Αυτή η ανάρτηση ιστολογίου εξηγεί γιατί η τεχνολογία απολύμανσης θεωρείται το πιο κρίσιμο βήμα στη διαδικασία παροπλισμού παλαιών πυρηνικών σταθμών. Εξετάζει τις αρχές της απομάκρυνσης της ακτινοβολίας και τις τεχνικές προκλήσεις που εμπλέκονται, περιγράφοντας τις βασικές προϋποθέσεις για τον ασφαλή παροπλισμό.
Στις 19 Ιουνίου 2017, η Μονάδα 1 του Πυρηνικού Σταθμού Κόρι στη Νότια Κορέα έπαυσε οριστικά να λειτουργεί. Λειτουργώντας για 40 χρόνια, η Μονάδα 1 του Γκόρι αντιμετώπισε πολλά περιστατικά, συμπεριλαμβανομένης μιας πλήρους διακοπής ρεύματος τον Φεβρουάριο του 2012. Αυτές οι περιπτώσεις χρησίμευσαν ως βασικά στοιχεία που υποστηρίζουν το επιχείρημα για το κλείσιμο και τον παροπλισμό παλαιών πυρηνικών σταθμών. Με τη διακοπή των εργασιών, η Μονάδα 1 του Γκόρι εισέρχεται τώρα στη διαδικασία παροπλισμού, η οποία θα διαρκέσει τουλάχιστον 30 χρόνια μέχρι να αποκατασταθεί ο χώρος. Ο παροπλισμός πυρηνικών σταθμών αναφέρεται στη διαδικασία ασφαλούς και οικονομικής διαχείρισης διαφόρων τύπων πυρηνικών εγκαταστάσεων που έχουν φτάσει στο τέλος της λειτουργικής τους ζωής. Επειδή η εργασία πρέπει να εκτελείται υπό συνθήκες έκθεσης σε ακτινοβολία, ο πυρηνικός παροπλισμός απαιτεί τεχνολογία που ενσωματώνει πολλαπλούς κλάδους όπως η χημεία, η ακτινοβολική μηχανική και η μηχανολογία. Αυτή η ανάρτηση ιστολογίου στοχεύει να εξηγήσει τις στρατηγικές και τις διαδικασίες του πυρηνικού παροπλισμού, καθώς και το μέλλον της τεχνολογίας πυρηνικού παροπλισμού.
Οι στρατηγικές παροπλισμού πυρηνικών σταθμών καθορίζονται με βάση περιφερειακές τεχνικές και πολιτικές μεταβλητές. Κατηγοριοποιούνται γενικά σε άμεση αποσυναρμολόγηση και αναβολή αποσυναρμολόγησης, με βάση την περίοδο αναμονής πριν από την έναρξη του παροπλισμού. Η άμεση αποσυναρμολόγηση περιλαμβάνει την αναμονή έως ότου τα επίπεδα ακτινοβολίας στα κτίρια και τον χώρο πέσουν κάτω από ένα ορισμένο όριο πριν από την έναρξη της αποσυναρμολόγησης. Αυτή η στρατηγική επιτρέπει την αποσυναρμολόγηση εντός σχετικά σύντομης περιόδου περίπου 15 ετών και διευκολύνει την αποκατάσταση του περιβάλλοντος στη συνέχεια. Ωστόσο, επικρίνεται για τον υψηλό κίνδυνο έκθεσης σε ακτινοβολία, καθώς οι εργασίες πρέπει να συνεχιστούν όσο παραμένει κάποια ραδιενέργεια, και για την παραγωγή μεγάλων ποσοτήτων ραδιενεργών αποβλήτων. Αντίθετα, η αναβολή αποσυναρμολόγησης περιλαμβάνει την αναμονή έως ότου τα ραδιενεργά υλικά αποσυντεθούν φυσικά πριν από την έναρξη της αποσυναρμολόγησης. Η διαχείριση της εγκατάστασης εν αναμονή της αποσύνθεσης ραδιενεργού υλικού απαιτεί περίπου 60 χρόνια, ενώ η σφράγιση της εγκατάστασης με δομές από σκυρόδεμα απαιτεί πάνω από 100 χρόνια. Αν και η μακροπρόθεσμη διαδικασία απολύμανσης μειώνει τους κινδύνους έκθεσης σε ακτινοβολία και την παραγωγή αποβλήτων, έχει περιορισμούς: υψηλό συνεχές κόστος διαχείρισης και δυσκολίες στην αποκατάσταση του περιβάλλοντος μετά τον παροπλισμό και την επαναχρησιμοποίηση του χώρου.
