imaju više od deset puta veći energetski potencijal nego sve postojeće zalihe fosilnih goriva (ugljen, nafta, gas).

Ideja potječe iz Indije (Bhagavad Gita) i Grčke (Leukup i Demokrit -400. p.n.e.),

Hemijski elementi klasifikovani prema broju – 1869. Dimitri Mendeljev, Radeoaktivnost 1896. -Henri Becquerel, Elektron 1897. – J.J. Thompson,

Polonijum i Radijum 1898. -Pierre i Marie Curie, Gama zračenje 1900. Paul Villard,

Atomska jezgra 1912. - Ernest Rutherford, Neutron 1932. – J. Chadwick, Nuklearna fisija 1938. Nuklearna fisija 1938. -- Lise Meitner, Otto Hahn, Fritz

Strassmann Lise Meitner, Otto Hahn, Fritz Strassmann, Nuklearni reaktor 1942.. – E. Fermi, L. Szilard E. Fermi, L. Szilard, Fisijska bomba 1945.,., Fuzijska bomba 1952, Eksperimentalna elektrana Obninsk 1954., Nuklearna podmornica USS

Nautilus 1954., Komercijalna nukl. elektrana Calder Hall 1956., Nuklearni ledolomac Lenin 1959.

Osnovni pojmovi vezani uz nuklearne reakcije, Atom je električki neutralan, jezgro atoma je pozitivno. Naboj jezgra određen je

brojem protona (redni broj elementa u hemijskom sastavu elemenata). Masa jezgra određena je brojem protona i neutrona.

Izotopi jezgra atoma sa jednakim brojem protona i različitim brojem neutrona.

Atomska jedinica mase u 1/12 mase atoma ugljenika 126C u =1,66054 10-27 kg,

2

Beta čestice su brzi elektroni, kada radeoaktivna jezgra emituje beta česticu, redni broj atoma se poveća za 1 uz isti maseni broj 173.

Gama zračenje je elektromagnetsko zračenje vrlo kratkih daljina, pri tome se ne mjenjaju niti redni broj niti masa jezgre.

Vreme poluraspada (poluživota) T1/2: onaj vremenski interval u kojem se raspadne polovina jezgara.

3

Fisija

Fisijska lančana reakcija ostvaruje se slobodnim neutronima koji izazivaju raspad drugih jezgara. Prirodna nuklearna goriva (radeoaktivni nizovi) za fisiju su su uran (U) i torij (Th). Pri raspadu izotopa urana U-235 oslobađa se prosečno 2,5 neutrona, se istovremeno deo nuklearne energije pretvara u toplotu. Izotop U-235 jedino je nuklearno gorivo koje se pojavljuje u prirodi, no u prirodnom uranu ima ga samo 0,7%.

Dogoročni razvitak iskorištavanja nuklearne energije zasniva se na veštačkim nuklearnim gorivima: plutonijum Pu-239 i izotop urana U-233. Plutonijum se dobija iz izotopa urana U-238 koji je glavni sastojak prirodnog urana (99,3%). Plutonijum se dobija od U-238 zračenjem neutronima reaktoru:

4

Uran

U čistom, elementarnom stanju, uranum je srebrno-beli, slabo reaktivni metal, malo mekši odčelika, jako elektropozitivan i slab električni vodič. Takođe je  žilav i malo paramagnetičan. Ima jako veliku gustinu, otprilike 70 % veću od olova, i malo manju od zlata. Uranum reaguje s gotovo svim nemetalnim elementima i njihovim spojevima, gdje se reaktivnost povećava s temperaturom. Hlorovodična kiselina  ga otapaju, a s neoksidirajućim kiselinama reaguje vrlo sporo. Fino usitnjen može reagovati sa hladnom vodom na vazduhu, pri čemu se oblaže tamnim slojem uranumovog oksida. Dobija se iz rude i pretvara u uranumov deoksid ili druge uranumove spojeve koji se koriste u industriji.Uranum-235, izotop uranuma, bio je prvi izotop za kojeg je otkriveno da se može podvrći fisiji. Ostali izotopi koji se pojavljuju u prirodi su podložni fisiji, ali se ne cijepaju pomoću neutrona uz malu kinetičku energiju. Nakon bombardovanja sporim neutronima, uranum-235 će se u većini slučajeva podeliti na dva manja jezgra, oslobađajući nuklearnu rastavljajuću energiju i još neutrona. Ako ovi neutroni budu apsorbovani od strane drugog jezgra uranuma-235, počinje nuklearna lančana reakcija, i ako dalje ne postoji ništa što bi apsorbovalo nešto neutrona i usporilo reakciju, ona postaje eksplozivna. Količina od 7 kg uranuma-235 dovoljna je za izradu atomske bombe.

