Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 1
Environmentální aspekty jaderné
energetiky
PhDr. Tomáš Vlček
(Ing. Jiří Martinec, Ph.D.)
Environmentální aspekty energetiky
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012
Během následujících pěti minut napište každý z
Vás alespoň tři plusy a mínusy jaderné
energetiky z pohledu energetické bezpečnosti
státu.
2
Posouzení environmentálních aspektů
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012
Během následujících pěti minut napište každý z
Vás alespoň tři plusy a mínusy jaderné
energetiky z čistě subjektivního, osobního
pohledu na věc.
3
Posouzení environmentálních aspektů
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012
K překlenutí rozporu mezi státními a
průmyslovými zájmy a subjektivnímu osobnímu
vnímání problému slouží EIA.
4
Posouzení environmentálních aspektů
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012
Oficiální definice pojmu je uvedena v normě ČSN
EN ISO 14001 a zní:
„Environmentální aspekt je prvek činností,
výrobků nebo služeb organizace, který může
ovlivňovat životní prostředí."
5
Posouzení environmentálních aspektů
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012
ISO 14001 (dobrovolná norma Mezinárodní organizace pro
normalizaci týkající se environmentálního managementu, prestiž
firmy, povinnost mít environmentální politiku a hodnocení
environmentálních rizik)
EMAS (Systém ekologického řízení a auditu, vyvinut 1993 v EK,
vyžaduje podmínky ISO 14001 a další požadavky jako je zapojení
zaměstnanců apod., EMAS je díky tomu vnímán jako prémiový
nástroj pro řízení životního prostředí. V rámci EMAS probíhá tzv.
environmentální přezkum – vlastní identifikace rizik, sestavení
environmentální politiky, určení environmentálních aspektů, cílů,
programů)
6
Posouzení environmentálních aspektů
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 7
Posouzení environmentálních aspektů
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 8
Posouzení environmentálních aspektů
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 9
Posouzení environmentálních aspektů
Metodika hodnocení environmentálních aspektů
Hodnocení EA je prováděno metodou kriteriální, kdy pro hodnocení
EA ve společnosti byly zvoleny následující 4 kritéria.
Kritéria:
 soulad s limity a závaznými požadavky
 četnost výskytu dopadu
 dopad spojený s působením na ŽP (velikost, trvalost, měřítko)
 vliv na společnost (na její ekonomiku a image)
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 10
Posouzení environmentálních aspektů
klasifikace (K) 1 bod 2 body 3 body
kritérium
č.
váha
kritéria
(V)
problém není nebo je malý existuje problém existuje zásadní problém
1. 3
limity a zákony jsou plněny
nebo limity a zákony nejsou
stanoveny
limity a zákony nejsou občas plněny
nebo jejich plnění je na hranici limitu
limity a zákony nejsou plněny
nebo jsou často překračovány
2. 2
výskyt dopadu je minimální
a/nebo dopadu lze zabránit
výskyt dopadu je častý a/nebo dopadu
lze částečně zabránit
výskyt dopadu je vysoký
a/nebo dopadu nelze zabránit
3. 2
dopad se dá odstranit
a/nebo ovlivnění ŽP je
minimální a není trvalé
a/nebo ovlivnění ŽP je
v lokálním měřítku
dopad se dá částečně odstranit
a/nebo ovlivnění ŽP je velké ale není
trvalé a/nebo ovlivnění ŽP je
v regionálním měřítku
dopad se nedá odstranit a/nebo
ovlivnění ŽP je trvalé a/nebo
ovlivnění ŽP je v globálním
měřítku
4. 1
EA nemá vliv na společnost
(neohrožuje ani nezatěžuje její
ekonomiku)
a/nebo není příčinou stížností
a/nebo dopad EA není viditelný
EA má vliv na společnost (zatěžuje její
ekonomiku) a/nebo ojediněle je
příčinou stížností a/nebo dopad je
viditelný
EA má významný vliv na
společnost (významně zatěžuje
její ekonomiku) a/nebo
v minulosti byly stížnosti a/nebo
v lokalitě má společnost špatné
jméno
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 11
Posouzení environmentálních aspektů
EIA (Environmetal Impact Assessment, ošetřeno zákonem č.