Ο παροπλισμός ενός πυρηνικού σταθμού περιλαμβάνει έξι στάδια: διακοπή λειτουργίας, προετοιμασία για παροπλισμό, απολύμανση, αποσυναρμολόγηση, διάθεση αποβλήτων και περιβαλλοντική αποκατάσταση. Οι βασικές διαδικασίες είναι η απολύμανση και η αποσυναρμολόγηση, οι οποίες απομακρύνουν την ακτινοβολία από το εσωτερικό του σταθμού. Η απολύμανση είναι μια τεχνολογία που απομακρύνει επιλεκτικά μόνο τα μέρη που έχουν μολυνθεί από την ακτινοβολία. Η ποσότητα των ραδιενεργών αποβλήτων μπορεί να μειωθεί ανάλογα με την τεχνολογία απολύμανσης που εφαρμόζεται. Οι βασικοί στόχοι απολύμανσης περιλαμβάνουν τους παλαιωμένους αγωγούς νερού ψύξης και τη λεπτή, σκληρή μεμβράνη οξειδίου, πάχους αρκετών μικρομέτρων (μm), που σχηματίζεται στην επιφάνεια του χρησιμοποιημένου πυρηνικού καυσίμου. Αυτή η μεμβράνη οξειδίου περιέχει διάφορους ρύπους, συμπεριλαμβανομένου του ραδιενεργού κοβαλτίου που διαρρέει από το πυρηνικό καύσιμο. Για την απομάκρυνση αυτού του υλικού, το οποίο είναι δύσκολο να αφαιρεθεί άμεσα από ανθρώπους ή μηχανές, έχουν αναπτυχθεί αρκετές τεχνολογίες απολύμανσης. Αντιπροσωπευτικές μέθοδοι περιλαμβάνουν την εναλλαγή έγχυσης διαλυμάτων που περιέχουν αναγωγικά και οξειδωτικά μέσα για τον καθαρισμό δοχείων και σωληνώσεων ή τον ψεκασμό νερού υψηλής πίεσης μέσα στην εγκατάσταση για την αφαίρεση επιφανειών. Βρίσκεται επίσης σε εξέλιξη έρευνα για την ενίσχυση της αποτελεσματικότητας της απολύμανσης χρησιμοποιώντας διαλύματα απολύμανσης σε μορφή αφρού, τα οποία έχουν μεγαλύτερη επιφάνεια από τα υγρά.
