2

“ Energia naturala a Universului, puterea care aprinde stelele, ssunt nucleare. Energia chimica, vantul, roata hidraulica ca surse de energie sunt din punctul de vedere al celui ce conduce Universul la fel de rare precum o stea care ar functiona cu carbune. Daca este asa, iar Universul lui Dumnezeu este bazat pe energia nucleara, de ce sunt atat de multi printre noi gata sa marsaluiasca pentru a protesta impotriva folosirii ei in scopul producerii de electricitate?” 1

James Lovelock

Ecologist independent si cercetator fondator al miscarii ecologiste in anii 60 si unul din principalii ei lideri ideologici,

autorul celebrelor carti Teoria Gaia si Varstele Gaia

1 J. Lovelock-A dose of nuclear radiation,

http://www.alamut.com/proj/98/nuclearGarden/bookTexts/Lovelock_Radiation.html

3

Cuvant inainte

Energia nucleara pentru producerea de electricitate si caldura trebuie privita ca o alternativa, luand in considerare calitatile si neajunsurile pe care le are, astfel ca printr-o analiza obiectiva sa poata ocupa locul ce i se cuvine in ierarhia producatorilor de energie, tinand cont de conditiile locale materiale si umane. in orice proces de transformare a materiei prime, pentru producerea de energie sau a unei substante, rezulta prin legea firii un deseu, care cu cat este mai redus fata de cantitatea materiei prime utilizata, cu atat randamentul de transformare este mai bun si ca atare polarizeaza atentia si preocuparea specialistilor din domeniu. Natura face ca deseul din energetica nucleara sa fie radioactiv, ceea ce este considerat de unii ca un “defect”. intelesul de material radioactiv a intrat in constiinta oamenilor dupa efectul devastator al bombelor atomice lansate in cel de al doilea razboi mondial, ceea ce explica retinerea multora la utilizarea energiei nucleare. Cum deseul centralelor nucleare este radioactiv, problema lui trebuie analizata si tratata cu toata obiectivitatea, fara patima, pentru a alege solutiile cele mai bune din punct de vedere tehnologic, care sa permita o dezvoltare durabila a acestei forme de energie. Prezenta carte cauta, de pe pozitii stiintifice si tehnice in acelas timp, sa prezinte energia nucleara ca o

4

solutie alternativa viabila si de viitor, dezvoltand problematica deseurilor nucleare in complexitatea ei, relativ usor de inteles nu numai de catre specialistii angrenati in activitati nucleare, ci si de un public larg doritor sa cunoasca realitatea asupra energiei nucleare aplicata in scopuri pasnice si utila umanitatii. Recomand citirea acestei carti care iti da posibilitatea sa judeci singur si obiectiv daca energia nucleara este si poate deveni si in viitor o alternativa in producerea de energie electrica si termica, forme de energie atat de necesare dezvoltarii armonioase a societatii unei tari. Cartea prezinta girul a trei autori cu pregatire in disciplinele chimie-fizica-inginerie, care prin intreaga lor activitate in domeniul nuclear s-au evidentiat cu lucrari privind combustibilul nuclear, deseurile radioactive, radioprotectia si protectia mediului. Practica autorilor in domeniul nuclear le confera credibilitate si aceasta atesta valoarea cartii. Le multumesc autorilor ca mi s-au adresat pentru a scrie aceste cateva randuri, pe care le inchei dorind succes cartii, ca ideile ei sa-si gaseasca cale spre realizare si astfel sa confirme spusele lui Ovidiu ca: sfarsitul incununeaza opera. Bucuresti, februarie 2003

Acad. Marius Peculea

5

CUPRINSUL

1. Introducere

MITURILE 2. Deseurile nucleare in literatura ecologista

ADEVARURILE

3. Radioactivitatea naturala 4. Radioactivitatea artificiala 5. Sursele de deseuri nucleare 6. Caracteristicile deseurilor nucleare 7. Deseurile nucleare militare 8. Depozitarea finala a deseurilor slab si mediu active 9. Deseurile nucleare naturale (NORM, TENORM) 10. Poate rezolva alchimia problema deseurilor nucleare? 11. Plutoniul – un deseu nuclear mai special 12. Riscurile asociate deseurilor nucleare 13. Alte riscuri ale energiei nucleare 14. Riscurile pentru sanatate asociate altor surse de energie 15. Principiile gospodaririi in siguranta a deseurilor nucleare 16. in loc de concluzii

BIBLIOGRAFIE Surse de informatii privind deseurile nucleare Glosar Anexe

6

1. Introducere

La mijlocul anilor 80 energia nucleara parea o

solutie compromisa. Publicul nu o mai putea accepta din cauza fricii de radiatii. Accidentul de la Three Mile Islands era inca proaspat in memoria tuturor, iar mediile de informare intretineau starea de teama, de fiecare data cand se rememora evenimentul. Accidentul tragic ce a avut loc in 1986 la Cernobil, in Uniunea Sovietica, a exacerbat teama publicului, dandu-i o dimensiune internationala. La acel moment electricitatea ieftina produsa prin arderea combustibililor fosili nu mai dadea nici o sansa solutiei nucleare.

La inceputul anilor 90 lucrurile incepeau sa se schimbe. Preocuparile pentru protectia mediului s-au reorientat spectaculos catre alte domenii precum incalzirea globala prin efectul de sera, efectele dezastruoase ale ploilor acide, efectele poluarii cu diverse chimicale, de la insecticide la aditivii alimentari i1s.

Fobiile majore ale publicului par sa se fi deplasat de la radiatii la chimicale. Dioxina, PCB, EDB si alte chimicale cu denumiri lungi au devenit termeni des folositi in limbajul casnic, in timp ce despre plutoniu nu mai vorbeste aproape nimeni.

Deseurile nucleare, acest “calcai al lui Achile” al energiei nucleare a facut obiectul multor carti scrise de oameni de stiinta sau de scriitori de profesie. Toate aceste carti sunt pline de povesti care prezinta energia nucleara ca plina de pericole. Aceste povesti sunt utile pentru a capta interesul cititorului, dar ele nu probeaza nimic. Pentru a demonstra existenta pericolului asociat

7

deseurilor nucleare, el trebuie cuantificat in numar de decese (sau alte forme de impact) si apoi comparat cu estimarile similare pentru alte tehnologii.

Dar de ce sunt deseurile nucleare atat de controversate? Asa cum stim din fizica elementara, materia nu poate fi distrusa si nici creata. Cand un combustibil este consumat pentru a fi produsa energie, el nu dispare ci se transforma in altceva numit “deseu”. Acest lucru este adevarat, indiferent daca ardem uraniu sau carbune.

Deseurile nucleare se deosebesc radical de cele rezultate din alte tehnologii. Prima caracteristica a acestora consta in volumul lor foarte redus, fapt ce permite gospodarirea lor cu o atentie deosebita. A doua caracteristica se refera la natura pericolului pentru public, care in acest caz este prezenta radiatiilor.

