A maghasadásra alapuló energiatermelés kilátásai

Hasonló dokumentumok
Radioaktívhulladék-kezelés és újrafelhasználás: Francia lehetőségek, tapasztalatok, jövőbeni tervek

Magyarország energiaellátásának általános helyzete és jövıje

Atomerőmű. Radioaktívhulladék-kezelés

A transzmutáció témaköréhez kapcsolódó fontosabb fogalmak és szakkifejezések magyarázata

Iráni nukleáris létesítmények

Az atomoktól a csillagokig: Az energiaellátás és az atomenergia. Kiss Ádám február 26.

Látogatás egy reprocesszáló üzemben. Nagy Péter. Hajdúszoboszló, ELFT Sugárvédelmi Továbbképző Tanfolyam,

Nemzeti Nukleáris Kutatási Program

FENNTARTHATÓ FEJLİDÉS ÉS ATOMENERGIA

Gyorsreaktorok szerepe az atomenergetika fenntarthatóságában

Ipari hulladék: 2 milliárd m 3 / év. Toxikus hulladék: 36 millió t/év (EU-15, 2000.) Radioaktív hulladék: m 3 /év

A NUKLEÁRIS ÜZEMANYAGCIKLUS LEZÁRÁSÁNAK LEHETŐSÉGEI

Energiapolitika hazánkban - megújulók és atomenergia

A Paksi Atomerımő Zrt. társadalmi, gazdasági vonatkozásai és legfontosabb beruházásai

Készítette: Sánta Kata Budapest, május 1.

Az atomerőművek technikai fejlődése, és generációik

A TERMÉSZETBEN SZÉTSZÓRÓDOTT NUKLEÁRIS ANYAGOK VIZSGÁLATA

A villamosenergia-termelés szerkezete és jövıje

Maghasadás, láncreakció, magfúzió

nergiatudományi nyi Az MTA EnergiatudomE tudományos programja juló forrásokra alapozott energiatermelés s terület letén

Nukleáris energetika. Kérdések 2015 tavaszi félév

A biomassza, mint energiaforrás. Mit remélhetünk, és mit nem?

A természetes energia átalakítása elektromos energiáva (leckevázlat)

Az atommagtól a konnektorig

T. Pest Megyei Bíróság! keresetlevél

Dr. Berta Miklós egyetemi adjunktus Széchenyi István Egyetem Fizika és Kémia Tanszék

Maghasadás Szabályozatlan- és szabályozott láncreakció Atombomba és a hidrogénbomba

Atomreaktorok üzemtana. Az üzemelő és leállított reaktor, mint sugárforrás

ALTERNATÍVÁJA-E MA A NÖVÉNYI BIOMASSZA A SZÉNNEK A VILLAMOS ENERGIA TERMELÉSÉBEN?

Definíciók. Aktivitás szerint: N < 2kW / m 3 KKAH. N > 2KW / m 3 NAH. Felezési idı szerint: T ½ < 30 év RÉH. T ½ > 30 év HÉH

A magyar energiapolitika prioritásai és célkitűzései

A magyar nukleáris kutatás-fejlesztési program jövıképe

Fenntarthatóság és hulladékgazdálkodás

ÉVES BESZÁMOLÓ JÚLIUS JÚNIUS

6. helyzetelemzés a március 11-i japán földrengés Fukushima Daiichi atomer

Egy energia farm példája

Az Országos Képzési Jegyzékről és az Országos Képzési Jegyzék módosításának eljárásrendjéről szóló 133/2010. (IV. 22.) Korm.

A maghasadásra alapuló energiatermelés kilátásai Magyarországon

Divatos termék-e a kondenzációs kazán?

Biztonság, tapasztalatok, tanulságok. Mezei Ferenc, MTA r. tagja Technikai Igazgató European Spallation Source, ESS AB, Lund, SE

Kollányi Bence: Miért nem használ internetet? A World Internet Project 2006-os felmérésének eredményei

A szabályozott láncreakció PETRÓ MÁTÉ 12.C

Harmadik generációs atomerőművek és Paks 2

Megújuló energiák hasznosítása: a napenergia. Készítette: Pribelszky Csenge Környezettan BSc.

