Nükleer Atıklar

Nükleer güç reaktörlerinin normal çalışmaları sırasında, reaktör soğutma sistemlerinin ve yakıt depolama havuzlarının temizlenmesinden, alet ve cihazların radyoaktif bulaşmalarının giderilmesinden, radyoaktif hale gelen bazı metal parçalar ve filtre gibi malzemelerden, düşük ve orta aktivite seviyelerinde sıvı ve gaz radyoaktif atıklar oluşmaktadır. Bu tür atıkların kısa yarı ömürlü olanları aktiviteleri azalıncaya kadar depolanır, uzun yarı ömürlü atıklar ise aktivitelerinin çevreye yayılmasının önlenmesi için çimento veya asfalt ile karıştırılarak depolanır. Bu atıkların dışında reaktörlerden enerji üretimi sonucunda yüksek aktiviteli kullanılmış yakıtlar ortaya çıkar. Kullanılmış yakıtların idaresi konusunda iki seçenek mevcuttur:

Kullanılmış yakıt, ara depolamadan sonra direk olarak nihai depolama tesislerine gönderilir. Ancak günümüzde nihai depolama tesisleri henüz işletimde değildir, bu konuda yapılan araştırmalar yoğun bir şekilde devam etmektedir. Bu nedenle, kullanılmış yakıtlar ara depolama tesislerinde bekletilmektedir.

Kullanılmış yakıtın içinde bulunan ve tekrar yakıt olarak kullanılabilecek uranyum ve plütonyumun kazanılması amacıyla yeniden işleme tesislerine gönderilir. Uranyum ve plütonyum kazanıldıktan sonra ortaya çıkan yüksek seviyeli atık camlaştırılarak depolanır.

Faydalı kullanım ömrünün sonuna gelmiş olan nükleer tesislerin hizmetten çıkarılmaları ile ilgili görüşler, pratik olmayacağı, maliyetinin çok yüksek olacağı ve çok fazla miktarda atık oluşacağı düşünceleri ile sık sık tartışılmıştır.

Kullanılmış yakıt, ara depolamadan sonra direk olarak nihai depolama tesislerine gönderilir. Ancak günümüzde nihai depolama tesisleri henüz işletimde değildir, bu konuda yapılan araştırmalar yoğun bir şekilde devam etmektedir. Bu nedenle, kullanılmış yakıtlar ara depolama tesislerinde bekletilmektedir.

Kullanılmış yakıtın içinde bulunan ve tekrar yakıt olarak kullanılabilecek uranyum ve plütonyumun kazanılması amacıyla yeniden işleme tesislerine gönderilir. Uranyum ve plütonyum kazanıldıktan sonra ortaya çıkan yüksek seviyeli atık camlaştırılarak depolanır.

Yanma oranına bağlı olarak kullanılmış yakıt içinde yaklaşık %1 civarında yanmamış U235, %90 dan fazla U238 ve %0.5-1 Pu ve küçük miktarda aktinitlerle fisyon ürünleri bulunur. Plutonyum fisil izotoplarından dolayı U235 gibi kullanılır. Birkaç yıl havuzda soğuyan yakıt, uranyumun ve plutonyumun radyoaktif fisyon ürünlerinden ve diğer ağır elementlerden ayrılması için yeniden işlenir. Bunun için en çok kullanılan Purex (Pu, U ekstraksiyon) metodunda, yakıt çubukları kesildikten sonra nitrik asitte eritilir daha sonra bir organik sıvıyla U, Pu, fisyon ürünleri ayrılır. Ayrılan plutonyum ve uranyum, oksit veya metal formuna dönüştürülür ve tekrar kullanılmak üzere yakıt fabrikasyon tesislerine gönderilir.

Uranyum ve plutonyumu ayırdıktan sonra geriye kalan fisyon ürünleri geçici olarak paslanmaz çelik tanklarda sürekli soğutma ortamında depolanır. Bir yıllık bir bozunma süresi sonunda fisyon ürün çözeltisi camlaştırılır. Bu yüksek seviyeli cam atık paslanmaz çelik kaplarda havalandırmayla soğutulan radyasyon seviyesi sürekli kontrol edilen geçici depolarda depolanır.