8

MMIITTUURRIILLEE

9

2.Deseurile nucleare in literatura ecologista Exista o literatura bogata despre pericolele si nenorocirile pe care le aduce energia nucleara in general si deseurile nucleare in particular. Multe dintre aceste publicatii, intre care unele chiar foarte ample si elaborate, sunt rodul activitatii organizatiilor antinucleare internationale. Vom incerca sa ilustram cateva din abordarile si miturile privind energia nucleara.

Greenpeace “Industria energeticii nucleare a fost exclusa de pe piata mondiala a energiei pentru motive de protectia mediului si de resurse de finantare. Promisiunile mitului “Atomii pentru pace” nu s-au realizat niciodata. Energia nucleara este murdara, periculoasa, neeconomica si nu a asigurat independenta si nici securitatea energetica. Greenpeace crede ca energetica nucleara trebuie sa fie eliminata total, incepand cu inchiderea imediata a celor mai periculosi reactori”i2s. “Una din cele mai mari probleme cu care se confrunta industria nucleara este ce sa faca cu deseurile radioactive care se produc prin functionarea reactorului nuclear. Dupa ce elementele de combustibil si-au consumat viata in interiorul centralei nucleare, ele devin deseuri inalt active. in unele tari, precum Suedia si Statele Unite, elementele de combustibil sunt stocate sub forma in care sunt scoase din reactor. in alte tari precum Marea Britanie, Franta si Japonia, sunt trimise la reprocesare. Reprocesarea nu numai ca face aceste

10

deseuri inalt active mai greu de gospodarit, dar creaza si volume mult mai mari din toate tipurile de deseuri. Industria nucleara a avut aproape 50 de ani sa gaseasca o solutie la problema deseurilor nucleare si nu a reusit sa o gaseasca. Data fiind criza globala a deseurilor radioactive, Greenpeace crede ca nu trebuie sa se mai produca deseuri nucleare nicaieri in lume”. Introducerea generala in poluarea radioactiva de Wendy Oser si Molly Young Brown “Nu o puteti vedea. Nu o puteti simti. Efectele ei pot sa nu apara acum, in aceasta decada, in aceasta generatie sau in acest secol. Nu exista nici un indiciu ca o boala sau o celula distrusa a fost din cauza unei anumite expuneri la radiatii. De asemenea, radiatia mostenirii nucleare a razboiului rece va dura milenii. Descendentii nostri ne vor pune o singura intrebare: ce ati facut cu aceste substante? Implicatiile stiintifice, tehnologice, politice si morale ale poluarii radioactive sunt imense. Din presa de razboi am aflat cum sa producem si sa folosim reactia in lant. Din nefericire, nu am aflat si cum sa ii controlam rezultatele oribile. Nu cunoastem nici amploarea contaminarii radioactive si nici dezastrul pe care aceasta il produce. Nu stim cum sa recuperam radioactivitatea dispersata. Nu stim sa izolam pentru totdeauna radioactivitatea pe care o detinem. Nu stim cum sa spunem “destul” si sa oprim producerea ei, vanzarea ei si otravirea planetei.”

“ Deseurile inalt active includ combustibilul din reactorii comerciali, numit eufemistic combustibil uzat, nu din cauza ca si-a pierdut puterea sau ca s-a racit, ci pentru ca materialele otravitoare au devenit prea iradiate pentru

11

utilizari viitoare. Depozitarea finala la adancime este metoda propusa in mod curent. Problemele ingroparii deseurilor la adancime includ modificarea panzei freatice, cutremurele si alti factori geologici, care pot afecta deseurile depozitate si pot duce la contaminarea solului, apei si aerului. Nici un savant sau inginer nu poate da o garantie absoluta ca deseurile radioactive nu vor scapa candva in cantitati periculoase, chiar din cel mai bun depozit. Nu putem fi siguri nici ca descendentii nostri nu vor sapa in depozit peste sute sau mii de ani, din curiozitate sau lipsa de informare. Deseurile militare din reprocesare sunt numite de nivel inalt. Ele sunt destinate depozitarii in straturi geologice de adancime la Yucca Mountain in Nevada. Acest fapt este echivalent cu abandonarea. Materialul care va continua sa emita radioactivitate 240.000 pana la 500.000 de ani va fi inchis in cavitatile subterane care au prezentat deja infiltratii in primii cinci ani. Pur si simplu nu stim cum sa facem materiale de incapsulare care sa reziste la radioactivitate”.

.... “Industria nucleara cerceteaza disponibilitatea oamenilor de a accepta riscul. Se stie ca oamenii se simt mai siguri cand conduc o masina decat atunci cand calatoresc cu avionul, chiar daca sofatul este mai riscant. Industria incearca sa ofere aceiasi iluzie de control, in privinta centralelor nucleare. Ea se bazeaza pe speranta de a convinge publicul ca beneficiile productiei de electricitate vor contrabalansa temerile privind siguranta si deseurile. in ultimele cinci decenii ale erei nucleare, recomandarile internationale privind nivelul acceptabil de expunere la radiatii a fost redus de cateva ori (de la 300 mSv in 1934 la 15 mSv in 1950, 5 mSv in 1956 si 1 mSv in 1990). Pericolul expunerii la nivelele scazute de radiatii a fost

12

istoric subestimat. in anul 1989, un comitet al Comisiei pentru Reglementari Nucleare a SUA (NRC) a concluzionat ca probabilitatea ca o anumita doza de radiatii sa produca leucemie e de 4 ori mai mare decat se crezuse cu zece ani in urma. Studiile pe subiecti umani au aratat ca fiecare doza de radiatii confera un risc de efect cancerigen. Un numar in crestere de specialisti in domeniu afirma azi, ca nu exista nivel sigur de expunere la radiatii. Sigur inseamna fara riscul unor consecinte, iar studiile pe oameni au aratat ca orice doza de radiatii confera un risc de aparitie a cancerului, marimea riscului fiind legata de marimea dozei acumulate. Abordand problema escaladarii efectelor daunatoare, Gofman si O’Connor au propus legea beneficiilor concentrate prin efecte difuze, care spune ca un grup mic si hotarat, actionand energic in scopul intereselor lui inguste, poate adesea sa impuna unui grup mai mare o nedreptate, cu conditia ca grupul mai mare sa creada ca efectele daunatoare sunt ipotetice sau triviale, indepartate in viitor sau actuale, dar mici in comparatie cu costurile mari si reale pentru prevenirea lor. Triumful oricarei nedreptati este virtual asigurat daca sustinatorii reusesc sa o prezinte ca triviala. Chiar cand efectele daunatoare sau nedreptatile sunt intr-adevar mici, abuzul permanent poate atinge proportii tragice cand axioma beneficiilor concentrate a functionat iar si iar. De la refuzul publicului american fata de extinderea energiei nucleare, cercetarea finantata de guvern s-a indepartat de studierea efectelor daunatoare ale radioactivitatii. Finantarile au fost date temelor care urmareau sa demonstreze ca o anumita radioactivitate este benefica pentru viata. Departamentul de Energie al SUA (DOE) a fost descris ca ar incerca sa sugereze publicului urmatoarele convingeri: a) putina radiatie este buna; b)

13

exista un prag al dozei sub care nu apar efecte adverse; c) o doza de radiatii este mai putin periculoasa daca este primita lent, in timp, decat daca este o doza unica. Din 1980, ipoteza falsa ca doza primita lent este de 2 pana la 10 ori mai putin daunatoare decat doza unica a fost invocata pentru a reduce cu un factor de pana la 10 numarul de cancere atribuite bombei atomice. Aceasta interpretare este aplicata si pentru a face predictii privind dozele incasate lent, ca urmare a accidentului de la Cernobil”.