Ο παροπλισμός είναι η διαδικασία κοπής και αποσυναρμολόγησης ολόκληρης της εγκατάστασης μετά την απολύμανση. Το πιο δύσκολο αντικείμενο που πρέπει να χειριστεί κανείς σε αυτή τη διαδικασία είναι το αναλωμένο πυρηνικό καύσιμο. Οι αντιδραστήρες είναι δύσκολο να απολυμανθούν πλήρως και το ίδιο το πυρηνικό καύσιμο εκπέμπει ισχυρή ακτινοβολία, δημιουργώντας ένα περιβάλλον όπου οι ανθρώπινοι εργαζόμενοι δεν μπορούν να εκτελέσουν άμεσα εργασίες παροπλισμού. Επομένως, οι ρομποτικοί βραχίονες αντικαθιστούν τους ανθρώπινους εργαζόμενους κατά τον παροπλισμό. Οι εργαζόμενοι ανοίγουν το καπάκι του αντιδραστήρα, εισάγουν έναν ρομποτικό βραχίονα συνδεδεμένο με έναν γερανό και στη συνέχεια το σφραγίζουν. Ο ρομποτικός βραχίονας κόβει με ακρίβεια μόνο τα μολυσμένα τμήματα, τα τοποθετεί σε δοχεία και, αφού ολοκληρωθεί η εργασία, τα μεταφέρει σε μια εγκατάσταση επεξεργασίας ραδιενεργών αποβλήτων. Τα ρομπότ για τον παροπλισμό πυρηνικών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής πρέπει να λειτουργούν σταθερά υπό σκληρές συνθήκες, όπως η έκθεση σε ακτινοβολία, και επειδή χειρίζονται ραδιενεργά υλικά, οι δυνατότητες τηλεχειρισμού ακριβείας είναι απαραίτητες. Στην Κορέα, το Ινστιτούτο Έρευνας Ατομικής Ενέργειας της Κορέας (KAERI) αναπτύσσει ένα ρομπότ κοπής για τον παροπλισμό της Μονάδας 1 του Πυρηνικού Σταθμού Γκόρι, ενώ το Εθνικό Ινστιτούτο Επιστήμης και Τεχνολογίας του Ουλσάν (UNIST) έχει επίσης ανακοινώσει σχέδια για την ανάπτυξη ρομπότ πυρηνικού παροπλισμού. Αξίζει να σημειωθεί ότι το ρομπότ που αναπτύσσεται από την KAERI έχει σχεδιαστεί για να εκτελεί επιθεωρήσεις αντιδραστήρων κατά τη λειτουργία του σταθμού και, κατά τη φάση παροπλισμού, να είναι εξοπλισμένο με βραχίονες ικανούς για κοπή και συγκόλληση.
Η διάθεση των ραδιενεργών αποβλήτων που απομένουν μετά τον παροπλισμό αποτελεί μια άλλη κρίσιμη πρόκληση. Τα ραδιενεργά απόβλητα ταξινομούνται ως χαμηλής ή υψηλής ραδιενέργειας με βάση τη συγκέντρωση ραδιενέργειάς τους. Τα απόβλητα χαμηλής ραδιενέργειας μπορούν να συμπιεστούν, να στερεοποιηθούν σε τσιμέντο και να ταφούν αρκετά μέτρα κάτω από το έδαφος. Το πρόβλημα, ωστόσο, έγκειται στα απόβλητα υψηλής ραδιενέργειας. Τα περισσότερα απόβλητα υψηλής ραδιενέργειας αποτελούνται από υαλοποιημένα στερεά απόβλητα που παράγονται κατά την επανεπεξεργασία αναλωμένων καυσίμων. Η τεχνολογία για την πλήρη διάθεσή τους δεν έχει ακόμη αναπτυχθεί. Η πιο ρεαλιστική μέθοδος περιλαμβάνει την ταφή των αποβλήτων σε βαθιούς γεωλογικούς σχηματισμούς τουλάχιστον 300 μέτρα κάτω από το έδαφος και την εγκατάσταση τσιμεντένιων τοίχων για την παρεμπόδιση της διαρροής ακτινοβολίας. Ωστόσο, ούτε αυτό θεωρείται ακόμη ολοκληρωμένη λύση λόγω ζητημάτων όπως τα ανεπαρκή κριτήρια για την επιλογή των χώρων απόρριψης.