100/2001 Sb., podle zákona spadají do rozsahu posuzování
všechny projekty, které by mohly mít negativní dopad na veřejné
zdraví, rostliny a živočichy, ekosystémy, půdu, ovzduší, ale i na
kulturní památky, přírodní zdroje nebo majetek – seznam projektů
je uveden v příloze zákona)
Proces je: oznámení firmy orgánům (Kraj, MŽP) – zveřejnění
příslušnými orgány – 20ti denní lhůta na připomínky – zjišťovací
řízení – dokumentace – zpracování posudku (90 dní) – připomínky
(30 dní) – závěrečné stanovisko jako odborný podklad pro
navazující řízení (např. územní, stavební) s platností 5 let a
možností prodloužení
Významný EA
hodnota významnosti je větší nebo rovna 15
(a všechny EA, které jsou v kritériu č.1 ohodnoceny třemi body)
Nevýznamný EA hodnota významnosti je nižší jak 15
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 12
Jaderná energetika obecně
- těžba štěpných materiálů
- výroba elektrické energie v jaderných
elektrárnách
- uvolnění jaderné energie z atomového jádra
- řetězová štěpná reakce v jaderném palivu
- doprovodný jev – ionizující záření
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 13
Těžba v povrchových dolech:
- těžba v povrchových dolech velmi podobná získávání
hnědého uhlí v severních Čechách
- obecně nejméně ovlivňuje životní prostředí s ohledem
na další způsoby těžby
- extrakce jaderného paliva je stejně škodlivá jako ostatní
způsoby těžby
- zásah do krajiny závislý na množství rudy a výtěžnosti
(procentuálním obsahu) jaderného paliva
Získávání jaderného paliva
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 14
Rössing, Namibie
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 15
Těžba hnědého uhlí – zámek Jezeří
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 16
Těžba uranu – Rožná
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 17
Získávání jaderného paliva
Těžba v hlubinných dolech:
- těžba založena na hlubinném dobývání rudy s
jaderným palivem
- fyzický způsob provedení těžby je závislý na
bohatosti a umístění rudy
- nutné odlišovat těžbu rudy a její další
zpracování
- další zpracování nutné pro získání
koncentrovaného množství
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 18
Získávání jaderného paliva
Zpracování vytěžené rudy:
- nejvýznamnější zásah do životního prostředí v
závislosti na použitém způsobu zpracování rudy
- fyzikální koncentrát gravitační úpravou
- získávání koncentrátu chemickým zpracováním
(úpravou) vytěžené rudy podle následujícího
schématu: loužení → koncentrace → separace
- loužení prováděno mimo proces těžby v
prostorách tomu určených
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 19
Získávání jaderného paliva
Chemické zpracování vytěžené rudy (Mydlovary
MAPE, 20 km od ETE):
- loužení hydrogenuhličitanem sodným (vyšší
obsah uhličitanů) nebo kyselinou sírovou
(snížený obsah karbonátů)
- poměr kyseliny sírové až 560 g 94% kyselina
na jeden litr louženého materiálu
- zpracováno 16,7 mil. rudy, vznik odkališť o
celkové rozloze 300 ha – 36 mil. tun kalů
- těžké kovy a radioaktivní látky
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 20
Získávání jaderného paliva
V současné době stále zpracování probíhá, a to v
s.p. DIAMO, sekce Těžba a úprava uranu v
Dolní Rožínce
Produkce dosahuje kolem 240 tun koncentrátu
ročně
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 21
Získávání jaderného paliva
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 22
Získávání jaderného paliva
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 23
Získávání jaderného paliva
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 24
Získávání jaderného palivaUran, alfa zářiče, radon apod.
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 25
Získávání jaderného paliva
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 26
Těžba v hlubinných dolech s přímým loužením
- chemické zpracování rudy přímo v místě těžby,
dochází k získání většího množství produktu
- loužící činidlo je kyselina sírová
- vzniká systém sítí technologických vrtů ve
vrstvě horniny z křídových sedimentů (Stráž
pod Ralskem)
- negativní ovlivnění hydrogeologie
Získávání jaderného paliva
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 27
Hlubinný důl ve Stráži pod Ralskem
- 1966 až 1970 první pokusy při zavádění metody
chemického loužení
- až do počátku 90. let zavádění jednotlivých
vyluhovacích polí s celkovou výměrou 7 km2
- během celého období chemické těžby do
podzemí vtlačeno více než 4 mil. tun kyseliny
sírové
Získávání jaderného paliva
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 28
Získávání jaderného paliva
Hlubinný důl ve Stráži pod Ralskem
- kontaminace cenomanské zvodně se rozšířila
na oblast pokrývající zhruba 27 km2
- celkem ovlivněno 370 mil. m3 podzemních vod
- v současné době se v podzemí nachází
kontaminace v množství odpovídajícím 4,9 mil.