“Cunoasterea stiintifica paleste in fata provocarii pe care o reprezinta izolarea deseurilor nucleare, pana cand vor deveni inofensive. Timp de un secol oamenii de stiinta au explorat natura atomului si radioactivitatea si numai recent au inceput sa studieze cum sa protejeze viata de aceasta amenintare. Multe idei pentru depozitarea finala au fost promovate pe langa abandonarea geologica, dar nici una nu s-a dovedit a fi mult mai potrivita. Fiecare din solutiile propuse are slabiciuni. Vitrifierea deseurilor radioactive cu sticla topita, pentru a reduce migrarea radionuclizilor genereaza gaze inflamabile si explozive si un slam fierbinte foarte radioactiv. Procesul este vulnerabil in ceea ce priveste producerea de accidente si s-a dovedit a fi de 30 de ori mai scump decat optiunea stocarii materialelor. in plus, ea face materialele radioactive inaccesibile pentru aplicarea viitoarelor cunostiinte stiintifice. Fixarea in ciment sau combinarea cu ciment a fost studiata, desi materialul de incapsulare nu rezista la radioactivitate, devenind fragil, fisurat si faramicios. Propunerea transmutarii asa-numitelor deseuri duce la materiale radioactive suplimentare, care din motive economice sunt privite ca resurse, continuand astfel lantul nuclear si prelungind poluarea. in plus,

14

transmutarea necesita mari cantitati de energie si procese chimice, creeaza noi si importante cantitati de deseuri, iar problemele deseurilor radioactive raman oricum. Reactorii rapizi au fost respinsi de majoritatea natiunilor care i-au incercat, din cauza periculozitatii lor si a necesitatii de a transporta in mod repetat mari cantitati de plutoniu, materialul de baza pentru armele nucleare. Japonia este singura tara care are program de reactori rapizi, impotriva protestelor cetatenilor sai. Conform estimarilor industriei, reprocesarea multiplica de aproape 10 ori cantitatile de deseuri care necesita izolarea pe termen lung. Exista numeroase idei noi care sunt considerate solutii pentru viitorul mai apropiat sau mai indepartat. A fost identificat un microb primitiv care produce gaz natural nepoluant la curatarea deseurilor toxice cu metale grele. Acest microb suporta doze de radiatii de 2 milioane razi, 450 razi fiind fatali pentru orice om. Sunt idei de a amplasa materialele radioactive sub fundul oceanelor sau in Soare. Ideea cu fundul marilor a fost stopata din cauze similare celor care interzic depozitarea in adancime: nu putem previziona cu certitudine un viitor geologic stabil pentru intervalul considerat. Dimpotriva, Pamantul se schimba geologic si biologic, iar mai devreme sau mai tarziu radiatia se va dispersa. in timp ce Soarele ar putea absorbi usor suplimentul de radioactivitate fabricat de noi, ne lipseste precizia ce trebuie asigurata la lansarea lor in spatiu. Scriitoarea Anne Herbert a exprimat acestea astfel: ”accidentele nucleare le fac nebunii ca mine, dar numai Dumnezeu a faut un reactor nuclear la 93 milioane de mile de cea mai apropiata scoala primara”. Manualul energiei sigure de Jan Thomas, Claire Greensfelder si Wendy Oser

15

“Energia nucleara nu este sanatoasa pentru copii si pentru alte vietuitoare. in legatura cu poluarea trebuie subliniat ca ceea ce este biologic important este suma tuturor efectelor de-a lungul timpului, de la toate sursele si evenimentele care emit poluanti persistenti (radioactivi sau de alt gen) in biosfera. Energia nucleara elibereaza la functionarea normala radioactivitate otravitoare in aer, sol si apa. Substantele radioactive eliberate sunt particole alfa si beta sau radiatii gama, care afecteaza celulele vii. O doza mare de radiatii poate duce la deces in zile sau saptamani, iar dozele mici de radiatii se stie ca sunt mult mai periculoase decat s-a crezut. Expunerea prelungita la asanumita radiatie de nivel scazut poate produce probleme de sanatate severe si de durata, atat celor expusi cat si urmasilor lor. Nu exista nivel sigur de expunere la radiatii. Lucratorii nucleari, copiii lor si cei care traiesc in apropierea facilitatilor nucleare din toata lumea sufera de cancere, malformatii la nastere si disfunctii ale sistemului imunitar, in proportii mai mari decat populatia in general. Studiile recente privind cauzele care au dus la cresterea globala a cancerelor de san la femei arata ca tesutul sanului este susceptibil sa dezvolte cancer de la expunerea la radiatii. Expunerea la radiatii s-a recunoscut a fi o cauza cancerului de prostata si de plaman. in mod tragic, efectele genetice cauzate de radiatii trec de la o generatie la alta, putand afecta descendentii tuturor speciilor”. “Deseurile nucleare: o problema nerezolvata. in anul 2000, industria nucleara va produce 201.000 tone de elemente de combustibil iradiat de mare activitate. Daca sunt incluse si deseurile lichide si solide, deseurile miniere si tot ce este contaminat, volumele sunt desigur mult mai mari. S-au emis multe idei pentru depozitarea