Nükleer enerji üretiminde kullanılan yakıtlar yüksek radyoaktiviteye sahip uzun yarı ömürlü izotoplar içermektedir. Kullanılmış yakıtlar, ya yeniden işlenerek içindeki tekrar yanabilecek uranyum ve plutonyum alınır ve kalan kısım yüksek aktiviteye sahip olduğundan camlaştırılarak depolanır ya da herhangi bir işlem yapılmaksızın depolanır. Tekrar kullanılmamasına karar verilen kullanılmış yakıtlar ve camlaştırılmış atıklar uzun yarı ömürlü ve yüksek radyoaktiviteye sahip olduklarından nihai olarak depolanmalıdır Nihai depolama için sızdırmaz ve aşınmaya karşı dirençli özel çelik kaplar içine konulan kullanılmış yakıtlar geçici yer üstü ve yer altı depolarında muhafaza edilmektedir.

Ancak son depolama için gelecekte jeolojik oluşumlarda (yer altı) depolama teknolojisi kullanılacaktır. Yer altı depolama ile atığın, yerin yaklaşık 600-1000 m altında yer altı sularının bulunmadığı ve deprem riski olmayan kayalık bölgelere gömülmesi planlanmaktadır. Kullanılmış yakıtın yeniden işlenerek içindeki uranyum ve plütonyumun alınmasından sonra arta kalan yüksek seviyeli atıklar ise camlaştırılarak depolanmaktadır. Atıkların camlaştırılmasının nedeni camın suda çözünmesinin hemen hemen olanaksız olmasıdır. Böylece yer altı depolaması sırasında olabilecek bir suyla temas sonucunda atığın suya karışma ihtimali çok azaltılmış olmaktadır. Kaldı ki camlaştırılmış atık değişik katmanlardan oluşan özel bir kabın içinde bulunmaktadır.

Ayrıca, gelecekte kullanılmış yakıtta bulunan uzun yarı ömürlü izotopların kısa yarı ömürlü izotoplara dönüştürülmesi için "hızlandırıcı güdümlü reaktör" sistemlerinin kullanılması yöntemleri de araştırılmaktadır.

Yeraltı jeolojik (nihai) depolama konusunda ABD'de ve Finlandiya'da önemli gelişmeler bulunmaktadır:

ABD'de Enerji Bakanlığı, Yucca Dağı'nın, kullanılmış yakıtların nihai depolanması için uygun bir alan olduğunu rapor ederek lisans müracaatı için NRC'ye başvurulmasını, 2010 yılında ise atıkların tesise konmasını planlamaktadır. New Mexico yakınlarında bulunan ilk yeraltı depolama tesisi olan WIPP, (Waste Isolation Pilot Plant) araştırma ve savunma programlarından ortaya çıkan transuranyum atıkların depolanması amacıyla 26 Mart 1999 tarihinde işletmeye alınmıştır.
Finlandiya Parlamentosu, kullanılmış yakıtların nihai depolanması için Eurajoki Belediyesi içindeki Olkiluoto'da depolama tesisinin inşasına "Prensipte Karar" için onay vermiştir. Nihai depolama tesisinin inşası 2010 yılında, işletmesi ise 2020 yılında başlayacaktır.

Güç reaktörü gibi büyük bir yapının tamamen sökülmesinin büyük miktarda hurda meydana getireceği bir gerçektir, fakat bu hurdaların çoğu radyoaktif değildir ve tekrar kullanılabilir. Hizmetten çıkarmanın maliyeti konusunda çözüm ise üretici kuruluşların bu maliyeti elektrik üretim maliyetine eklemeleri ve ayrı bir fon yaratmaları ile sağlanmaktadır. Nükleer santrallar da dahil olmak üzere nükleer tesislerin sökülmesi ve yeşil alana dönüştürülmesi maliyeti santralın ilk yatırım maliyetinin yaklaşık %10-20'sine karşılık gelmektedir.