tun všech rozpuštěných látek
- začátek sanace
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 29
- uvést horninové prostředí do stavu, které zajistí
využívání zásob pitných vod v severočeské
křídě
- zlikvidovat vrty a povrchová zařízení
- začlenit povrch vyluhovaných polí do
ekosystémů s ohledem na regionální systémy
ekologické stability
- několik etap sanace, odhad nákladů na 40
miliard Kč
Sanace – Stráž pod Ralskem (DIAMO)
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 30
Sanace – Stráž pod Ralskem (DIAMO)
Dekontaminace
v neutralizační stanici
Vyvedené kontaminanty
Vody s vyšším
obsahem
kontaminantů
Alkalické vody
po neutralizaci
Kontaminované horninové prostředí
Okrajové části
s nižším obsahem
kontaminantů
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 31
Sanace – Stráž pod Ralskem (DIAMO)
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 32
Sanace – Stráž pod Ralskem (DIAMO)
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 33
Sanace – Stráž pod Ralskem (DIAMO)
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 34
Sanace – Stráž pod Ralskem (DIAMO)
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 35
Sanace – Stráž pod Ralskem (DIAMO)
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 36
Sanace – Stráž pod Ralskem (DIAMO)
Odkaliště kontaminovaného rmutu
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 37
Sanace – Stráž pod Ralskem (DIAMO)
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 38
Jaderné palivo
- palivo, z něhož se energie uvolňuje
prostřednictvím štěpení atomového jádra
- v současnosti se využívá uran (přírodní nebo
obohacený), uměle vytvořené plutonium,
budoucí použití thoria
- v podmínkách českých jaderných elektráren
(tlakovodních reaktorů) se používá obohacený
uran
- uran se vyskytuje jako směs izotopů:
99,284 % 238U, 0,711 % 235U a 0,005 % 234U
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 39
Radioaktivita
- radioaktivita (neboli radioaktivní rozpad) je
samovolná přeměna jader nestabilních nuklidů
na jiná jádra
- zároveň vzniká ionizující záření
- přirozená nebo umělá radioaktivita
- transmutace
- rozpad jader podle rozpadových řad a daných
principů
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 40
Radioaktivita
Poločas přeměny je doba, za kterou se
přemění právě polovina všech
radioaktivních jader přítomných na
začátku děje.
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 41
Radioaktivita
Nestabilní jádro se přemění na jiné a na jádro
helia. Zářiče alfa jsou např. 235U, 238U, 234U,
241Am, 222Rn, 226Ra
V jádře atomu se přemění neutron na proton
za současného vyzáření elektronu a
antineutrina. Zářičem beta minus je např.
tritium, 40K, 234Th, 210Pb.
Zářičem beta plus (vyzáření pozitronu antielektronu)
je např. 52Mn, 11C.
Nestabilní, excitované jádro přechází do stavu
s nižší energií vyzářením fotonu - kvanta
elektromagnetické energie. Částice gama je
elektromagnetické vlnění s velmi krátkou
vlnovou délkou.
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 42
Rozdělení zdrojů záření pro člověka
Kosmícké zářežní - 14 %
Záření z půdy a hornin - 17 %
Přírodní radionuklidy v lidském
těle - 9 %
Lékařství - 11 %
Spad z testů jad. zbraní - 0,3 %
Jiné - 0,13 %
Radon v domech - 49 %
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 43
Radioaktivita
- kosmogenní radionuklidy: tritium 3H (poločas 12,5
let), uhlík 14C (poločas 5730 let)
- radionuklidy primární: draslík 40K (poločas 1,26x109
let), thorium 232Th (poločas 1,4x1010 let), uran 238U
(poločas 4,5x109 let) , 235U (7x108 let)
- radionuklidy sekundární: radionuklidy rozpadových
řad – thoriová, uranová, aktinouranová, neptuniová
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 44
Původ radonu
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 45
Ochrana před ionizujícím zářením
Vzdálenost – intenzita ionizujícího záření ubývá se
čtvercem vzdálenosti, tj. po 10 m je 100x nižší, po 100 m
je 10000x nižší, po 1 km je milionkrát nižší atd.