Idıszerő felszólalás (5 dia): Vízenergia hıhasznosítása statisztika a hıszivattyúzásért

A radioaktív hulladékok kezelésének kérdései

Az atomerımővi kiégett üzemanyag hosszú felezési idejő komponenseinek transzmutációja

Maghasadás (fisszió)

Aktuális CFD projektek a BME NTI-ben

Orosz atomenergia technológia a tudomány és a versenyképesség szolgálatában

A megválaszolt kérdés Záró megjegyzések

Energetikai mérnökasszisztens Mérnökasszisztens

A tudomány az atomenergiában, az atomenergia Magyarországon

Környezet és Energia Operatív program A megújuló energiaforrás-felhasználás növelése prioritási tengely Akcióterv

Széndioxid-többlet és atomenergia nélkül

203/2011. (X. 7.) Korm. rendelet

Sugárvédelem nukleáris létesítményekben. Átfogó [fenntartó] SVK Osváth Szabolcs (OKK-OSSKI-LKSO)

ATOMERÔMÛVI HULLADÉKOK KEZELÉSE 1. RÉSZ Fábián Margit MTA Energiatudományi Kutatóközpont

Magfizika tesztek. 1. Melyik részecske nem tartozik a nukleonok közé? a) elektron b) proton c) neutron d) egyik sem

Atomenergia a 21. században

Az energiakérdés ma a fizikus szemével Berényi Dénes

GÁZIONIZÁCIÓS DETEKTOROK VIZSGÁLATA. Mérési útmutató. Gyurkócza Csaba

A TERMİHELYI TÉNYEZİK ÉS A KÖLTSÉG-HOZAM ADATOK KÖZÖTTI ÖSSZEFÜGGÉSEK

ALLEGRO: Gázhűtésű gyorsreaktor Közép-Európában

Radon-koncentráció relatív meghatározása Készítette: Papp Ildikó

RADIOAKTÍV HULLADÉK; OSZTÁLYOZÁS, KEZELÉS ÉS ELHELYEZÉS. (Dr. Kanyár Béla, SE Sugárvédelmi Szolgálat)

Háttér információk. A Paksi Atomerımő Üzemidı Hosszabbításának Környezeti Hatástanulmánya. A tanulmánykészítés specifikumai

ALLEGRO: gázhűtésű gyorsreaktor Közép-Európában. Czifrus Szabolcs BME Nukleáris Technikai Intézet

Az energia ára Energetika és politika

3. Előadás Molnár Zsuzsa Radanal

Mag- és neutronfizika 9. elıadás

A Nemzeti Éghajlatváltozási Stratégia Környezeti Vizsgálata (NÉS SKV)

A nagy aktivitású leszerelési és üzemviteli hulladékok végleges elhelyezése

A Magyar Virtuális Mikrohálózatok Mérlegköri Klaszter (MIKROVIRKA) fejlesztésének eredményei és a bükkaranyosi hidrogénfalu tervei

Piac és tényezıi. Ár = az áru ellenértéke pénzben kifejezve..

Sajtótájékoztató február 11. Kovács József vezérigazgató

TELEPÜLÉSI SZENNYVÍZISZAP HASZNOSÍTÁSÁNAK LEHETİSÉGEI 3.

Az uránérc bányászata

Energiagazdálkodás c. tantárgy 2010/1011. tanév, 1. félév

Paks déli részén a 6-os számú főút és a Duna között. Ennek oka: Az atomerőmű működéséhez nagy mennyiségű víz szükséges, amit a Dunából vesznek.

Dr. Pintér Tamás osztályvezető

Vélemény a Mohi Atomerőmű harmadik és negyedik blokkja megépítésével kapcsolatos előzetes környezeti tanulmányról

Towards the optimal energy mix for Hungary október 01. EWEA Workshop. Dr. Hoffmann László Elnök. Balogh Antal Tudományos munkatárs

Napenergia-hasznosítás iparági helyzetkép

A transzmutáció szerepe a fenntartható atomenergetikában

Az éghajlatváltozás mérséklése: a Nemzeti Éghajlatváltozási Stratégia és a további feladataink

Együttmőködés a szociális problémákkal foglalkozó civil szervezetekkel a klímatörvény kapcsán

A blokkot irányító személyzet tartózkodó helye

Tapasztalatok és tervek a pécsi erőműben

K+F lehet bármi szerepe?

a nemzeti vagyon jelentıs

KOGÁT - Környezetvédelmi, Olaj- és Gázipari Technológiákat Kutató-fejlesztı Közhasznú Nonprofit Korlátolt Felelısségő Társaság

Pellet üzem - Alapoktól a tetıig. Deák Levente Ügyvezetı Ökoenergetika Kft

Adatstruktúrák, algoritmusok, objektumok

A problémák, amikre válaszolni kell

NEGYEDIK GENERÁCIÓS REAKTOROK Keresztúri András, Pataki István, Tóta Ádám MTA Energiatudományi Kutatóközpont, Reaktoranalízis Laboratórium

Internet of Things 2

Tartalom Szkeptikus Konferencia

Javaslat az MKIK stratégiájára a felnıttképzés területén

Az atomenergia jelenlegi szerepe. A 3+ generációs atomerőművek nukleáris biztonsági és környezeti aspektusai. Prof. Dr.