Uranum ima tri alotropske modifikacije:

α (ortorompska rešetka) stabilna do 660 °C β (tetragonalna rešetka) stabilna od 660 °C do 760 °C γ (prostorno-centrirana rešetka) od 760 °C .

Uranum se u civilnom sektoru uglavnom upotrebljava kao gorivo u nuklearnim elektranama. Dok se u potpunosti ne raspadne, jedan kilogram urana-235 teoretski može proizvesti 80 teradžula energije (80·1012 J), koliko npr. daje 1500 tona uglja. Komercijalne nuklearne elektrane koriste gorivo koje je obično obogaćeno s 3% uranuma-235.CANDU-reaktor je jedini reaktor koji može koristiti neobogaćena goriva. Goriva upotrebljavana u mornarici SAD-a su obično visoko obogaćena uranumom-235.

5

Torijum

Torijum (Th, lat. thorium) - je aktinoid.[1][2]  Njegov atomski broj je 90, i neznatno je radeoaktivan. Zajedno sa uranumom koristi se kao primarno gorivo u nuklearnim reaktorima. Torijum je otkriven 1828. godine od strane švedskog  hemičara  Jonsa Jakoba Berzelijusa. Pripada grupi hemijskih elemenata aktinoidi (7. perioda, f-blok periodnog sistema elemenata). Torijum je srebrenasto beli metal visokog sjaja. Izložen kiseoniku iz vazduha postepeno tamni. Čisti torijum je mek, lako se izvlači (u žicu i sl), može se presovati i na sobnoj temperaturi. On je polimorfan, postoji u dve modifikacije. Rastvorljiv je u većini koncentrisanih kiselina, dok se u solima i fosfornoj kiselina vrlo sporo rastvara. Zastupljenost: torijum je zastupljen u Zemljinoj kori u količini od 12 ppm. Najvažniji minerali su mu: Monacit (Ca, La, Nd, Th)PO4 . Torijum se koristio, uglavnom u obliku oksida, za pravljenje gasnih lampi, međutim zbog radeoaktivnosti svojih isparenja, prestala je njihova proizvodnja. Te gasne lampe su se pravile od mešavine 99% torijum oksida i 1% cerijuma nitrata u koju se uranjao vuneno pletivo te je ono zatim zapaljeno. U plamenu se raspadao torijum nitrat na torijum-deoksid i azot. Ostajala je krhka struktura koja je u plamenu gasova davala belu svetlost, koja nije povezana sa radeoaktivnošću torijuma nego je rezultat običnog sagorevanja. U reaktorima se torijum koristi za proizvodnju uranumovog izotopa 233U: Iz torijuma 232Th se putem bombardovanjaneutronima dobija izotop 233Th; on se zatim raspada preko protaktinijuma 233Pa na uranum 233U. Danas je razvijena tehnologija kojom se ovaj proces odvija u reaktorima sa vodenim hlađenjem s ciljem smanjenja količine nuklearnog otpada.[3] Nastali izotop 233U se može cepati i koristi se u nuklearnim reaktorima.