16

finala, dar nici una nu s-a dovedit a fi cu siguranta cea adecvata. O problema este plutoniul din deseuri care ramane radioactiv timp de 240.000 de ani (12.000 de generatii). Pentru toata aceasta perioada el trebuie izolat de organismele vii, de apa, solul si aerul de care acestea depind. Depozitarea in subteran a deseurilor este politica curenta a majoritatii natiunilor nucleare. Totusi, panza freatica in schimbare, cutremurele si alti factori geologici pot perturba deseurile ingropate si pot produce contaminarea solului, apei si aerului. Nu exista container care sa dureze cat radioactivitatea pe care o contine. Nici nu putem fi siguri ca urmasii nostri nu vor sapa in amplasamentele cu deseuri, peste sute sau mii de ani, din curiozitate sau lipsa de informatii. Nici una din cele 44 de tari cu reactori nucleari nu are solutii la problema deseurilor. intre timp, acestea sunt tinute in depozite temporare sau ingropate in depozite de suprafata. Deseurile au fost aruncate direct pe sol. sau in lacurile si oceanele lumii. Un numar tot mai mare de amplasamente au fost abandonate de oameni datorita contaminarii radioactive. Aici, vantul si apa, microbii, insectele, semintele, pasarile si alte forme de viata, care nu pot citi semnele de avertisment, se misca liber de la o nisa ecologica la alta. intrebarea fara raspuns este cum sa izolam permanent radioactivitatea de formele de viata. Mai mult, dupa ce sunt evacuate elementele de combustibil, cladirile reactorului raman puternic contaminate. in SUA se cere prin lege ca reactorii vechi sa fie dezafectati si terenul curatat. Desi s-a cerut constituirea unor fonduri pentru acest scop, nici un reactor nu a fost complet demolat. Costurile si riscurile procesului raman necunoscute. Urmasii nostri vor face fata pericolului si vor suporta costurile demolarii celor 430 de reactori din toata lumea. Ei vor trebui sa se protejeze,

17

virtual pentru totdeauna, de miile de tone de deseuri radioactive pe care industria le-a produs deja.” Exemplele prezentate evidentiaza o serie de elemente comune:

nu contin argumente stiintifice sau date si informatii verificabile, care sa probeze afirmatiile foarte categorice ale autorilor;

afirmatiile sunt sustinute adesea prin referinte si citate scoase din context, menite sa socheze cititorul nu sa il convinga;

autorii se feresc sa faca comparatii cantitative intre efectele asupra mediului datorate tehnologiilor de producere a energiei electrice conventionale (carbune, petrol, gaze, nuclear, hidro) si neconventionale (solara, eoliana, biocombustibili);

in toate lucrarile, energia nucleara este poluanta si scumpa, iar energiile regenerabile sunt curate si economice;

intotdeauna se afirma ca deseurile nucleare sunt periculoase si fara solutii de depozitare finala, dar nu se spune nimic despre deseurile toxice care sunt mult mai periculoase si mai durabile;

se speculeaza foarte mult in legatura cu efectele dozelor mici de radiatie, fara a se spune nici un cuvant despre radioactivitatea naturala, mult mai intensa si nepericuloasa pentru organismele vii;

intelegerea functionarii depozitelor geologice de deseuri nucleare este superficiala, iar

18

concluziile se bazeaza pe speculatii si nu pe demonstratii;

uneori datele sau informatiile sunt eronate. in capitolele urmatoare vom prezenta o serie de informatii si date pertinente privind deseurile nucleare, pe baza carora cititorul sa isi poata forma o parere proprie. Nu putem spune ca deseurile nucleare nu prezinta riscuri pentru public si pentru mediu, dar nici nu putem accepta ca in acest domeniu nu exista nici un fel de solutii. Problemele deseurilor nucleare se cantoneaza in alta zona si anume, in rigurozitatea si transparenta cu care se aplica solutiile tehnice disponibile.

19

AADDEEVVAARRUURRIILLEE

20

3. Radioactivitatea in natura

Traim intr-o lume radioactiva, chiar de la inceputurile eii5s. in natura se gasesc peste 60 de radionuclizi, clasificati in trei categorii: - primordiali (formati inainte de aparitia Pamantului);

- cosmogenici (formati prin interactia cu radiatia cosmica); - produsi de om (formati sau concentrati prin actiunea omului).

Radionuclizii se gasesc in aer, in apa si in sol. Ei se gasesc si in organismul uman, ca urmare a interactiei acestuia cu mediul inconjurator. in fiecare zi ingeram sau inhalam radionuclizi din aer, din apa sau din alimente. Radioactivitatea este prezenta in rocile si solurile din care este formata planeta, in apa oceanelor sau in materialele din care sunt construite locuintele in care traim. Nu exista loc pe Pamant unde sa nu intalnim radioactivitatea naturala. Radionuclizii primordiali sunt prezenti pe Pamant de la crearea Universului. Ei sunt in general radionuclizi de viata lunga. Informatii generale privind acesti radionuclizi se gasesc in tabelul urmator:

Radionuclidu

l

Simbolul

Timpul de injumatatire

Activitatea in natura

Uraniu 235 U235

7,04 x 108 ani 0,72% din uraniul existent in natura

Uraniu 238 U238

4,47 x 109 ani

99.2745% din uraniul existent in natura; 0,5 – 4,7 ppm uraniu se gaseste in toate rocile obisnuite

Thoriu 232 Th232

1,41 x 1010

ani 1,6 - 20 ppm in rocile comune cu o medie de 10,7 ppm in toata scoarta terestra

Radiu 226 Ra226

1,60 x 103 ani

16 Bq/kg in calcar si 48 Bq/kg in rocile combustibile

Radon 222 Rn222

3,82 zile Gaz nobil; concentratia anuala medie in aer variaza de la 0,6 Bq/m

3 la 28 Bq/m

3)

Potasiu 40 K40

1,28 x 109 ani in sol 0,037-1,1 Bq/g

21

Radionuclizii cosmogenici isi au originea in radiatia cosmica ce provine in general din afara sistemului nostru solar. in straturile superioare ale atmosferei, radiatia cosmica interactioneaza cu atomii prezenti producand nuclee radioactive. Radionuclizii cosmogenici au in general timpi de injumatatire mai redusi decat cei primordiali. in tabelul urmator sunt prezentati cei mai comuni radionuclizi cosmogenici:

Radionuclidul Simbolul Timpul de injumatatir

e Sursa

Activitatea naturala

Carbon 14 C14

5730 ani Interactia cu radiatia cosmica, N

14(n,p)C

14;

0,22 Bq/g in materialul organic

Tritiu 3 H3

12,3ani

Interactia radiatiei cosmice cu N si O; reactia produsa de radiatia cosmica, Li

6(n,alfa)H

3

1,2 x 10-3 Bq/kg

Beriliu 7 Be7

53,28 zile Interactia radiatiei cosmice cu N si O;

0,01 Bq/kg

Lista radionuclizilor cosmogenici mai include: Be10, Al26, Cl36, Kr80, Si32, Ar39, Na22, S35, Ar37, P33, P32, Mg38, Na24, S38, Si31, F18, Cl39, Cl38, Cl34m. Radionuclizii produsi de om sunt cei care s-au adaugat inventarului natural in ultima suta de ani. Cantitatea de radionuclizi produsi de om este mica in comparatie cu cei primordiali sau cosmogenici. Caracteristile celor mai cunoscuti radionuclizi produsi de om sunt date in tabelul urmator:

Radionuclidul Simbolul Timpul de

injumatatire Sursa

Tritiu H3

12,3 ani Produs de exploziile atomice, reactorii de fisiune; uzinele de reprocesare, fabricarea armelor nucleare

Iod 131 I131

8,04 zile Produs de fisiune de la exploziile nucleare, reactorii de fisiune, tratamente medicale

Iod 129 I129

1,57 x 107 ani

Produs de fisiune de la exploziile atomice si reactorii de fisiune

22

Cesiu 137 Cs137

30,17 ani Produs de fisiune de la exploziile atomice si reactorii de fisiune

Strontiu 90 Sr90

28,78 ani Produs de fisiune de la exploziile atomice si reactorii de fisiune

Technetiu 99 Tc99

2,11 x 105 ani

Produs de dezintegrare Mo99

, folosit in diagnosticele medicale

Plutoniu 239 Pu239

2,41 x 104 ani

Produs prin bombardarea cu neutroni a U

238 ( U

238 + n--> U

239--> Np

239 +ß-->

Pu239

+ß)

Radioactivitatea naturala din sol

Sa calculam cantitatea de radioactivitate dintr-un strat de sol cu aria de 1 km2 si grosimea de 1m. Densitatea solului este de ~ 1,58 g/cm3.

