Ez a blogbejegyzés elmagyarázza, miért tartják a dekontaminációs technológiát az elöregedő atomerőművek leszerelési folyamatának legfontosabb lépésének. Megvizsgálja a sugárzás eltávolításának elveit és a kapcsolódó technikai kihívásokat, felvázolva a biztonságos leszerelés alapvető feltételeit.
2017. június 19-én a dél-koreai Kori Atomerőmű 1. blokkja végleg leállította működését. A 40 évig működő Gori 1. blokk több incidenst is átélt, köztük egy teljes áramszünetet 2012 februárjában. Ezek az esetek kulcsfontosságú bizonyítékként szolgáltak az elöregedő atomerőművek bezárása és leszerelése mellett szóló érvek alátámasztására. A működés leállításával a Gori 1. blokk most megkezdi a leszerelési folyamatot, amely legalább 30 évig tart, amíg a telephelyet helyreállítják. Az atomerőművek leszerelése az üzemidőjük végére ért különféle típusú nukleáris létesítmények biztonságos és gazdaságos kezelésének folyamatát jelenti. Mivel a munkát sugárterheléssel járó körülmények között kell elvégezni, a nukleáris leszerelés olyan technológiát igényel, amely több tudományágat integrál, például a kémiát, a sugárzástechnikát és a gépészetet. Ez a blogbejegyzés célja, hogy bemutassa a nukleáris leszerelés stratégiáit és folyamatait, valamint a nukleáris leszerelési technológia jövőjét.
Az atomerőművek leszerelési stratégiáit regionális technikai és politikai változók alapján határozzák meg. Ezek nagy vonalakban azonnali leszerelésre és halasztott leszerelésre oszthatók, a leszerelés megkezdése előtti várakozási idő alapján. Az azonnali leszerelés azt jelenti, hogy meg kell várni, amíg az épületekben és a telephelyen a sugárzási szint egy bizonyos küszöbérték alá esik, mielőtt megkezdenék a leszerelést. Ez a stratégia lehetővé teszi a leszerelést viszonylag rövid időn belül, körülbelül 15 éven belül, és megkönnyíti az azt követő környezeti helyreállítást. Kritikával illeti azonban a sugárterhelés magas kockázata, mivel a munkálatokat addig kell folytatni, amíg némi radioaktivitás megmarad, valamint a nagy mennyiségű radioaktív hulladék keletkezése miatt. Ezzel szemben a halasztott leszerelés azt jelenti, hogy meg kell várni, amíg a radioaktív anyagok természetes módon lebomlanak, mielőtt megkezdenék a leszerelést. A létesítmény kezelése a radioaktív anyagok bomlására várva körülbelül 60 évet vesz igénybe, míg a létesítmény betonszerkezetekkel való lezárása több mint 100 évet vesz igénybe. Bár a hosszú távú dekontaminálási folyamat csökkenti a sugárterhelés kockázatát és a hulladékképződést, vannak korlátai: magas folyamatos kezelési költségek, valamint nehézségek a leszerelés utáni környezeti helyreállításban és a telephely újrafelhasználásában.
Az atomerőmű leszerelése hat szakaszból áll: leállítás, leszerelésre való felkészülés, dekontaminálás, szétszerelés, hulladékártalmatlanítás és környezeti helyreállítás. A fő folyamatok a dekontaminálás és a szétszerelés, amelyek során eltávolítják a sugárzást az erőmű belsejéből. A dekontaminálás egy olyan technológia, amely szelektíven csak a sugárzással szennyezett részeket távolítja el; a radioaktív hulladék mennyisége az alkalmazott dekontaminálási technológiától függően csökkenthető. A fő dekontaminálási célpontok közé tartoznak az elöregedett hűtővíz-vezetékek és a kiégett nukleáris fűtőelemek felületén képződő vékony, kemény, több mikrométer (μm) vastag oxidfilm. Ez az oxidfilm különféle szennyeződéseket tartalmaz, beleértve a nukleáris fűtőelemből kiszivárgott radioaktív kobaltot is. Ennek az anyagnak az eltávolítására, amelyet az emberek vagy gépek nehezen tudnak közvetlenül eltávolítani, számos dekontaminálási technológiát fejlesztettek ki. A reprezentatív módszerek közé tartozik a redukálószereket és oxidálószereket tartalmazó oldatok felváltva történő befecskendezése a tartályok és a csővezetékek tisztítására, vagy nagynyomású víz permetezése a létesítmény belsejébe a felületek eltávolítására. Kutatások folynak a dekontaminálás hatékonyságának növelésére is habosított dekontamináló oldatok használatával, amelyek nagyobb felülettel rendelkeznek, mint a folyadékok.