Átírás:

A maghasadásra alapuló energiatermelés kilátásai Készítette: Gadó János, MTA KFKI Atomenergia Kutató Intézet Az atomerımővek létesítése a XX. század ötvenes éveiben kezdıdött. Az atombomba kifejlesztése érdekében jöttek létre az elsı grafitmoderátoros-vízhőtéses plutóniumtermelı reaktorok. Ezeket kisvártatva követték az atomtengeralattjáró flotta megépítéséhez szükséges vízmoderátoros-vízhőtéses reaktorok. Mindkét reaktortípus elvileg alkalmas volt arra, hogy az általuk megtermelt hıenergiát hagyományos módon villamos energiává alakítsák át, és így a maghasadáson alapuló reaktorok áramtermelı egységként mőködhessenek. Az atomerımővek létesítése nagyon vonzónak tőnt, hiszen egy csaknem kimeríthetetlen energiaforrásról volt szó, ugyanakkor kezdettıl fogva magas színvonalon kellett megoldani a legfontosabb biztonsági problémákat: - a személyzet és a környezet sugárterhelésének ésszerő határok között tartását, - a reaktor főtıelemeinek hőtését a reaktor mőködése közben és leállítása után, - a reaktor bombává alakulásának elkerülését. Ezen alapvetı biztonsági problémák megoldását követıen megkezdıdött az atomerımővek létesítésének extenzív szakasza. Az atomhatalmak és más országok több száz atomerımővi blokkot létesítettek, amelyek komoly szerepet játszottak és játszanak ma is a világ villamos energiával való ellátásában. Az atomerımővek létesítésének extenzív szakasza a hetvenes évek végén, az Egyesült Államokbeli Three Mile Island erımő balesetét követıen lelassult, majd a Szovjetunióbeli Csernobili Atomerımő balesete után lényegében lezárult. Az elmúlt évtizedekben az erımő-építési ütem jelentısen lelassult, a régebbi típusú atomerımővi blokkokat üzemidejük végén bezárták. A megrendelések elmaradásán túlmenıen egyes országok elhatározták, hogy a jövıben fokozatosan lemondanak a maghasadáson alapuló energiatermelésrıl. A hanyatlásnak több oka volt. Ezek közül az elsı helyen a társadalmi elfogadottság problémáit kell említeni. A társadalmi elfogadottság viszonylagos hiányát több tényezı okozza: - az atomerımővek a katonai célú nukleáris fejlesztések melléktermékei, és az atomfegyvertıl való jogos félelem az atomerımővekre is kiterjed, - az atomhatalmak fegyverekre vonatkozó és ipari nukleáris kompetenciája szétvált egymástól, a kormányzatok kivonultak az atomipar mögül, - a zöld szervezetek célpontul választották ki az atomipart és politikai sikereik egyik biztosítékát látják az atomipar elleni fellépésben, - a lakosság, a média és a döntéshozók viszonylagosan tájékozatlanok a vitatott reaktorbiztonsági és sugárbiztonsági kérdések szakmai részleteiben, - egyes konkurens energiatermelı ágazatok viszonylagos sikereket könyvelhettek el és irreális reményeket keltettek, - az atomipar bizonyos fokig arrogánsan viselkedett a társadalmi elfogadottság kérdésének kezelésében. nuclear_world.doc 1/8