3. Ciklus nastajanja nuklearnog goriva

Ciklus nuklearnog goriva obuhvata razne operacije koje dovode do pretvaranja rude uranua u gorivo potrebno za korištenje u nuklearnim elektranama.Cjelokupan taj proces danas poznajemo kao „ciklus nuklearnog goriva“.Ulazak Irana u nuklearni klub i u grupu zemalja koje posjeduju kompletan ciklus nuklearnog goriva ostvaren je uprkos mnogobrojnim problemima i teškoćama. Iran je danas dostigao takav tehnološki kapacitet da može sam planirati i realizirati sve etape svojih nuklearnih projekata. Sedmoetapni ciklus proizvodnje nuklearnog goriva obuhvata slijedeće procese:

6

3.1. Eksploatacija i pročišćavanje rude uranuma

U ovom početnom delu procesa nuklearnog goriva ruda uranuma se, nakon vađenja iz površinskog ili podzemnog rudnika, šalje u specijalni mlin u kojem se melje dok ne postane prašina. Potom se prah čisti od svih vrsta nečistoća i nepotrebnih metala. Čista ruda uranuma se meša sa amonijakom i iz nje se dobija oksid uranuma kojeg zbog njegove sličnosti sa kolačom nazivamo i „žuti kolač“. Žuti kolač se dodatno rastvara u HNO3 kako bi bilo dobijeno čisto nuklearno gorivo. Celi ovaj proces se odvija na području rudnika, a u Iranu se obavlja u postrojenju UCF u Isfahanu.

3.2. Konverzija žutog kolača u obogaćeni uranma

U procesu obogaćivanja, nakon hemijske obrade, žuti kolač se pretvara u gas uranum heksafluorid sa oznakon UF6. Ovaj element je na 30 stepeni Celzijusovih u tekućem stanju, na 40 stepeni Celzijusovih se pretvara u paru i u tom stadijumu je spreman za obogaćivanje. Prirodni uranum, odnosno ruda uranuma ima tri izotopa, a samo jedan izotop je upotrebljiv u nuklearnim elektranama. Ustvari, obogaćivanje uranuma se naziva proces povećanja gustoće izotopa 235 u prirodnom uranumu. Postoje tri metode obogaćivanja uranuma: difuzijom, centrifugiranjem ili magnetnim poljem. Između ove tri metode, metoda centrifugiranja je najisplativija. U procesu centrifugiranja heksafluorid uranuma nakon što prođe 160 centrifuga postaje obogaćen do 4% što je idealna obogaćenost za nuklearno gorivo neophodno za rad nuklearnih elektrana. Ovaj deo procesa se obavlja u postrojenjima za obogaćivanje uranuma u Natanzu. Iran je do sada u Natanzu instalirao oko 7.000 centrifuga, a petogodišnjim razvojnim planom je planirano podizanje broja centrifuga na 50.000. Osim toga, Iran je uspeo ovladati novom generacijom centrifuga koje su učinkovitije od starih centrifuga tipa IR-2 i IR-3. Nova generacija centrifuga deluje u dve vrste sa različitim delovanjem. Iran je, takođe, uspeo proizvesti i mašine koje su u procesu pročišćavanja uranuma pet do šest puta učinkovitije od postojećih.

3.3. Konverzija UF6 u oksid uranuma

Nakon što gasoviti heksafluorid uranuma stigne do potrebnog nivoa obogaćenosti počinje proces njegove konverzije u deoksid uranuma (UO2). Ovaj element je u čvrstom stanju keramičkog izgleda. U ovoj etapi ovaj element se pretvara u gorljive granulate, odnosno granulate goriva. S obzirom da gorivo za nuklearne reaktore mora biti u obliku šipki, ovaj element se stavlja u šipke koje nazivamo gorivnim šipkama. Tvornica za proizvodnju tableta i gorivnih šipki, odnosno fabrikaciju goriva, kompleks FMP, najosjetljiviji je deo ciklusa nuklearnog goriva. S obzirom na krajnje nepošten odnos zemalja koje posjeduju tu tehnologiju prema Iranu i njihovo nepoštivanje osnovnih