Radionuclidul

Activitatea specifica Activitatea volumului de sol

Uraniu 25 Bq/kg 39,5 GBq

Thoriu 40 Bq/kg 63 GBq

Potasiu 40 400 Bq/kg 630 GBq

Radiu 48 Bq/kg 75,8 GBq

Radon 10 kBq/m3 sol 10 GBq

Total >818 GBq

Radioactivitatea naturala din oceaneToata apa din oceane si mari contine radioactivitate. Presupunand urmatoarele volume pentru apa din oceane (1990 World Almanac): Pacific = 6,549 x 1017 m3; Atlantic = 3,095 x 1017 m3, Total = 1,3 x 1018 m3. Sa calculam inventarul de radioactivitate din apa oceanelor de pe glob:

Radionuclidul Activitatea

medie folosita in calcule

Activitea din oceane

Pacific Atlantic Toate oceanele

Uraniu 33 mBq/L 0,2 1020

Bq 0,1 1020

Bq 0,3. 1020

Bq

Potasiu 40 11 Bq/L 72. 1020

Bq 43. 1020

Bq 115. 1020

Bq

Tritiu 0,6 mBq/L 0,4.1018

Bq 0,2 1018

Bq 0,7 1018

Bq

Carbon 14 5 mBq/L 3.1018

Bq 1,5 1018

Bq 4,5 1018

Bq

Rubidiu 87 1,1 Bq/L 7,2. 1020

Bq 3,3 1020

Bq 110,5 1020

Bq

Radioactivitatea din corpul uman Conform datelor din publicatia ICRP nr. 30, un corp uman de 70 kg contine urmatoarele cantitati de radioactivitate:

23

Radionuclidul Masa totala de radionuclizi din

corp

Activitatea totala din corp

Ingestia zilnica de radionuclizi

Uraniu 90 µg 1,1 Bq 1.9 µg

Thoriu 30 µg 0,11 Bq 3 µg

Potasiu 40 17 mg 4400 Bq 0.39 mg

Radiu 31 pg 1,1 Bq 2.3 pg

Carbon 14 95 µg 15000 Bq 1.8 µg

Tritiu 0.06 pg 23 Bq 0.003 pg

Poloniu 0.2 pg 37 Bq ~0.6 µg

Radioactivitatea naturala din materialele de constructii

Concentratiile de radionuclizi naturali estimate pentru diferitele materiale de constructii:

Materialul Uraniu Thoriu Potasiu

ppm MBq/g ppm MBq/g ppm MBq/g

Granit 4.7 63 2 8 4.0 1184

Pietris 0.45 6 1.7 7 1.4 414

Ciment 3.4 46 5.1 21 0.8 237

Beton cu calcar

2.3 31 2.1 8.5 0.3 89

Beton cu nisip

0.8 11 2.1 8.5 1.3 385

Var 1.0 14 3 12 0.3 89

Produse din gips

13.7 186 16.1 66 0.02 5.9

Gips natural 1.1 15 1.8 7.4 0.5 148

Lemn - - - - 11.3 3330

Caramizi 8.2 111 10.8 44 2.3 666

Reactorul natural de la Oklo

in 1972, a fost gasit in vestul Africii la Oklo in Republica Gabon un reactor nuclear natural i6s. in perioada cat a fost critic, acum 1,7 milioane de ani, reactorul a generat o energie de 15.000 MW.an si a consumat sase tone de

24

uraniu. El a functionat la putere scazuta cateva sute de mii de ani. Acest reactor natural a fost descoperit de un geolog francez care analiza probele de uraniu de la o mina din Gabon. Astfel, in probele analizate geologul a gasit ca abundenta izotopica a uraniului 235 era de 0,7171% in loc de 0,7202% cat este valoarea abundentei naturale. Alte probe recoltate ulterior au prezentat abundente izotopice si mai scazute, pana la 0,44%.

Diferenta de abundenta izotopica poate fi explicata doar daca in materialul respectiv au avut loc reactii de fisiune. in urma unor investigatii ulterioare, cantitati anormal de mari de produsi de fisiune au fost gasite in cinci zone separate ale reactorului natural. Pentru a putea functiona reactorul nuclear natural a trebuit sa intruneasca o serie de conditii, normale in cazul reactorilor nucleari moderni: - existenta combustibilului nuclear; - existenta moderatorului; - absenta otravurilor absorbante de neutroni; - o cale de evacuare a caldurii generate. La Oklo, zona era incarcata in mod natural cu uraniul transportat si depozitat de catre apa subterana.

25

Concentratia uraniului 235 la momentul cand a functionat reactorul natural, acum 1,7 milioane de ani, era de circa 3%. in prezent, aceasta valoare s-a redus la 0,7202 % datorita dezintegrarii naturale a uraniului 235. Concentratia de 3% in uraniul 235 a fost suficienta pentru a intretine reactia de fisiune in lant. Amplasamentul de la Oklo era saturat cu apa subterana, care a functionat pe post de moderator, reflector si agent de racire. Roca a fost saraca in elemente absorbante de neutroni, iar produsii de fisiune precum xenonul si neodimul au servit ca otravuri, limitand puterea reactorului natural. Pentru a avea confirmarea existentei unui reactor nuclear natural, oamenii de stiinta au cautat si alte dovezi. Astfel, ei au cautat prezenta unor elemente care ar putea fi produse in reactor, dar care nu sunt prezente in natura. Printre alte elemente, neodimul a furnizat argumentele incontestabile ca acest reactor natural a existat. Neodimul are sapte izotopi stabili, dar numai sase sunt produsi prin fisiune. Abundenta izotopilor neodimului provenit din zona Oklo a fost identica cu cea gasita in reactorii nucleari moderni. Exista dovada ca reactorul natural si-a consumat si propriul combustibil: 239Pu format prin bombardarea 238U cu neutroni. Din analiza detaliata a reactorului natural au rezultat si alte concluzii interesante. Peste jumatate din produsii de fisiune rezultati din functionarea reactorului Oklo au ramas confinati in zona, inclusiv plutoniul 239. Strontiul 90 a fost in mare parte confinat in zonele inconjuratoare si doar kriptonul 85 si cesiul 137 a fost gasiti sub forma unor emisii in mediu. Astfel, una din realizarile cele mai mari ale secolului 20, reactorul nuclear construit de Enrico Fermi la Chicago in 1941, a fost de fapt reeditarea unei descoperiri pe care natura o realizase in urma cu milioane de ani.