A leszerelés a teljes létesítmény dekontaminálás utáni darabolásának és szétszerelésének folyamata. A folyamat során a legnagyobb kihívást a kiégett nukleáris fűtőelem jelenti. A reaktorokat nehéz teljesen dekontaminálni, és maga a nukleáris fűtőelem is erős sugárzást bocsát ki, olyan környezetet teremtve, ahol az emberi munkavállalók nem tudják közvetlenül elvégezni a leszerelési feladatokat. Ezért a leszerelés során robotkarok helyettesítik az emberi munkavállalókat. A munkavállalók kinyitják a reaktor fedelét, behelyeznek egy daruhoz csatlakoztatott robotkart, majd lezárják. A robotkar precízen csak a szennyezett részeket vágja le, konténerekbe helyezi azokat, és a munka befejezése után egy radioaktív hulladékfeldolgozó üzembe szállítja. Az atomerőművek leszereléséhez használt robotoknak stabilan kell működniük zord körülmények között, például sugárterhelés mellett, és mivel radioaktív anyagokat kezelnek, elengedhetetlenek a távoli precíziós vezérlési képességek. Koreában a Koreai Atomenergia Kutatóintézet (KAERI) egy vágórobotot fejleszt a Gori Atomerőmű 1. blokkjának leszereléséhez, míg az Ulsani Nemzeti Tudományos és Technológiai Intézet (UNIST) szintén bejelentette, hogy nukleáris leszerelési robotokat fejleszt. Figyelemre méltó, hogy a KAERI által fejlesztés alatt álló robotot úgy tervezték, hogy reaktorellenőrzéseket végezzen az erőmű üzemeltetése során, a leszerelési fázisban pedig vágásra és hegesztésre alkalmas karokkal legyen felszerelve.
A leszerelés után visszamaradó radioaktív hulladékok elhelyezése egy másik kritikus kihívás. A radioaktív hulladékokat radioaktivitási koncentrációjuk alapján kis aktivitású vagy nagy aktivitásúként osztályozzák. Az alacsony aktivitású hulladékot tömöríthetik, cementben megszilárdíthatják, és több méter mélyen eltemethetik. A probléma azonban a nagy aktivitású radioaktív hulladékokkal van. A nagy aktivitású hulladék nagy része a kiégett fűtőelemek újrafeldolgozása során keletkező üvegesített szilárd hulladék. A teljes elhelyezésére szolgáló technológiát még nem fejlesztették ki. A legreálisabb módszer a hulladék legalább 300 méter mélyen a föld alatti mély geológiai képződményekben történő eltemetése, és a sugárzás szivárgásának megakadályozására betonfalak építése. Ez azonban még nem tekinthető teljes megoldásnak olyan problémák miatt, mint a hulladéklerakó helyek kiválasztásának nem megfelelő kritériumai.
A radioaktív hulladék nem korlátozódik a szilárd anyagokra. Amint azt a fukusimai nukleáris baleset is látta, nagy mennyiségű, radioaktív anyagokat tartalmazó szennyezett víz is keletkezhet. Fukushimában olyan tisztítóberendezések működnek, amelyek a szennyezett vizet nagy nedvszívó képességű zeoliton átvezetve választják el a radioaktív anyagokat. Ez a módszer azonban nem távolítja el a radioaktív anyagokat, hanem felhalmozza azokat a létesítmény szűrőiben vagy vízi útjaiban, végső soron új radioaktív hulladékot hozva létre. 2017-ben a Koreai Atomenergia Kutatóintézet kifejlesztett egy technológiát a radioaktívan szennyezett víz mikroorganizmusok segítségével történő tisztítására. Ez a technológia sugárzásálló mikroorganizmusok bevezetését jelenti a szennyezett vízbe. Biológiai szulfidációs reakciók révén a radioaktív céziumot kristályos formává alakítja és kicsapja. Környezetbarát technológiának tekintik, mivel hatékonyan eltávolítja a céziumot, amelyet általában nehéz kicsapni, további hulladék keletkezése nélkül.
A Nukleáris Biztonsági és Információs Központ szerint 12 koreai atomreaktor, köztük a Gori 1. blokk üzemideje 2030-ra lejár. Az elöregedő reaktorok számának növekedésével a nukleáris leszerelési technológia iránti kereslet és szükségesség is jelentősen megnő. Nemcsak Korea, hanem az atomenergiától erősen függő országok, mint például Franciaország, az Egyesült Királyság és az Egyesült Államok is egyre nagyobb terhekkel néznek szembe az elöregedő reaktorok miatt. Koreával ellentétben azonban, ahol az intézményi alapok még nem teljesen épültek ki, ezek az országok már kidolgoztak politikákat és technológiákat a nukleáris leszerelésre. A reprezentatív modellek közé tartozik a kormány által vezetett megközelítés (Franciaország, Egyesült Királyság), ahol a kormány vezeti a leszerelési projekteket, valamint a magánszektor által vezetett megközelítés (USA, Németország), ahol a magánvállalatok vezetik a leszerelést, míg a kormány a szabályozást, az irányítást és a felügyeletet kezeli.
A nukleáris leszerelési technológia fejlesztése korántsem egyszerű, különféle területeken alkalmazható technológiák komplex integrációját igényli, és évtizedek alatt, szakaszosan kell haladni. Korea elöregedő atomerőműveinek biztonságos leszereléséhez, valamint a nukleáris leszerelés globális kihívásának megoldásához elengedhetetlen a folyamatos fejlesztés és beruházás ebbe a technológiába.