A társadalmi elfogadottság viszonylagos hiánya miatt a legtöbb országban igen kockázatos és drága atomerımőveket építeni, ugyanis a beruházás ideje a bonyolult hatósági eljárások miatt mindenképp igen hosszú és a társadalmi elfogadottság problémái miatt esetenként a tervezettnél jóval hosszabb lehet. Az atomerımővek költségeiben köztudottan a beruházás a meghatározó, így a társadalmi elfogadottság viszonylagos hiánya az atomerımővekben elıállított villanyáramot jelentısen megdrágíthatja. Az ezredfordulón a maghasadáson alapuló energiatermelést a szakmai kompetencia elvesztése, a biztonság csökkenése és hosszabb távon az eljelentéktelenedés veszélye fenyegette. Mára ez a helyzet lényegesen megváltozott, az atomerımővek reneszánszáról szokás beszélni és kétségtelenül számos új atomerımő megrendelése megtörtént, építésük folyamatban van. Ennek a változásnak az okai az alábbiak: - a többi energiatermelési mód összességében egyelıre nem biztosítja a Föld lakosságának fenntartható fejlıdését (fıképpen ha a gyorsan fejlıdı, de viszonylag még szegény országokra, mint Kína vagy India gondolunk), - az atomenergia lényegében mentes az elsı számú közellenségnek kikiáltott, a feltételezett éghajlatváltozást feltehetıleg kiváltó üvegházhatású gázkibocsátástól (ugyanúgy, mint a legtöbb megújuló energiafajta), - az atomenergetika biztonsági problémáit, amelyek a korábbi balesetekre vezettek, megoldották (ami természetesen nem jelenti azt, hogy egy jövıbeni baleset esélye zérus lenne), - az atomhatalmak nukleáris kompetenciájukat nem veszíthetik el, a fiatal tudományos-mőszaki gárdának vonzó, izgalmas új feladatokat kell adni, - az atomenergetika társadalmi elfogadottsága az elmúlt idıszakban (a balesetek emlékének elhalványulásával) sokat javult, és így az atomenergetikai beruházások amúgy viszonylag rövid megtérülési ideje kisebb eséllyel kerül veszélybe. Az atomenergetika szerepe a XXI. században minden mértékadó nemzetközi forrás szerint megkerülhetetlennek látszik. A legóvatosabb szcenáriók is az atomenergia részarányának változatlanul maradását jósolják, ami önmagában is mintegy 600 atomerımővi blokk mőködését teszi szükségessé 2050-ben a mai 440-nel szemben, amelyek jelentıs részét addigra le fogják állítani. Hangsúlyozni kell, hogy ez az önmagában is ambiciózusnak tőnı építési igény feltételezi, hogy a meglévı atomerımővi blokkokat mőszakilag-biztonságilag reális élettartamuk végéig üzemeltetik (ami általában a tervezett üzemidı meghosszabbítását jelenti). A radikálisabb szcenáriók az atomenergetika részarányának növekedését jósolják, és mintegy 1400 atomerımővi blokk mőködését irányozzák elı 2050-ben. Az ehhez tartozó építési ütem körülbelül megfelelne az atomenergetika 1970-es évekbeli extenzív fejlesztése során elért legmagasabb ütemnek. Az elemzések egyik oldalon azt mutatják be, hogy az üvegházhatású gázok kibocsátását más eszközökkel kellı mértékben szinte lehetetlen csökkenteni az energiatermelésen belül. A másik oldalon azonban jelentıs problémákat kell megoldani, amelyek közül itt csak a két legfontosabbat említjük. nuclear_world.doc 2/8