Čas – čím kratší ozáření, tím menší je kumulovaná dávka
Stínění – podle druhu záření: alfa záření odstíní pokožka,
oděv, papír; beta záření např. hliníkový plech; gama
záření beton, vrstva vody, zeminy; neutronové záření
voda, polystyrén, parafín
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 46
Ochrana před ionizujícím zářením
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 47
Radiační ochrana
Cíl radiační ochrany
Zajistit, aby při normálním provozu byly radiační expozice
uvnitř zařízení a v důsledku úniku radioaktivních materiálů
do okolí tak nízké, jak je to rozumně možné při uvážení
ekonomických a sociálních faktorů a pod předepsanými
limity a zajistit zmírnění rozsahu radiační expozice v
důsledku havárií.
Princip ALARA
– dodržuj předpisy a hledej nové lepší způsoby provedení
práce
– uplatňuje se už při projektování
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012
Příklady expozic ionizujícímu záření
včetně limitů platných v ČR
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012
Czech Republic - cca 3 mSv/year
Iran (Ramsar) - up to 400 mSv/year
India (Kerala) - up to 17 mSv/year
Brazil (Guarapari) - up to 175 mSv/year
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 50
Porovnání radiačních dávek
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 51
Orientační dávkové ekvivalenty a příkony
Přírodní pozadí cca 3 mSv/rok
Kosmické záření 0,3 mSv/rok
Rentgen zubů 0,1 mSv
Sledování televize 0,002 mSv/hod
Rentgen vnitř. orgánů 1-2 mSv
Let letadlem Praha - New York a zpět 0,5 mSv
Lékařsky zjistitelné účinky 0,5 Sv
Černobylští hasiči 5,6-13 Sv
Radioterapie nádoru prostaty až 80 Sv
Spad ze zkoušek jaderných zbraní (70. léta)0,01 mSv/rok
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 52
Porovnání radiačních dávek a účinků
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 53
Chemické účinky ionizujícího záření
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 54
Účinky záření na lidský organismus
Stochastické (nahodilé) - poškozeno málo buněk,
podprahová dávka nebo opakované malé dávky.
- dá se vypočítat pouze pravděpodobnost újmy, žádná újma
nemusí nastat.
- lze odhalit (ověřit) jen pozorováním velkého množství osob.
Riziko malých dávek? Vědci se zatím neshodují, nelze potvrdit
ani vyvrátit, neexistuje totiž vzorek lidí, kteří by nebyli vystaveni
vůbec žádné radiaci.
- je známo, že existuje „ochranný efekt“ záření (hormeze) – v
místech s vyšší radioaktivitou bývá menší výskyt rakoviny
(buňky reparují jakékoliv poškození).
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 55
Účinky záření na lidský organismus
Nestochastické účinky (deterministické) - po ozáření velkou
dávkou, mnoha buněk, projeví se v krátké době.
Příklady:
Lokální dermatitida
Zákal oční čočky
Poškození plodu
Poruchy plodnosti
Akutní nemoc z ozáření
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 56
Jaderná energetika – bezpečnost a vliv na
životní prostředí
- využívání jaderné energetiky je legislativně
upraveno (SÚJB, 18/1997 Sb. …)
- jaderná bezpečnost není pouhá formalita, jde o
vymahatelný požadavek
- všechny vlivy jsou monitorovány a
vyhodnocovány
- zodpovědnost je převedena na provozovatele,
držitele licence
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 57
Jaderná bezpečnost
Jaderná bezpečnost je stav a schopnost jaderného
zařízení a osob obsluhujících jaderné zařízení
zabránit nekontrolovatelnému rozvoji štěpné
řetězové reakce nebo nedovolenému úniku
radioaktivních látek nebo ionizujícího záření do
životního prostředí a omezovat následky nehod.