Τα ραδιενεργά απόβλητα δεν περιορίζονται σε στερεά. Όπως φάνηκε στο πυρηνικό ατύχημα της Φουκουσίμα, μπορούν επίσης να παραχθούν μεγάλοι όγκοι μολυσμένου νερού που περιέχουν ραδιενεργά υλικά. Στη Φουκουσίμα, λειτουργούν εγκαταστάσεις καθαρισμού που διαχωρίζουν τις ραδιενεργές ουσίες περνώντας το μολυσμένο νερό μέσα από ζεόλιθο υψηλής απορρόφησης. Ωστόσο, αυτή η μέθοδος δεν απομακρύνει τις ραδιενεργές ουσίες. Αντίθετα, τις συσσωρεύει στα φίλτρα ή στις υδάτινες οδούς της εγκατάστασης, δημιουργώντας τελικά νέα ραδιενεργά απόβλητα. Το 2017, το Ινστιτούτο Έρευνας Ατομικής Ενέργειας της Κορέας ανέπτυξε μια τεχνολογία για τον καθαρισμό του ραδιενεργού μολυσμένου νερού χρησιμοποιώντας μικροοργανισμούς. Αυτή η τεχνολογία περιλαμβάνει την εισαγωγή μικροοργανισμών ανθεκτικών στην ακτινοβολία στο μολυσμένο νερό. Μέσω βιολογικών αντιδράσεων σουλφιδίωσης, μετατρέπει το ραδιενεργό καίσιο σε κρυσταλλική μορφή και το καθιζάνει. Θεωρείται μια φιλική προς το περιβάλλον τεχνολογία επειδή απομακρύνει αποτελεσματικά το καίσιο, το οποίο είναι γενικά δύσκολο να καθιζάνει, χωρίς να παράγει πρόσθετα απόβλητα.
Σύμφωνα με το Κέντρο Πυρηνικής Ασφάλειας και Πληροφοριών, η λειτουργική διάρκεια ζωής 12 κορεατικών πυρηνικών αντιδραστήρων, συμπεριλαμβανομένης της Μονάδας 1 του Γκόρι, έχει προγραμματιστεί να λήξει έως το 2030. Καθώς αυξάνεται ο αριθμός των παλαιών αντιδραστήρων, η ζήτηση και η αναγκαιότητα για τεχνολογία παροπλισμού πυρηνικών εγκαταστάσεων θα αυξηθεί σημαντικά. Όχι μόνο η Κορέα, αλλά και χώρες που εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από την πυρηνική ενέργεια, όπως η Γαλλία, το Ηνωμένο Βασίλειο και οι ΗΠΑ, αντιμετωπίζουν αυξανόμενα βάρη από τους παλαιούς αντιδραστήρες. Ωστόσο, σε αντίθεση με την Κορέα, όπου η θεσμική βάση δεν έχει ακόμη πλήρως εδραιωθεί, αυτές οι χώρες έχουν ήδη αναπτύξει πολιτικές και τεχνολογίες για τον παροπλισμό πυρηνικών εγκαταστάσεων. Αντιπροσωπευτικά μοντέλα περιλαμβάνουν την προσέγγιση υπό την ηγεσία της κυβέρνησης (Γαλλία, Ηνωμένο Βασίλειο), όπου η κυβέρνηση ηγείται των έργων παροπλισμού, και την προσέγγιση υπό την ηγεσία του ιδιωτικού τομέα (ΗΠΑ, Γερμανία), όπου ιδιωτικές εταιρείες ηγούνται του παροπλισμού, ενώ η κυβέρνηση χειρίζεται τη ρύθμιση, τη διαχείριση και την εποπτεία.
Η ανάπτυξη τεχνολογίας παροπλισμού πυρηνικών εγκαταστάσεων δεν είναι καθόλου απλή, καθώς απαιτεί πολύπλοκη ενσωμάτωση τεχνολογιών σε διάφορους τομείς και να προχωρά σταδιακά σε διάστημα δεκαετιών. Για τον ασφαλή παροπλισμό των παλαιών πυρηνικών σταθμών της Κορέας και, περαιτέρω, για τη συμβολή στην επίλυση της παγκόσμιας πρόκλησης του παροπλισμού πυρηνικών εγκαταστάσεων, η συνεχής ανάπτυξη και οι επενδύσεις σε αυτήν την τεχνολογία είναι απαραίτητες.