- Az atomerımővi nagyberendezések (reaktortartály, gızfejlesztı, stb.) gyártására szakosodott gyárakat a XX. század végén tapasztalható visszaesés miatt sorra bezárták, így teljes értékő kapacitás ma csak Japánban áll rendelkezésre, de a francia és a koreai ipar is hamarosan képes lesz a nagyberendezések egészének önálló elıállítására, és más országokban is készülıdnek erre. Látni kell, hogy e kapacitások végesek és nem fejleszthetıek nagyon gyorsan, elsısorban a megfelelı szakemberek hiánya miatt (egy reaktortartályt gyártó kovácsmőhely mőszakvezetıjét pl. 10 évig képzik). - Az atomerımővek mőködtetéséhez minden szempontból magas színvonalú üzemeltetı személyzetre van szükség, amely teljes mértékben elkötelezett a biztonság elsıdlegessége mellett. Tekintettel arra, hogy az új építkezések jelentıs része olyan országokban fog történni, amelyekben ez lesz az elsı atomerımő, illetve amelyekben a biztonság sem filozófiailag, sem gyakorlatilag nem annyira kiemelt fontosságú, mint a legfejlettebb országokban, igen nehéznek tőnik a megfelelı nagy létszámú, magasan képzett személyzet alkalmazása és kiképzése. Egy baleset pedig bárhol is történne alapvetıen visszavetné az atomerımővek építését. A maghasadáson alapuló atomenergetika mőszakilag némileg ellentmondásos két fı célkitőzése az, hogy egyrészt fenntartható energiaforrássá váljék, másrészt védett legyen a törvénytelen felhasználástól. Az atomenergetika egyéb célkitőzései, azaz a biztonság magas foka és a versenyképesség biztosítása, az iparág elmúlt idıszakban elért eredményei alapján viszonylag könnyen teljesíthetınek tőnnek. Ezekkel a célkitőzésekkel nagyon ambiciózus nemzetközi kutatás-fejlesztési program indult az Egyesült Államok kezdeményezésére. Ennek során kellene kifejleszteni az atomerımővek 4. generációját. (Az 1. generációhoz az elsı idıszakban szerényebb biztonsági megfontolások alapján épült, ma már nem mőködı blokkok tartoznak. A 2. generációhoz tartoznak a lényegében a XX. században épült blokkok, azaz csaknem az összes ma mőködı blokk. 3. generációnak nevezzük az atomenergetika visszaesése idején tervezett, ma és a jövı két évtizedben nagy mennyiségben épülı blokkokat.) Az atomenergetika fenntarthatósága kulcskérdés. Az elmúlt évtizedekben az atomerımővek üzemanyaga a dúsított urán volt. A természetben található uránércben az 235 U izotóp részaránya kb. 0,7%. Az 235 U atommagok hasadása meghatározó az energiatermelésben. A ma használatos termikus reaktorokban a hasadásban keletkezı, mintegy 1-10 MeV energiájú neutronokat kis (<1 ev) energiákra lassítják le. Ha ilyen energiájú neutronok csapódnak be az 235 U izotóp magjaiba, akkor nagy eséllyel hasadást okoznak, és a hasadásban keletkezı 2-3 nagyenergiájú neutronnal a láncreakció önfenntartóvá tehetı. A termikus reaktorokban vízzel lassítják le a neutronokat termikus energiákra. Ez a technológia teljes mértékben érettnek tekinthetı. Elvileg elképzelhetıek ún. gyors reaktorok is, amelyekben a hasadásban keletkezı nagy energiájú neutronok lassítás nélkül, nagy energiákon okoznak maghasadást. Egy ilyen reaktor ideális üzemanyaga a természetben nem megtalálható, csak atomreaktorokban elıállítható plutónium. A plutónium az atomreaktorokban az uránércben több, mint 99%-ban elıforduló 238 U izotópból neutronbefogással áll elı. A gyors reaktor zónája körül nuclear_world.doc 3/8

elhelyezett urán-köpenybıl csaknem annyi plutónium nyerhetı ki, mint amennyi elfogy a zónában. Ilyen, szaporítónak is nevezett reaktorokat kísérleti célokra már építettek. Meg kell említeni, hogy a plutóniumot termikus reaktorok üzemanyagaként is fel lehet használni. Ez egyes országokban meg is történik. A plutónium- és uránoxid keverékét tartalmazó üzemanyagot MOX-nak (Mixed Oxide) szokás nevezni. Bár a MOX használatának lehetısége pozitív hatású, mégsem nem vezet teljesértékő megoldásra, mert a kiégett MOX üzemanyagból kitermelhetı plutónium már nem alkalmas további üzemanyag elıállítására. Ha tehát egy olyan atomerımő-flottával rendelkeznénk, amelyben termikus és gyors reaktorok egyaránt mőködnek, és a keletkezı plutóniumot visszatápláljuk, akkor az uránmennyiség egészét (nem csak 0,7%-át) felhasználhatjuk energiatermelésre és az üzemanyag-ciklus csaknem zárttá válik, a veszélyes hulladék mennyisége jelentısen csökken. A gyors reaktorok alkalmazásával valóban eljuthatunk a fenntarthatósághoz. A világ jelenlegi uránkészleteire nézve ugyan egyre bizakodóbb jelentések látnak napvilágot, de feltételezve az atomenergetika akár viszonylag szolid fejlıdését (óvatos szcenárió) kizárólag termikus reaktorokkal, ezek a készletek mintegy 100 évre elegendıek. Száz év csak látszólag hosszú idı, hiszen a most tervezett atomerımővi blokkok mintegy 10 év múlva lépnek üzembe, 60 évig fognak üzemelni, és a kicsit késıbb épülı blokkok üzemidejük végén már az uránhiánnyal küszködhetnek. Gyors reaktorok építésével, kombinált atomerımő-flottával azonban az uránkészletek akár több tízezer évig is elegendıek lehetnek. Mint említettük, gyors reaktorok már épültek, de nem terjedtek el. Mi a probléma? Alapvetıen az, hogy az ilyen reaktorokban természetesen el kell kerülni a jó neutronlassító anyagok alkalmazását, tehát a víz mint messze legelterjedtebben használt hőtıközeg nem jöhet számításba. Ami lehetséges, az a folyékony fémmel (nátrium, ólom, ólom-bizmut eutektikum), vagy gázzal (hélium) történı hőtés. Ilyen anyagokkal hőtött atomreaktorok kifejlesztését az atomerımővek 4. generációjának elemeként tervezik. E reaktorok prototípusa a 2020-as évek elején készülhet el, de rendszerbe állításuk csak 2040 utánra várható. Ha belegondolunk abba, hogy az uránkészletek kizárólag termikus reaktorokat használva 2100 után elfogynak, továbbá látjuk, hogy a gyors reaktorok beindításához jelentıs plutóniumkészleteket kell elızetesen felhalmozni, akkor ez az idızítés megfelelınek tőnik. A fentiekben már céloztunk arra, hogy a fenntarthatóság érdekében bevezetendı gyors reaktorok alkalmazása és a nukleáris technika törvénytelen kezekbe való kerülése ellentmondást rejt magában. Az ellentmondás lényege az, hogy a plutóniumot csak a reaktorban már elhasznált, besugárzott üzemanyagból lehet kivonni. A reprocesszálás technikája alapvetıen katonai célokat szolgál, kezdettıl fogva ezzel a technikával állították elı a plutónium-alapú atombombák nyersanyagát. A következı problémákkal kell megküzdeni: nuclear_world.doc 4/8

