Chemické problémy ukládání radioaktivních odpadů

1. Chemické problémy ukládání radioaktivních odpadů Vokál, Ústav jaderného výzkum Řež a.s. CHEMRAO 8. Červen 2004 Řež

2. Základní bariéry hlubinného úložiště

3. Fyzikální vlastnosti bariér • Naprostá nepropustnost pro vodu po určitou dobu vysoké aktivity beta zářičů (1000 až 1 000 000 let) (kovový kanister) • Mechanické vlastnosti bariér, tj. schopnost odolávat hydrostatickému tlaku a tlaku ostatních bariér , například vzniklých botnáním bentonitu (kovový kanistr) • Nízká propustnost pro vodu (bentonit, hostitelské prostředí) • Schopnost utěsnit vzniklé pukliny (bentonit) • Plasticita (bentonit)

4. Chemické vlastnosti bariér • Nízký redox potenciál udržující: (horninové prostředí, bentonit, ocelový kanistr) • Pomalou degradaci kovových bariér • Nízkou rozpustnost matric odpadů (zejména VJP) • Nízkou rozpustnost uvolněných radionuklidů • Příznivé pH udržující: (bentonit – CaCO3) • Vysokou sorpci většiny radionuklidů • Nízkou rozpustnost většiny radionuklidů • Vysoký obsah látek schopných sorbovat radionuklidy (např. montmorillonit obsažený v bentonitu) • Nízký obsah agresivních či radionuklidy mobilizujících složek podzemní vody (hostitelské prostředí, bentonit) například: • Chloridy • Sírany • Uhličitany

5. Výzkum metodik hodnocení bariér (ÚJV&FJFI, ČVUT&VŠCHT) • Výzkum koroze kovového kanistru v prostředí hlubinného úložiště • Výzkum migrace radionuklidů v prostředí úložiště • (Výzkum uvolňování radionuklidů z matrice VJP a VAO) • Modelování procesů probíhajících v úložišti po dobu statisíců let

6. Výzkum koroze kanistru • Výzkum metodik koroze v anaerobním prostředí úložiště • Elektrochemické metody • Měření vývoje vodíku • Hmotnostní úbytek • Identifikace korozních produktů • Systematický výzkum vlivu prostředí na korozi a koroze na změnu prostředí • Záření • Teploty • Složek podzemní vody

7. Výzkum migrace radionuklidů • Výzkum metodik hodnocení migrace v bentonitu (ÚJV, FJFI, VŠCHT) • Sorpce • Difúze • Modelování • Systematický výzkum migrace radionuklidů na bariérách úložišť • 1. Etapa: T, Cs, Sr, Eu, I, Tc • 2. Etapa: U, Ni, Nb, C • 3. Etapa: Pu, Am, Np

8. Výzkum uvolňování radionuklidů z matrice VJP a VAO • Výzkum metodik • Příprava modelu paliva dopovaného radionuklidy, a matrice VAO (sklo, syntetická hornina) • Metodiky stanovení rychlosti uvolňování radionuklidů bez kontaktu a v kontaktu s bentonitem • Systematický výzkum vlivu • Složek podzemní vody • Typu a zhutnění bentonitu • Vlivu korozních produktů • Dávkové rychlosti záření

9. Modelování procesů • Zahájen vývoj modelů a výpočetních kódů • zdrojového členu (FJFI) (MIVCYL) • Zakoupeny komerční kódy (PAGODA, AMBER, GOLDSIM) • Srovnány výsledky kódů MIVCYL, PAGODA, GOLDSIM • Systematický výzkum • Procesních kódů (FJFI) • Robustních kompartmentových kódů (AMBER a GoldSim) pro různé scénáře • Propojovat procesní a kompartmentové kódy • Výpočet kritičnosti možných stavů HÚ

10. Příklady výpočtů s kódem GoldSim

11. Mezinárodní spolupráce • Integrovaný projekt 6. RP EU NF-PRO: Understanding and physical and numerical modelling of the key processes in the near field and their coupling for different host rocks and repository strategies • Projekt RED-IMPACT: Impact of Partioning, Transmutation and Waste Reduction Technologies on the Final Nuclear Waste Disposal • Příprava experimentů v podzemní laboratoři Grimsel ve Švýcarsku v rámci VI. mezinárodního programu prací v této laboratoři

12. Projekt „Výzkum bariér úložišť“ dotovaný MPO&SÚRAO (2004-2008) • Cíl projektu: Vytvořit technologické, experimentální a výzkumné zázemí pro přípravu bezpečného hlubinného úložiště • Dílčí etapy projektu • E 01: Výzkum nových postupů a metod hodnocení bariér • E 02: Laboratorní výzkum chování bariér v geologickém prostředí • E 03: Kvantifikace degradačních produktů bariér • E 04: Implementace matematických modelů a výpočetních kódů • E 05: Komplexní výzkum – příprava fyzikálních modelů (včetně experimentů v podzemní laboratoři a experimentů in-situ) • E 06: Příprava metodiky celkového posouzení vlivu úložišť RAO na člověka a životní prostředí

13. Způsob řešení • Využít znalosti a přístrojové vybavení odborníků ze specializovaných institucí pro řešení dílčích problémů • Řešit dílčí problémy formou diplomových a doktorandských prací na vysokých školách (s finančním příspěvkem ÚJV) • Pořádat česko-slovenské semináře s cílem vytvoření odborné platformy pro kritickou diskuzi dílčích problémů i postupů řešení přípravy úložiště na úrovní současných znalostí ve světě • Pořádat semináře se zahraniční účastí