26

Natura are propriile depozite geologice Stabilitatea mediului geologic si capacitatea lui de a retine radionuclizii este cunoscuta din cercetarile stiintifice privind zacamintele de uraniu. Cea mai remarcabila analogie naturala pentru un depozit geologic de deseuri nucleare o reprezinta zacamantul de uraniu Cigar Lake din Canada i7s . Acest zacamant este unul dintre cele mai mari si mai bogate din lume. Importanta zacamantului pentru tehnologia depozitarii deseurilor nucleare rezida in aceea ca el contine dioxid de uraniu, materialul combustibil din reactorii nucleari, iar izolarea este asigurata de un strat de argila.

27

in ciuda amplasarii intr-o roca gazda permeabila (nisip), zacamantul Cigar Lake a supravietuit 1,3 miliarde de ani din timpul geologic, in special datorita stratului tampon din argila. Argila imobilizeaza uraniul reducand atat infiltrarea apei in zacamant cat si difuzia atomilor de uraniu. Zacamantul a ramas intact in decursul catorva episoade de formare a muntilor, ca urmare a socurilor produse de migrarea continentelor, mai multor ere glaciare si deplasarii catre suprafata prin eroziunea rocii sedimentare. Zacamantul este atat de stabil in pozitia actuala, la 430 metri sub pamant, incat nu s-a detectat nici o perturbare chimica in roca de deasupra lui. O alta analogie naturala pentru un depozit geologic este stratul de argila de la Loch Lomond din Scotia i8s. Unul din straturile de argila de pe fundul lacului contine concentratii semnificative de uraniu, radiu, iod si brom, depuse din apa lacului in urma cu circa 6000 de ani. Argila reduce proprietatile de difuzie ale elementelor mobile precum iodul, lucru verificat in stratul de argila vechi de 6000 de ani. O alta analogie interesanta pentru migrarea plutoniului se gaseste la Morro de Ferro in Brazilia, unul dintre cele mai radioactive locuri de pe Pamant. Aici, un mare zacamant de thoriu este incastrat intr-un deal expus la actiunea apei subterane. Concentratia de elemente radioactive din izvoare este sub limita impusa de standardele pentru apa de baut. Analogia cu conditiile chimice dintr-un depozit geologic de deseuri nucleare ne permite sa apreciem ca plutoniul spalat de apa subterana s-ar situa sub limitele cerute. Tot o analogie naturala ne da raspunsuri si la problema efectului caldurii generate de deseurile din depozit asupra caracteristicilor de izolare ale barierelor. Studiile pe straturile de argila incalzite natural in zonele vulcanice

28

din Sardinia sau ingropate la adancimea de 1 km sub insula Gotland, au aratat ca argila isi pastreaza proprietatile de umflare si de etansare chiar si dupa milioane de ani.

4. Radioactivitatea artificiala

Neutronii

Neutronii in miscare sunt punctul de plecare al tuturor fenomenelor ce au loc in reactorul nuclear. Cand neutronul trece prin apropierea nucleului unui element greu precum uraniul 235 el poate fi capturat in nucleu, cu sau fara producerea reactiei de fisiune nucleara. Spre exemplu reactia: U238 + n ==> U239, reprezinta formarea nucleului U239. Noul nucleu se poate dezintegra in mai multe feluri. Prin emisia unei particole beta (electroni) U239 se transforma in Np239. in anumite conditii captura neutronului este urmata imediat de fisiunea nucleului nou format. Daca se produce fisiunea sau are loc numai captura, aceasta depinde de viteza neutronului si de natura nucleului greu cu care interactioneaza.

29

Fisiunea nucleara

Fisiunea oricarui nucleu greu poate avea loc numai dupa captura unui neutron. Totusi, numai neutronii de energie joasa (lenti sau termici) sunt capabili sa produca fisiunea izotopilor uraniului si plutoniului, ale caror nuclee contin numere impare de neutroni: U233, U235, Pu239, etc. Fisiunea nucleara se poate produce si in nucleele altor elemente transuraniene cu numar impar de neutroni, dar numai cand neutronii incidenti au energii peste un milion de electron volti (1 MeV). Probabilitatea producerii reactiei de fisiune sau a altei reactii induse de neutroni este descrisa prin sectiunea eficace a acelei reactii. Sectiunea eficace poate fi imaginata ca o arie care inconjoara nucleul tinta si prin care trebuie sa treaca neutronul incident pentru ca reactia sa aiba loc. Sectiunile eficace pentru reactia de fisiune sau pentru alte reactii, sporesc pe masura ce viteza neutronului se reduce. Dupa cum se observa din figura urmatoare sectiunea eficace de fisiune a nucleelor de uraniu si plutoniu devine foarte mare pentru neutronii termici.

Ambele axe ale desenului au scari logaritmice. Se spune ca un neutron este termic atunci cand viteza lui corespunde echilibrului termic cu mediul inconjurator

30

(energia cinetica a neutronilor este similara cu energia data de agitatia termica a atomilor invecinati). Deoarece principala aplicatie a fisiunii uraniului o constituie reactorii termici alimentati cu U235, in componenta acestora vom gasi intotdeauna o substanta care incetineste neutronii pana la vitezele corespunzatoare echilibrului termic, numita moderator. in reactorii cu apa usoara, incetinirea neutronilor se realizeaza prin intermediul apei obisnuite care are proprietati de moderare acceptabile. in reactorii CANDU, incetinirea neutronilor se realizeaza cu ajutorul apei grele (oxidul de deuteriu) care are proprietati de moderare excelente. Desi la energii mari (>0,1 MeV) sectiunea eficace de fisiune este mult mai redusa, neutronii de mare energie pot fi si ei folositi pentru producerea reactiei de fisiune, in reactorii cu neutroni rapizi.

Procesul de fisiune nucleara

in cazul unui reactor termic care utilizeaza U235, cand un neutron este capturat energia totala este repartizata intre cei 236 de nucleoni (protoni + neutroni) existenti in noul nucleu format. Acest nucleu este instabil si se divide in doua fragmente cu mase egale cu jumatate din cea initiala.

