Bezpieczeństwo geologicznego składowania odpadów
Przeprowadzono wiele badań i zgromadzono ważną wiedzę na temat złożonych interakcji między materiałami radioaktywnymi w postaci stało-ciekłej a naturalnymi wodami gruntowymi przedostającymi się do zbiornika ze zużytym paliwem. Mimo to wiele pytań wciąż pozostaje bez odpowiedzi. Na przykład: jak rezultaty doświadczeń laboratoryjnych można przełożyć na autentyczne środowisko składowania. Aby odpowiedzieć na dwa różne aspekty tego pytania, naukowcy zainicjowali finansowany przez UE projekt "Reducing uncertainty in performance prediction" (REDUPP). Zespół zbadał, w jaki sposób rezultaty względnie krótkofalowych eksperymentów dotyczących rozpadu można ekstrapolować na bardzo długie okresy procesu zachodzącego w składowisku. Przyjrzał się także skutkom pierwiastków śladowych występujących w naturalnych wodach gruntowych. Zużyte paliwo jądrowe składa się głównie tlenku uranu (UO2), który ma strukturę fluorytu. Badacze skoncentrowali się na seriach materiałów o podobnej fluorytowej strukturze, w tym na tlenku ceru i fluorku wapnia. Przeprowadzono rozległe doświadczenia laboratoryjne obejmujące rozpad przy użyciu fragmentarycznych lub sproszkowanych próbek, posiadających ostre krawędzie i defekty. Podczas rozpadu fragmenty stały się bardziej zaokrąglone. Jednym z celów projektu było określenie, w jaki sposób ta stopniowa zmiana powierzchni próbki wpływa na szybkość rozpadu. Poprzez połączenie wyników doświadczalnych z modelowaniem obliczeniowym, naukowcy z zespołu REDUPP opracowali model teoretyczny ukazujący, jak struktura powierzchni stałej wchodzi w interakcję z wodą podczas rozpadu zużytego paliwa jądrowego w wodach gruntowych. Efekt obecności pierwiastków śladowych zbadano przy użyciu autentycznej wody gruntowej w doświadczeniach dotyczących rozpadu z udziałem UO2. W poprzednich doświadczeniach stosowano syntetyczną wodę gruntową o innym składzie chemicznym niż woda naturalna. Brak wszystkich pierwiastków chemicznych, które występują w wodzie naturalnej, był przyczyną zauważalnych niepewności w poprzednich próbach modelowania, które należało zminimalizować. Ekstremalnie niska rozpuszczalność niektórych materiałów wymagała starannych i precyzyjnych analiz roztworów. Dane analityczne o wysokiej swoistości uzyskano metodą wysokorozdzielczej spektrometrii mas z jonizacją w plazmie indukcyjnie sprzężonej. Kolejnym wynikiem projektu REDUPP była poprawa baz danych dotyczących rozpadu zużytego paliwa. Rezultaty projektu REDUPP budzą zainteresowanie zarówno instytutów badawczych z całego świata, jak i podmiotów działających w branży gospodarowania odpadami jądrowymi. Oczekuje się, że tego typu partnerstwa będą miały znaczący wpływ nie tylko na fundamentalną kwestię tego, jak stała struktura powierzchni wpływa na rozpad, ale także na zminimalizowanie niepewności w ocenach bezpieczeństwa składowania odpadów.
Słowa kluczowe
Geologiczne składowanie odpadów, zużyte paliwo jądrowe, procesy rozpadu, składowiska podziemne, wody gruntowe