- a besugárzott üzemanyag átalakítására szolgáló ún. reprocesszáló üzemek jóval veszélyesebbek az ott dolgozókra és a környezetre, mint az atomenergetikai ipar bármely egyéb eleme, mert a besugárzott üzemanyag hosszú ideig erısen sugároz, - a reprocesszálás során nagy mennyiségő tiszta plutónium (és urán) áll elı az üzemben, - mivel jóval kevesebb reprocesszáló üzemre van szükség, mint atomerımőre, az erısen sugárzó besugárzott üzemanyagot nagy mennyiségben szállítani kell. A problémák megoldása részben a 4. generációs atomerımővek kifejlesztését célzó nemzetközi projekt, részben egyéb nemzetközi kezdeményezések (pl. Global Nuclear Energy Partnership) keretében történik. Nyilvánvaló, hogy reprocesszáló mővet csak az atomhatalmak mőködtethetnek. Ennek kellı biztonsága ezekben az országokban ma is megoldott (Európában Franciaország és Nagy-Britannia mőködtet reprocesszáló mővet, az orosz üzem Európa és Ázsia határán, a Dél-Urálban található), ami nem jelenti azt, hogy egy ilyen üzemet más országban is engedélyeznének (ha ennek egyéb akadálya nem lenne). A technológia bonyolultsága miatt az várható, hogy új gyors reaktoros atomerımőveket is elsısorban a legfejlettebb országokban építenek (amelyek egyébként nem feltétlenül atomhatalmak, lásd pl. Japán és Korea). Az olyan közepes és kisebb országokban, mint Magyarország, valószínőleg fıleg termikus reaktorok fognak mőködni hosszabb távon is. A plutónium szeparálásának problémáját a reprocesszálási technológia továbbfejlesztésével lehet megoldani, úgy, hogy a kémiai szétválasztás során olyan anyagok is a plutóniummal együtt maradjanak, amelyek nem gátolják az atomreaktorban való további felhasználást, de ellehetetlenítik atomfegyver készítését. Mielıtt rátérnénk a radioaktív hulladékok csatolódó problémájára, rövid kitérıt kell tenni a 4. generációs atomerımővek egyéb lehetséges típusainak rövid bemutatása céljából. Az egyik új típus az ún. szuperkritikus vizes reaktor (SCWR) lehet. Ebben a reaktortípusban a hőtıvíz ún. szuperkritikus állapotban van (nagy nyomáson a víz ilyen se nem gız, se nem víz állapotba kerül), ami elınyösen használható fel az erımő hatásfokának javításához és szerkezetének egyszerősítéséhez. Egy ilyen reaktor a mai vizes reaktortípusok továbbfejlesztésének tekinthetı. A megvalósítandó technológia számos rendkívüli bonyolultságra vezet (pl. magas hımérsékletet elviselı szerkezeti anyagok, felgyorsuló korrózió), ezért nem ítélhetı meg, hogy ezt a típust valóban kifejlesztik-e. Nagy reményeket főztek egy másik reaktortípushoz, az ún. magas hımérséklető gázhőtéses reaktorhoz (VHTR). Ebben a reaktorban az üzemanyag grafitgolyókba ágyazottan helyezkedik el, ami nagy biztonságot ad, egyszersmind azonban a mai technológiákkal nem lehetséges az üzemanyag reprocesszálása. A reaktortípus kifejlesztésének célja magas hımérséklető (kb. 1000 C) gáz elıállítása, amelyet jól lehetne különbözı ipari célokra (pl. hidrogén elıállítása, kohászat) közvetlenül használni. Az eddigi kutatások nem vezettek megfelelı szerkezeti anyagok elıállítására, kb. 800 C felett a szokásos és a kísérleti anyagok tulajdonságai elviselhetetlen mértékben leromlanak. Ma nem ítélhetı meg, hogy ezt a típust valóban érdemes-e kifejleszteni. nuclear_world.doc 5/8