31

Aceste fragmente de fisiune constituie nuclee ale unor elemente situate la mijlocul Tabelului periodic al elementelor chimice, iar natura probabilista a procesului de fisiune conduce la cateva sute de combinatii posibile. Producerea fragmentelor de fisiune este urmata de emisia instantanee a unor neutroni (2 sau 3, in medie 2,5) care permit intretinerea reactiei in lant. Aproximativ 85% din energia eliberata este transmisa fragmentelor de fisiune. Deoarece reactia de fisiune are loc in interiorul combustibilului nuclear care este solid, fragmentele de fisiune se pot deplasa doar pe distante infinitezimale, energia lor fiind transformata in caldura. Diferenta de energie se regaseste sub forma energiei radiatiilor gama emise in timpul sau imediat dupa reactia de fisiune, sub forma energiei cinetice a neutronilor. Neutronii sunt emisi in timpul reactiei de fisiune (neutroni prompti), iar o mica fractie sunt emisi cu intarziere prin procesul de dezintegrare radioactiva a unora din fragmentele de fisiune (0,7% pentru U235, 0,2% pentru Pu239). Grupul cel mai intarziat de neutroni are un timp de injumatatire de 56 de secunde. Fascicolul de combustibul pentru reactorul CANDU este prezentat in figura urmatoare:

Eliberarea neutronilor intarziati este fenomenul de baza care permite controlul reactiei in lant (a reactorului). La criticitate, reactia in lant este perfect echilibrata in sensul ca numarul de neutroni produs prin fisiune ramane constant si egal cu numarul de neutroni care dispar prin

32

fisiune, prin absorbtia in alte nuclee sau prin iesirea in afara sistemului. in aceste conditii, energia generata in reactor ramane constanta. Reactia de fisiune a U235 conduce la aparitia unor fragmente de fisiune cum sunt: Ba, Kr, Sr, Cs, I si Xe, ale caror mase se situeaza in jurul valorilor 95 si 135. Exemple tipice pentru acest proces sunt urmatoarele:

U235 + n ===> Ba144 + Kr90 + 2n + energie U235 + n ===> Ba141 + Kr92 + 3n + 170 MeV U235 + n ===> Zr94 + La139 + 3n + 197MeV

Atat bariul cat si kriptonul se dezintegreaza prin emisia de electroni (beta), in forme mai stabile cum sunt izotopii neodimului si ai ytriului. Dezintegrarea beta este insotita si de emisia unor radiatii gama, fapt ce incadreaza produsii de fisiune in categoria substantelor puternic radioactive. Aproximativ 6% din caldura generata in reactor provine din dezintegrarea radioactiva a produsilor de fisiune si a elementelor transuraniene. Din acest motiv, in combustibilul nuclear uzat se genereaza caldura chiar si atunci cand reactia de fisiune a incetat. Chiar dupa zece ani de la scoaterea din reactor, combustibilul nuclear ars genereaza o caldura de dezintegrare de ordinul catorva sute de wati pe tona.

Elementele transuraniene si produsii de activare

Neutronii pot fi capturati si de nucleele nefisionabile. Captura neutronilor de catre unul din izotopii uraniului constituie procesul prin care se genereaza elementele transuraniene. Avand in vedere ca U238 este elementul majoritar din structura combustibilului nuclear, captura neutronului in U238 si formarea U239 constituie unul din procesele importante din reactor:

U239 emite instantaneu particole beta si se transforma in Np239;

33

Np239 emite la randul lui particole beta si se transforma in Pu239 care este relativ stabil;

o parte din Pu239 poate captura un neutron si devine Pu240 care este mai putin stabil;

capturand inca un neutron Pu240 se transforma in Pu241.

Pu241 sufera si el dezintegrarea beta si se transforma in Am241 (radionuclidul folosit in detectoarele de fum). Pe de alta parte, Pu239 fisioneaza cu neutroni termici intr-o maniera similara cu cea de la U235. Masele produsilor de fisiune sunt distribuite in jurul valorilor numerelor de masa 100 si 135. Principalele elemente transuraniene din combustibilul nuclear uzat sunt plutoniul, neptuniul si americiul. Toti acesti radioizotopi sunt emitatori de particole alfa, avand timpi de injumatatire de ordinul miilor de ani. Pe langa elementele transuraniene formate in combustibil, produsii de activare pot aparea oriunde neutronii interactioneaza cu un material. Produsii de activare din reactor (in special din componentele de otel expuse la neutroni) variaza de la tritiu (H3) si radiocarbon (C14) la radioizotopii cobaltului (Co60), fierului (Fe55) si nichelului (Ni63). Ultimii patru radioizotopi mentionati creaza dificultati la demolarea reactorilor dezafectati si limiteaza posibilitatile de reciclare a materialelor recuperate.

34

5. Sursele de deseuri radioactive Toate activitatile industriale, inclusiv productia de electricitate, genereaza deseuri. Aceste deseuri trebuie depozitate astfel incat sa se asigure sanatatea oamenilor si protectia mediului inconjurator. Energetica nucleara difera de tehnologiile bazate pe arderea combustibililor fosili prin aceea ca produce cantitati imense de energie folosind cantitati infime de combustibil. Din aceasta cauza, cantitatile de deseuri nucleare produse de centralele nuclearo-electrice, inclusiv cele rezultate din dezafectarea instalatiilor sunt incomparabil mai mici decat cele produse de o termocentrala. Totusi, radioactivitatea prezenta in deseurile nucleare poate afecta sanatatea si mediul daca acestea nu sunt gospodarite corespunzator. in functie de nivelul radioactivitatii deseurile nucleare se impart in diferite categorii cu cerinte de gospodarire specifice. O proportie insemnata a deseurilor nucleare au un continut radioactiv similar cu cel al materialelor naturale. Numai o mica parte a deseurilor nucleare sunt puternic radioactive si impun o gospodarire deosebit de ingrijita. in toate etapele ciclului combustibilului nuclear, de la exploatarea miniera si fabricarea combustibilului, trecand prin folosirea combustibilului pentru producerea electricitatii, pana la gospodarirea combustibilului uzat si dezafectare, se produc deseuri nucleare. Aceste deseuri includ o diversitate de materiale, avand caracteristici fizice, chimice si radiologice specifice. Deseurile care rezulta din ciclul combustibilului nuclear se impart in urmatoarele categorii:

Cea mai mare cantitate de deseuri din ciclul combustibilului nuclear o constituie reziduurile ce rezulta din prelucrarea minereurilor de uraniu. Acestea contin elemente radioactive naturale extrase

35

impreuna cu uraniul si anumite chimicale folosite in procesele de separare. Radioactivitatea lor este redusa, dar are timp de injumatatire mare.

Materialele si echipamentele (echipament de protectie, materiale de curatenie, rasini schimbatoare de ioni) care sunt contaminate in timpul operarii instalatiilor nucleare. Ele contin putine elemente radioactive, in special din cele cu timp de injumatatire redus.

Deseurile inalt active includ fie combustibilul nuclear uzat, fie deseurile vitrificate rezultate prin reprocesarea acestuia. Reprocesarea combustibilului uzat genereaza atat deseuri inalt active cat si deseuri cu nivel intermediar sau scazut de activitate, continand radionuclizi cu timp mare de injumatatire.