7

odredbi Povelje Međunarodne agencije za atomsku energiju koja im nedvosmisleno nalaže da pomažu svim članicama NPT-a koje žele razvijati mirnodopsku nuklearnu tehnologiju, cijelu ovu etapu su morali savladati domaći stručnjaci i uspešni mladi studenti iranskih univerziteta. Dakle, celi ovaj deo procesa nuklearnog goriva su od početnog planiranja do finalne realizacije obavili iranski stručnjaci. Iran je uspeo da, pored striktnog poštivanja međunarodnih standarda u nuklearnoj tehnologiji, proizvede opremu koja se može smatrati i svojevrsnim izumom. Domaći stručnjaci koji su radili na ovom projektu su po prvi put uspeli da unutar Irana proizvedu veoma komplikovanu opremu poput procesa otpornog ključanja neophodnog za rad gorivnih šipki sa istovremenim ubrizgavanjem helijuma, liniju proizvodnje komplikovanih delova za kompleks nuklearnog goriva poput mreže za fiskaciju gorivnih šipki poznate i kao gorivni element, spojeni „ondaising“ za gorivne šipke, gorivne elemente i kontrolu kvaliteta kompleksa nuklearnog goriva.

3.4. Transport gorivnih šipki u nuklearnu elektranu

Radeo-aktivni elementi su veoma opasni i neophodno je u svakoj etapi procesa proizvodnje nuklearnog goriva voditi računa o sigurnosti tih elemenata. Jedan od najosjetljivijih delova ovog procesa je transportovanje gorivnih šipki u nuklearnu elektranu. Zbog toga se gorivni elementi stavljaju u specijalno zaštićena pakovanja kako bi bilo onemogućeno njihovo izgaranje ili pak neka druga opasna pojava.

3.5. Upotreba goriva i proizvodnja energije

U ovoj etapi se gorivni elementi ubacuju u jezgro reaktora. Uranum 235 se u jezgru reaktora deli u procesu fisije, proizvodeći toplotu u kontinualnom procesu koji se naziva lančana reakcija. Ova reakcija stvara veliki izvor toplote koji vodu pretvara u paru, a para se odvodi do parne turbine koja pokreće električni generator koji proizvodi električnu energiju.

3.6. Skladištenje istrošenog gorivaObogaćeni uranum nakon korištenja u reaktoru mora nekoliko meseci ostati

uskladišten u krugu nuklearne elektrane kako bi njegova radeo-aktivnost nestala. Ova etapa se još naziva i „etapa hlađenja“.

3. 7. Transport istrošenog goriva u centre za ponovnu preradu

U ovom dijelu procesa se odvajaju tri elementa: Ispražnjeni uran, plutonijum 239 i nuklearni otpad. Istrošeno gorivo i dalje sadrži 94-95% originalne količine urana, a

8

ispražnjeni uran je još uvijek uran, ali sa manjkom izotopa. Prema tome, ponovnim obogaćivanjem urana isti biva spreman za ponovno korištenje u nuklearnim reaktorima i proizvodnju energije. Nuklearni otpad ponekada može biti korišten u medicinske svrhe, a onaj deo koji ne može biti korićen mora biti propisno zapakovan i specijalnim brodovima prebačen i položen na dno dubokih okeana, nenaseljena područja na polovima ili pak u nenaseljivim pustinjskim područjima. Operacija izgradnje novih postrojenja za obogaćivanje urana u Iranu počela je 2006. godine na području Fardu u blizini grada Qoma. Ovaj sajt ima dovoljno prostora za postavljanje oko 3.000 centrifuga za obogaćivanje urana potrebnog za rad nuklearnih elektrana. Sa druge strane, zbog činjenice da se istraživački reaktor u Teheranu nalazi na kraju svog radnog veka, te s obzirom na svakodnevno povećanje potrebe Irana za raznim vrstama industrijskih radeo-izotopa i radeo-farmakoloških proizvoda, u gradu Handabu, sjeverozapadno od Araka, projektovan je i izgrađen istraživački reaktor na tešku vodu jačine 40 megavata. S obzirom na veliku potrebu ovog reaktora za teškom vodom prilikom puštanja u pogon, u Araku je, istovremeno sa gradnjom reaktora, izgrađen kompleks za proizvodnju teške vode. Reaktori na tešku vodu nemaju potrebu za obogaćenim uranom, jer kao gorivo koriste oksid iz prirodnog urana. Ovaj proces odstranjuje potrebu za obogaćenim uranom. Projektovanje ovog reaktora i priprema proizvodnje teške vode su bili veoma komplikovani procesi koje su u potpunosti realizovali domaći stručnjaci. Svi ovi uspesi su ostvareni u trenutku kada je u oktobru 2006. godine reformistička Vlada suspendovala sve aktivnosti u postrojenju Natanz u kojem je bilo aktivno samo deset centrifuga. Skladno Pariškom sporazumu potpisanom u Briselu, 2004. godine je zaustavljen rad fabrike za proizvodnju delova za nuklearna postrojenja. Dakle, postojeći uspesi su ostvareni uprkos svim tim pritiscima.

