Přírodní analogy jako příspěvek k bezpečnému ukládání radioaktivních odpadů

Ve dnech 23. – 26. května 2017 se sešly v areálu ÚJV Řež, a. s., téměř čtyři desítky specialistů ze tří kontinentů na workshopu Pracovní skupiny pro přírodní analogy (Natural Analogue Working Group; www.natural-analogues.com) NAWG-15. Jeho program byl zaměřen na význam přírodních analogů (natural analogues, NA) při prokazování bezpečnosti hlubinného úložiště radioaktivních odpadů.

Setkání organizovala za společnost ÚJV Řež Václava Havlová z divize Chemie palivového cyklu a nakládání s odpady, dále spolupracovali Russell Alexander, předseda platformy Natural Analogue Working Group (NAWG), a státní organizace Správa úložišť radioaktivních odpadů (SÚRAO). Workshop doplnila návštěva v podzemní laboratoři Bukov v bývalém uranovém dole Rožná, která vzniká z popudu SÚRAO jako jedinečné pracoviště, bude zde možné v hloubce cca 500 m pod povrchem simulovat procesy, jež mohou probíhat v hlubinném úložišti (PVP Bukov).

Proč právě přírodní analogy

Jak zaznělo na workshopu hned v úvodu, využití analogií je dobře zavedený postup v mnoha oblastech lidského myšlení a činnosti, například ve filozofii, biologii, lingvistice a právu. Studium analogií znamená výzkum přírodních, antropogenních, archeologických nebo průmyslových systémů, které vykazují určité podobné rysy se systémem úložiště radioaktivního odpadu a jeho okolím. O koncepci vývoje programu hlubinného úložiště v ČR hovořila ve svém vystoupení Mgr. Nikol Novotná, vedoucí oddělení komunikace s veřejností SÚRAO. Svoje zkušenosti s využitím přírodních analogů při hodnocení bezpečnosti hlubinného úložiště shrnuli v Řeži zástupci Finska, Velké Británie a Německa. Výsledky zkoumání přírodních analogů a jejich využití prezentovali i zástupci Nizozemí, Čínské lidové republiky, Japonska, Korejské republiky nebo Kanady. O významu analogů pro program vývoje hlubinného úložiště v ČR hovořili i specialisté z ÚJV Řež a České geologické společnosti (ČGS).

Bezpečnost jako hlavní kritérium hlubinného ukládání

Průzkumy hovoří o tom, že veřejnost bude hlubinné úložiště, jako řešení ukládání vyhořelého jaderného paliva, akceptovat pouze tehdy, pokud je jeho bezpečnost na dostatečné úrovni a kvalifikovaně dokázána pro dostatečně dlouhé časové období. Na odbornících, kteří se podílejí na jeho přípravě, tedy leží obrovská zodpovědnost za to, aby věrohodnost, životnost a trvanlivost všech použitých postupů, řešení a materiálů pro výstavbu postačovala k zajištění spolehlivého fungování jednotlivých bezpečnostních bariér úložiště po dobu nejméně milionu let. Přírodní analogy přispívají k tomuto procesu nezaměnitelnou rolí sledováním procesů v dlouhých časových intervalech (např. migrace uranu v jílových sedimentech ve slavném analogu Cigar Lake, jediný přírodní jaderný reaktor Oklo, nálezy kovových materiálů uchovaných v jílech apod.)

Analogy řeší problém dlouhých časových horizontů

Jak zdůraznila řada vystupujících na workshopu v Řeži, tento problém řeší odborníci už více než čtyři desítky let, a to studiem analogů přírodních, archeologických nebo industriálních systémů, které mají definovatelnou podobnost s hlubinným úložištěm a jeho okolním prostředím. Žádný přírodní systém však není ve všech aspektech přesně stejný jako úložiště, a proto tedy neexistuje ani žádný kompletní analog. Výhodou přírodních analogů před krátkodobými laboratorními experimenty je skutečnost, že umožňují studovat úložišti podobný systém v geologickém časovém měřítku, které odpovídá potřebné době funkčnosti hlubinného úložiště. Nevýhodou je naproti tomu skutečnost, že u analogů známe jen poměrně nepřesně podmínky jejich vzniku a hraniční podmínky jejich vývoje.

Závěry workshopu

Účastníci se shodli na tom, že studium přírodních analogů přispívá k našemu pochopení dlouhodobého chování úložiště, poskytuje argumenty pro hodnocení bezpečnosti, data pro různé modely a v neposlední řadě pomáhá při informování veřejnosti. Jak zdůraznil ve svém vystoupení například Simon Norris (RWM, UK), přírodní analogy mohou zvýšit důvěru v hodnocení bezpečnosti hlubinných úložišť tím, že identifikují mechanismy nebo procesy, které mohou být relevantní pro hlubinné úložiště a jeho vývoj. 

Analogy dále poskytují pochopení vlivu procesů, které se mohou vyskytovat v dlouhých (geologických) časových periodách, ale které nelze snadno prozkoumat v laboratorních podmínkách nebo v rozsahu laboratorních experimentů. Analogy mohou být dále použity pro testování modelových předpovědí nebo extrapolací z laboratorních experimentů, s ohledem na chování hostitelské horniny úložiště a konstrukčních materiálů bariér v dlouhých časových intervalech. A konečně poskytují excelentní příležitost pro rozvoj mezinárodní mezioborové spolupráce. 

Info: Výzkum přírodních analogů a Česká republika

U nás bylo zahájeno studium přírodních analogů jako součást programu vývoje hlubinného úložiště v 90. letech 20. století., kdy byl ve spolupráci s německou organizací GRS zahájen výzkum na lokalitě lokalita Ruprechtov u Karlových Varů. V horninách, které vznikly zjílovatěním sopečných tufů z vulkánu Doupovských hor, se zde vyskytují vložky sedimentů s vysokým obsahem organických látek a zvýšeným obsahem uranu. Zde byla i v rámci mezinárodních programů studována migrace uranu v horninách podobných předpokládaným nadložním horninám úložiště. Kromě migrace uranu v různých hydrogeologických a geochemických podmínkách byl studován rovněž mechanizmus transportu, vliv koloidů, mikroorganizmů a podmínky vzniku různých minerálních fází. Tento projekt trval do roku 2013 (www.surao.cz/brozury).