Végül felmerült az olvadéksó reaktor (MSR) ötlete is. Ez az egzotikus reaktortípus kémiai összetételénél fogva alkalmas lehet arra, hogy energiatermelés közben a különbözı anyagok reprocesszálási célú kémiai szétválasztása is megtörténjen. E típus létrehozásának ma kicsi az esélye. Ugyanitt érdemes megemlíteni a tórium felhasználásának lehetıségét is. A természetben viszonylag nagy gyakorisággal elıforduló tórium maga nem hasadóanyag, de egy kezdetben valamilyen hasadóanyaggal meghajtott reaktorban a 232 Th izotópból nagy hatásfokkal jól hasadó 233 U izotóp keletkezik. Ezután persze reprocesszálási mőveleteket kell végrehajtani, és végsı soron így is eljuthatunk a fenntartható maghasadásos energiatermeléshez. A tóriumciklus számos technológiai buktatót tartalmaz, és egyelıre csak Indiában kutatják. Az atomenergetika társadalmi elfogadtatásának kulcskérdése a radioaktív hulladékok kérdése. A radioaktív hulladékok következı fajtáit különböztetjük meg: - Kis- és közepes aktivitású hulladékok, amelyek viszonylag nagy mennyiségben keletkeznek egy atomerımő mőködése során (jóllehet mennyiségük elenyészı pl. a szénalapú energiatermelésben keletkezı salakmennyiséghez képest; ezek megfelelı földalatti tárolókban teljes biztonsággal tárolhatóak, az ilyen tárolók társadalmi elfogadása ma már viszonylag egyszerő). - Az atomerımővek leszerelésekor keletkezı nagyaktivitású hulladék; ennek mennyisége nagyon korlátozott, a radioaktív anyagok lebomlása viszonylag gyors, tehát ez a hulladék belátható idın belül akár a kis- és közepes aktivitású hulladékok tárolójában is elhelyezhetıvé válik. - A besugárzott főtıelemek; ezek mennyisége viszonylag csekély, mégis ezek jelentik a legnagyobb gondot. Az alábbiakban ezért a besugárzott főtıelemekkel foglalkozunk. Ezek aktivitása nagy, néhány évig a reaktor mellett szokás ıket víz alatt tárolni, majd néhány évtizedig (átmenetileg) ún. száraz tárolókban, levegı áramoltatásával hőtve tárolják ıket. A főtıelemek aktivitását számos radioaktív izotóp jelenléte okozza. Kezdetben a hasadásban létrejövı radioaktív izotópok adják az aktivitás nagy részét, ezek összességében mintegy 700 év alatt bomlanak le olyan mértékben, hogy a kizárólag belılük álló anyag aktivitása már lecseng a természetes uránérc aktivitására. (Bár szakmailag helyesebb az aktivitás helyett a biológiai hatást is figyelembe vevı radiotoxicitást használni a tárolandó anyagok jellemzésére, ettıl most eltekintünk.) Ha a főtıelemeket közvetlenül, reprocesszálás nélkül helyezzük el végleges tárolóban, akkor elıbb-utóbb a plutónium aktivitása fog dominálni, de sajnos, ennek lecsengésére akár többszázezer évet is kell várni. Ha az anyagot reprocesszálták, azaz újrafelhasználás céljából kivonták belıle a plutóniumot és az uránt, akkor az aktivitást néhány száz év múlva a plutóniumból még a reaktorban keletkezett ún. másodlagos aktinídák (Np, Am, Cm) fogják dominálni, míg ezek is lecsengenek mintegy tízezer év múlva. nuclear_world.doc 6/8