4.Nuklearne sirovine u Srbiji

Istraživanja nuklearnih sirovina u Srbiji vršena su u drugoj polovini XX veka, sve do donošenja Zakona o zabrani izgradnje nuklearnih elektrana. Otkriveno je više radeoktivnih anomalija, pojava minelarizacije i rudnih pojava urana i torijuma. Indikacije i radeoktivne anomalije utvrđene sun a širokim prostorima, od kojih su najznačajnije na Bukulji, (Paun stena, Preturica, Belanovica), Ceru (Iverak) in a Staroj Planini (Mezdreja, Gabrovnica, Miovska reka). U Srbiji danas nema aktivnih rudnika urana, niti instalisanih prerađivačkih kapaciteta a reserve u pojedinačnim ležištima nisu overavane od strane nadležnih republičkih komisija.

9

LEŽIŠTE Rude,tona

BRude, tona

C1Rude, tona

B+ C1

U3O8 U3O8 U3O8

PPM T PPM T PPM T

Gabrovnica 69.000 348 24 54.000 288 16 123.000 322 40Mezdreja 235.000 425 100 520.000 311 162 766.000 346 262Srneći do 115.000 386 44 115.000 385 44Iverak 690.000 300 207 690.000 300 207Kamenac,Preturica,SrednjeBrdo

43.000 750 32 110.000 280 30 163.000 420 62

Ukupno 347.000 156 1.489.000 459 1.836.000 615Indetifikovane vanbilansne rezerve urana Srbije

LEŽIŠTERude,tona

C2Rude, tona

D1Rude, tona

D2

U3O8 U3O8 U3O8

PPM T PPM T PPM T

Gabrovnica 39.000 388 12 700.000 325 228Mezdreja 270.000 273 79 900.000 350 315Srneći do 140.000 400 56 1.470.000 400 588Iverak 770.000 200 154 2.400.000 250 600Kamenac,Preturica,SrednjeBrdo

Paun Stena

Cigankulj

Dojknici

832.000

3.366.000

962.000

1.800.000

590

330

690

640

490

1.110

665

1.150

120.000

2.000.000

400

600

55

1.200Ukupno 8.149.000 3.716 7.590.000 2.986 2.000.000 500

Potencijalne reserve urana Srbije

10

5. Nuklearni otpad (radeoaktivni otpad)

Radeoaktivni otpad (kratica: RAO) je otpad koji nije predviđen za dalje korišćenje, a sadrži radeoaktivne izotope takvih aktivnosti koje premašuju granične vrednosti propisane pripadajućom zakonskom regulativom. Zajednička osobina radeoaktivnim izotopima je jonizirajuće zračenje. Radeoaktivni izotopi su određeni regulativom kojom se uzimaju u obzir sljedeći parametri: specifična aktivnost beta i gama zraka (Asp, s/γ), specifična aktivnost alfa zraka (Asp, α), površinska aktivnost beta i gama zraka (Asp, s/γ) i površinska aktivnost alfa zraka (Asp, α). Prema našoj regulativi, radeoaktivnim se otpadom smatraju oni materijali kod kojih je premašena jedna od sljedećih vrijednosti:

Asp, s/γ ≥ 1 x 108 Bq/m3, Asp, α ≥ 1 x 107 Bq/m3, Asp, s/γ ≥ 5 x 103 Bq/m2, Asp, α ≥ 5 x 102 Bq/m2.

