Czy magazynowanie wysoko wypalonego paliwa jest bezpieczne?
Głębokie składowiska geologicznie są obecnie najczęściej stosowanym rozwiązaniem w zakresie długoterminowego składowania zużytego paliwa jądrowego. Bezpieczeństwo tych podziemnych składowisk, w których wykorzystuje się naturalne formacje geologiczne i sztuczne bariery do odizolowania odpadów promieniotwórczych, poddawane jest analizom ilościowym przy pomocy obliczeń wydajności. W ramach projektu FIRST-NUCLIDES (Fast / instant release of safety relevant radionuclides from spent nuclear fuel), finansowanego ze środków UE, naukowcy starali się dowiedzieć, co dzieje się, gdy takie bariery zawodzą. Zespół koncentrował się na wysoko wypalonym paliwie opartym na tlenku uranu z reaktorów ciśnieniowych i wrzących. Wypalenie udało się w ostatnich latach zwiększyć, dzięki czemu elektrownie jądrowe mogą uzyskiwać większą ilości energii z paliwa, zanim konieczna będzie jego wymiana. Wyższe wartości wypalenia powodują jednak, że zużyte paliwo ma wyższą temperaturę i radioaktywność, co ma istotne znaczenie przy projektowaniu instalacji magazynującej. Odpady te stałyby się źródłem dużych ilości radionuklidów, gdyby doszło do rozszczelnienia zbiornika. Część uwalnianych radionuklidów charakteryzuje się wysoką rozpuszczalnością w wodach gruntowych, a inne są zatrzymywane tylko w bardzo niewielkim stopniu podczas przedostawania się do biosfery. Aby przeprowadzić analizę bezpieczeństwa, uczeni muszą obliczyć ilość uwalnianych radionuklidów. W ramach projektu FIRST-NUCLIDES naukowcy zgromadzili kluczowe dane wyjściowe przy pomocy badań eksperymentalnych i modelowania. Rezultaty dotyczą między innymi rozmieszczenia produktów rozszczepiania, uwalniania gazowych produktów rozszczepiania po pęknięciu zużytych prętów paliwowych oraz uwalniania produktów niegazowych ze zużytego paliwa w przypadku kontaktu z wodą. W utworzonej bazie danych znalazły się wartości jodu, chloru, węgla i selenu w przypadku mało znanej "frakcji natychmiastowego uwalniania". Wszystkie te pierwiastki często tworzą związki anionowe, trudne do zatrzymania dla barier w składowiskach. Zgromadzone dane i wiedza powinny przyczynić się do stworzenia bardziej wiarygodnych prognoz dotyczących natychmiastowego uwalniania produktów rozszczepiania i aktywacji zużytego paliwa z tlenku uranu. Projekt FIRST-NUCLIDES pozwolił w szczególności na dokładniejsze poznanie procesów rozpuszczania, co jest istotne dla atestacji składowisk mających rozpocząć działanie do roku 2025.
Słowa kluczowe
Wysoko wypalone paliwo, składowiska geologiczne, energetyka jądrowa, tlenek uranu, radionuklidy