Látható, hogy a besugárzott főtıelemektıl, mint hulladéktól úgy lehet a legbiztonságosabban megszabadulni, ha a főtıelemeket reprocesszálják és a reprocesszálás során nem csak az uránt és a plutóniumot, hanem a másodlagos aktinídákat (és néhány hosszú felezési idejő hasadási terméket) is eltávolítják. Jelenleg folynak azok a kutatások, amelyek annak lehetıségét akarják megteremteni, hogy a másodlagos aktinídákat arra alkalmas reaktorban (gyors reaktorban vagy transzmutációs berendezésben, lásd alább) nukleárisan elégethessék. A reprocesszálás maradéka persze így is hulladék, azt azonban akár úgy is lehet tárolni, mint ahogyan a besugárzott főtıelemeket átmenetileg tárolták (léghőtéssel). Érdemes megjegyezni, hogy a radioaktív hulladék minimalizálása szempontjából is lényeges a plutónium újrafelhasználása, a ciklus zárása. Nyilván célszerő megteremteni a megfelelı geológiai tulajdonságú, mélyen a felszín alatt fekvı végleges tárolókat. Tekintettel azonban arra, hogy itt egy többszáz, vagy többezer éves léptékő feladatról van szó, érdemes lehetıvé tenni az eltemetett anyaghoz való hozzáférést mindaddig, amíg tényleg véglegesnek tekinthetı megoldás születik. Mint korábban jeleztük, érdemes megemlíteni az ún. transzmutációs berendezéseket, amelyek kémiai elemek átalakítására valók. Tulajdonképpen elemátalakítás zajlik a reaktorokban is, de elképzelhetı olyan reaktorszerő berendezés is, amelyben nem zajlik önfenntartó láncreakció, hanem egy gyorsító, mint neutronforrás biztosítja a neutronháztartás egyensúlyát. Lehetséges, hogy a másodlagos aktinídák elégetése ilyen célberendezésekben történne. Amint a fentiekbıl látható, a maghasadásos energiatermelés fizikája jól ismert, a kidolgozott technológia bevált. Megalapozott, hogy ez az energiatermelési mód nagy perspektívákkal rendelkezik, felhasználása középtávon jó megoldás lehet. Bár a jelenlegi reaktorok kiválóan mőködnek, az uránkészletek teljes kihasználásán alapuló fenntartható maghasadásos energiatermelés még számos jelentıs kutatás-fejlesztési feladatot inicializál. Ez a tanulmány nem a K+F feladatok felsorolása érdekében készült, bár a fentiekbıl számos valóságos aktuális feladat kiolvasható. Nyilvánvaló, hogy ezek a kutatások csak nemzetközi keretek között végezhetıek, mert rendkívül komoly infrastruktúrára van szükségük. Egyetlen ország kutatói sem lennének képesek önmagukban a felmerülı összes feladat megoldására, de valamennyire a feladat jellege is azt sugallmazza, hogy csak a nemzetközi együttmőködés lehet a szóbanforgó K+F megfelelı kerete. A világban jelenleg folyó, a fenti célokra irányuló K+F munkákat jórészt a Generation-IV International Forum (GIF) fogja össze. Ennek tagja az Európai Unió, és rajta keresztül Magyarország is. Az Európai Unió keretprogramjai eddig nem adtak megfelelı finanszírozási keretet az együttmőködéshez, és az egyes nemzeti programok sem tették lehetıvé kiugró új eredmények megszületését. Felmérve a probléma jelentıségét, és megértve, hogy bár az európai ipar számára a jelenleg mőködı atomerımővek üzemidı-hosszabbítása bír elsırendı jelentıséggel, ugyanakkor nem mondhat le erısıdı világpiaci jelenlétérıl, létrejött a Sustainable Nuclear Energy Technology Platform (SNE-TP), amely szervezi az európai nukleáris ipar, a kutatóintézetek és az egyetemek közös munkáját és befolyásolja az EU keretprogramjait. nuclear_world.doc 7/8

A most kiforróban lévı elképzelések szerint az Európai Unió távlati energiapolitikai elképzeléseit summázó SET-Plan (Strategic Energy Technology = SET) mentén létrejön az ún. European Industrial Initiative (EII) nukleáris ága, az európai nukleáris energetikai kutatási infrastruktúra kiépítésére. Hosszan lehetne tárgyalni a vibrálóan változó európai K+F színképet, de ez a tanulmánynak nem célja, mindössze érzékeltetni szerettük volna a nukleáris K+F Európa által megértett fontosságát. Budapest, 2009. augusztus nuclear_world.doc 8/8