Radeoaktivni materijali koji se koriste u različitim primenama postaju, nakon nekog vremena, delimično ili potpuno neupotrebljivi, ali često i dalje zadrže veliki deo radeoaktivnosti koju su imali (ili stekli) za vrijeme upotrebe (npr. istrošeni izvori zračenja ili iskorišteno nuklearno gorivo). Ako ih se ne može (ili ne isplati) preraditi za ponovnu ili dalju upotrebu, dobija se radeoaktivni otpad. Njegova će se radeoaktivnost s vremenom smanjivati, te može postati neznatnom već za nekoliko dana ili meseci, ali (ovisno o vrsti aktivnih atoma koje sadrži) otpad može ostati opasno radeoaktivan još mnogo godina (pa i mnogo hiljada godina). Osim toga, u procesu korišćenja radeoaktivnih materijala (uključujući i njihovo dobijanje, obradu, čuvanje, prevoz i eventualnu preradu) mogu postati radeoaktivnima i mnogi obični materijali (npr. ambalaža ili procesne tečnosti) i predmeti (posude, oprema ili odeća) koji s njima dolaze u dodir ili su u njihovoj blizini. Uzrok tomu najčešće je fizički prenos radeoaktivnih atoma, koji se uvijek ne može spriečiti ili barem dovoljno ograničiti, a u nekim procesima (npr. u nuklearnom reaktoru) može radeoaktivnost u okolnim materijalima biti i inducirana zračenjem. Takvi "obični" predmeti koji su postali radeoaktivni u procesu korišćenja izvorno radeoaktivnih materijala, čine danas u svetu po obimu najveći deo radeoaktivnog otpada.  To nije najvažniji i najopasniji deo radeoaktivnog otpada. Ono što je zapravo privuklo pozornost najšire javnosti jeste relativno mala količina vrlo opasnog i visokoaktivnog otpada koji nastaje u reaktorima nuklearnih elektrana. Visokoaktivni otpad sadrži više od 90% njegove radeoaktivnosti. 

11

Radeoaktivnost radeoaktivnog otpada

Veća nuklearna elektrana (od 1 000 MW) obično troši oko 100 tona nuklearnog goriva (obogaćenog urana) svake 3 godine. U radeoaktivni otpad, zapravo, treba ubrojiti i jalovinu iskorišćene uranove rude, koja svojom količinom znatno nadmašuje sve ostale radeoaktivne materijale koji se koriste u nuklearnoj industriji. No, ona je vrlo male aktivnosti i može se odlagati na mestu nastanka, odnosno u rudnike, bez prethodne obrade. Međutim, u nuklearnom gorivnom ciklusu stvara se u gorivu velika količina veštčkih radionuklida (od kojih je većina mnogo aktivnija od urana), tako da mu je radeoaktivnost u normalnom pogonu reaktora (odnosno u trenutku vađenja iz nuklearnog reaktora) oko milijardu puta veća nego pre ulaska u reaktor (oko 1021 Bq za promatranih 100 tona). Upravo ti veštački proizvedeni radionuklidi u iskorištenom nuklearnom gorivu najveći su deo radioaktivnog otpada koji nastaje u svim civilnim delatnostima u svetu. Njihova radeoaktivnost mnogostruko je veća nego svih ostalih prirodnih i veštačkih radeoaktivnih materijala koji se u tim djelatnostima uopće koriste. Ukupna umjetna radioaktivnost, sadržana u reaktorima svih nuklearnih elektrana na Zemlji potkraj 20. stoleća, iznosi oko 1023 Bq. To je oko 10 puta više od prirodne radeoaktivnosti svih okeana, odnosno oko 100 puta manje od procijenjene radeoaktivnosti cijele Zemljine kore. Na sreću, od trenutka vađenja nuklearnog goriva iz reaktora (ili prestanka rada reaktora), radeoaktivnost mu se umanji nekoliko puta već prvoga dana, te više od 100 puta u prvoj godini, i još oko 20 puta u sedećih sto godina. Zato s globalnoekološkog gledišta ukupna radeoaktivnost svih današnjih nuklearnih elektrana ipak nije znatna: samo nekoliko godina nakon njihovog zatvaranja bila bi ona tek mali postotak prirodne radiaktivnosti okeana, a u odnosu na radeoaktivnost kontinentalnih ploča bila bi posve zanemariva