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 58
Ochrana do hloubky
Ochrana do hloubky = prostředek k dosažení
základního cíle bezpečnosti JE
1. bariéra: molekulová matrice paliva (v matrici
uranových tablet se zachytávají téměř
všechny štěpné produkty vzniklé při štěpení)
2. bariéra: hermetické pokrytí palivových
elementů (slitinou Zirkon-Niob)
3. bariéra: tlaková hranice primárního okruhu
(resistentní proti vysokému tlaku, teplotám,
radiačnímu záření i dynamickým podmínkám
provozu)
4. bariéra: hranice hermetických místností –
kontejnment (stavebně konstrukční ochrana,
odolá např. pádu dopravního letadla, tlakové
vlně výbuchu, vichřici, extrémním teplotám,
extrémním srážkám apod.)
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 59
Provoz jaderné elektrárny
- štěpná jaderná reakce
- nezbytné provozní podmínky
- produkce odpadů
- likvidace vyhořelého jaderného paliva
Všechny vyjmenované části procesu mohou být
nebo jsou zdrojem ionizujícího záření.
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 60
Ochrana proti vnějším vlivům
Ochrana před zemětřesením
Ochrana před zátopami a nepříznivými meteorologickými jevy
Ochrana před tlakovými vlnami od výbuchů
Ochrana před účinky vyvolanými pádem letadla
Ochrana proti vlivu třetích osob
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 61
Srovnání s PE
Srovnaní některých ekonomických a ekologických výhod a nevýhod jaderné a tepelné elektrárny
Srovnání Jaderná elektrárna Tepelná elektrárna
Emise popílku Není Pouze uhelné elektrárny
Emise SO2 a NOx Není Ano
Provozní únik radioaktivních látek Ano (malá množství) Ano (malá množství)
Poměr vyrobené energie na jednotku
hmotnosti paliva
2 100 GJ / kg 0,033 GJ / kg
Náklady spojené s dopravou paliva Malé Velké
Vyčerpatelnost zdrojů paliva Ano (později než u fosilních
paliv)
Ano
Množství „popela“ resp. vyhořelého paliva Malé Velké
Náklady spojené s likvidací vyhořelého paliva Velké (dané hlavně
nebezpečností a nutností
dlouhodobého uskladnění)
Velké (dané hlavně velkým
objemem)
Riziko vzniku velké havárie Malé Malé
Následky případné velké havárie Velké Malé
Zdroj: Fyzikální aspekty zátěží životního prostředí, 2008, s. 24; úprava T. Vlček.
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 62
Klasifikace RAO
Klasifikace dle vyhlášky SÚJB č. 307/2002 Sb.
Klasifikace dle doporučení IAEA GSG-1, 2009
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 63
Klasifikace RAO
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 64
Stávající inventář RAO v JE (2010)
ZAPLNĚNÍ / NEJVYŠŠÍ POVOLENÁ SKLADOVANÁ MNOŽSTVÍ
EDU
Skladování KRAO (koncentráty) 1 762 m3 / 4 000 m3
Skladování (znehodnocené sorbenty) 307 m3 / 460 m3
Shromažďování, skladování a zpracování PRAO 164 t / 800 t
ETE
Skladování KRAO (koncentráty) 192 m3 / 520 m3
Skladování (znehodnocené sorbenty) 26 m3 / 200 m3
Shromažďování, skladování a zpracování PRAO 109 t / 500 t
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 65
Mokrý sklad
VJP bezprostředně po
vyvezení z aktivní zóny
reaktoru má vysoký
zbytkový výkon, který je
způsoben rozpadovým
teplem dceřiných
štěpných radionuklidů
(typ skladu: AR –
atreactor)
Bazény VJP jsou
umístěny v bezprostřední
blízkosti reaktoru
Na obr. je pohled do BVP
v JE Trillo (Španělsko)
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 66
Mokrý sklad
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 67
Mokrý sklad
Příklad centrálního
skladu VJP – CLAB
(Švédsko), typ AFR
(Away From Reactor)
Po vyvezeníz bazénů
u reaktoru je VJP
přemístěno do
centrálního skladu
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 68
Suché skladování – obalový soubor
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 69
Požadavky na obalové soubory
Fakulta sociálních studií, 10. 05. 2012 70
Požadavky na obalové soubory