Predobrada radeoaktivnog otpada 

Predobrada radeoaktivnog otpada početni je korak koji se sastoji od sakupljanja i razvrstavanja otpada, te dekontaminacije i manjeg hemijskog prilagođavanja, a može uključivati i vreme privremenog skladištenja. Osobito je važna jer je u pravilu upravo tada najbolja prilika za moguće izdvajanje materijala za recikliranje, kao i otpada koji nije potrebno smatrati radioaktivnim. Osim toga, poželjno je i razvrstati radioaktivni otpad primereno kasnijim mogućnostima odlaganja (npr. za površinsko ili za duboko odlaganje).

Obrada radeoaktivnog otpada 

Obrada radioaktivnog otpada sastoji se od operacija kojima je svrha povećati sigurnost ili ekonomičnost pohranjivanja otpada promenom njegovog svojstva. Temeljni koncepti obrade su smanjivanje obima otpada, uklanjanje radionuklida i promena sastava otpada. Tipične operacije kojima se to postiže uključuju: spaljivanje gorivog otpada ili  smanjivanje zapremine otpada; isparavanje ili propuštanje tekućeg otpada kroz filtere, izdvajanje hemijskih sastojaka npr. precipitacijom ili flokulacijom (promjena sastava). Za dekontaminaciju tekućeg otpada

12

često treba kombinovati nekoliko spomenutih postupaka, a u procesu može nastati sekundarni otpad (filteri,mulj itd).

Odlaganje radeoaktivnog otpada 

Odlaganje je konačno smeštanje otpada u odlagalište, bez namere da se iz njega ikada vadi i bez nužnog oslanjanja na dugoročno nadgledanje i održavanje odlagališta. Uz prethodnu obradu i kondicioniranje, sastav prirodnih i izgrađenih višestrukih barijera oko otpada u odlagalištu pruža garnciju da će se bilo kakvo ispuštanje radiaktivnosti u okolinu odvijati prihvatljivom sporošću. Ima barijera koje osiguravaju potpunu izolaciju otpada u nekom vremenskom razdoblju, poput metalnih posuda, kao i takvih koje usporavaju prodor radioaktivnosti u okolinu, poput materijala kojim se zatvara odlagalište ili stiene u kojoj je izgrađeno. Odlagališta se mogu nalaziti na površini ili na različitim dubinama ispod zemlje, a posebni skup čine duboka odlagališta u geološki stabilnim i nepropusnim slojevima, namenjena visokoaktivnom otpadu (kakvih za sada još nema u redovnom pogonu). Bitno se, međutim, razlikuje pojam skladištenja, koji označava privremeno čuvanje radeoaktivnog otpada (pri čemu je osigurana zaštita okoline), kako bi se npr. olakšala obrada, kondicioniranje i odlaganje otpada kada mu se umanji aktivnost. Iako se za najveći deo radioaktivnog otpada planira izoliranje u odlagalištu ili barem odležavanje u skladištu, neki otpadni radioaktivni gasovi i tečnosti mogu se i odmah kontrolisano ispuštati u okolinu (unutar dopuštenih granica radioaktivnosti), što se takođe smatra postupkom odlaganja.

13

ZAKLJUČAK

14