Deseurile rezultate din dezafectarea reactorilor nucleari la sfarsitul duratei lor de viata. Aceste deseuri se incadreaza in categoriile cu

36

activitate intermediara sau scazuta si contin in general radionuclizi cu timp de injumatatire redus.

Deseurile radioactive care provin din aplicatiile pasnice ale energiei nucleare in medicina, industrie si cercetare. Acestea sunt foarte heterogene si pot contine chiar radionuclizi cu timp mare de injumatatire.

Deseurile inalt active contin aproape toata radioactivitatea (peste 99%) produsa in timpul functionarii reactorului nuclear, dar reprezinta doar o fractie foarte mica din volumul total al deseurilor nucleare. Deseurile slab active continand radionuclizi de viata lunga, rezultate din prelucrarea uraniului, au volume de 50 pana la 100 de ori mai mari in comparatie cu celelalte categorii, dar contin foarte putina radioactivitate. Deoarece radioactivitatea dispare in timp, unele deseuri nucleare nu mai prezinta pericol dupa un anumit numar de ani. Totusi, anumiti radioizotopi din deseurile nucleare au timpi de dezintegrare extrem de mari (milioane de ani) fapt ce impune gospodarirea lor pe perioade indelungate, care depasesc durata de viata a generatiei care le-a produs. Gospodarirea deseurilor continand radionuclizi de viata foarte lunga a pus pentru prima data problema echitatii intre generatii. in prezent, necesitatea de a gospodari deseurile periculoase neradioactive (care nu isi pierd niciodata toxicitatea) a devenit o problema deosebit de contoversata. Depozitarea finala reprezinta ultima etapa a procesului de gospodarire a deseurilor nucleare, dupa colectare, tratare, conditionare, stocare si transport, etape care sunt perfect dezvoltate din punct de vedere tehnologic. Deoarece deseurile nucleare isi pierd activitatea in timp, stocarea lor pe durata catorva decenii inainte de

37

depozitarea finala simplifica cerintele tehnice si reduce riscurile radiologice. Din acest motiv instalatiile de depozitare finala nu sunt necesare imediat. Totusi, amanarea repetata a punerii lor in functiune, impreuna cu confuzia publicului in legatura cu diferitele tipuri de deseuri nucleare, au condus la raspandirea ideii false ca industria nucleara nu stie ce sa faca cu aceste deseuri si nici ce costuri vor fi implicate. in continuare, vom analiza mai in detaliu diferitele surse de deseuri radioactive. Deseurile miniere si de la rafinarea uraniului i9s in crusta terestra uraniul are o abundenta de 4 parti la milion (4 ppm) si se gaseste in diferite minerale, asociat adesea cu alte metale. Fiecare zacamant reprezinta o combinatie particulara de caracteristici mineralogice, chimice si radioactive, care este avuta in vedere cand se adopta strategiile de deschidere, operare si dezafectare a exploatarii, precum si strategia de gospodarire a deseurilor. Anumite exploatari se realizeaza in-situ, prin lesierea zacamantului. in acest caz, lichidul este pompat din zacamant, trecut pe o coloana schimbatoare de ioni pentru extragerea uraniului si apoi recirculat. Doar o mica parte din lichid este pompata, astfel incat panza freatica este putin afectata, iar chimicalele sunt pompate doar in zona miniera. Metoda produce doar foarte mici cantitati de deseuri lichide, dar ea se preteaza doar la putine formatii geologice. Majoritatea minereurilor de uraniu se extrag din subteran. Minereul brut de uraniu este macinat si apoi uraniul este extras folosind procese de lesiere acida sau alcalina. Deseurile rezultate sunt compuse din roca excavata care contine prea putin uraniu pentru a fi extras in conditii economice (deseuri miniere) si materialul rezultat din procesul de extragere a uraniului (namol minier). Namolurile contin particole de la dimensiunea nisipului

38

grosier pana la pulberi foarte fine. Aceste deseuri sunt manipulate sub forma de slamuri cu continut de apa intre 25 si 40 % material solid si chimicale. Majoritatea minereurilor contin intre 0,005 si 0,2% uraniu, iar unele contin chiar 15%, astfel ca pentru obtinerea unui kilogram de uraniu se produc circa doua tone de namoluri. Facand abstractie de chimicalele adaugate, namolurile sunt mai putin periculoase decat minereurile brute din care provin. Totusi, procesele de macinare si de lesiere fac minereurile mai apte de a elibera materialele solubile in mediul inconjurator. Din acest motiv sunt necesare masuri pentru controlul pericolelor de natura radioactiva si neradioactiva. Compozitia chimica a namolurilor depinde de mineralogia minereurilor, iar radioactivitatea este proportionala cu calitatea minereurilor. Peste 15% din radioactivitatea totala continuta in minereu se regaseste in concentratul de uraniu obtinut din proces, iar restul de 85% constand din produsii de dezintegrare ai uraniului se concentreaza in namoluri. Principalele materiale radioactive prezente sunt Th230, Ra226, Pb210 si alti descendenti ai radonului. Atat thoriul, cu un timp de injumatatire de 80.000 de ani, cat si plumbul, cu timp de injumatatire de 22,3 ani, precipita si raman imobilizate in namolul din bazinul de decantare. Radiul precipita si el, dar efluentii din proces, daca nu sunt tratati, pot contine cantitati inacceptabile pentru eliberarea in mediu. Ra226 este un element radioactiv cu timp de injumatatire de 1622 ani si trebuie atent controlat. Radonul este un gaz radioactiv care apare prin dezintegrarea radiului. El este un radionuclid cu viata scurta (3,8 zile) care se dezintegreaza in elementele solide poloniu, bismut si plumb, care pot fi intalnite sub forma de aerosoli, care sunt periculosi daca sunt inhalati. Eliberarea lui in atmosfera, in cantitati mai

39

mari decat cele admise, trebuie evitata prin acoperirea sau stabilizarea namolurilor. Majoritatea namolurilor miniere sunt radioactive si in mod normal sunt categorisite drept deseuri de activitate scazuta, desi anumite minereuri foarte bogate pot atinge chiar nivelul de activitate pentru deseurile cu activitate intermediara. Riscul de iradiere de la aceste namoluri este redus, in special atunci cand ariile de depozitare sunt controlate. Contaminantii neradioactivi din aceste namoluri sunt similari cu cei intalniti in majoritatea proceselor miniere. Ei pot afecta biosfera si de aceea trebuie atent controlati. Ei se pot acumula in plante si in animale si pot patrunde apoi in lantul trofic, punand in pericol pasarile, mamiferele si chiar oamenii. in anii de inceput ai industriei uraniului, depozitarea finala a namolurilor se facea pe baza practicii miniere recunoscute, avand in vedere amplasamentul, economia, marimea si confinarea. Dupa anii 1970, au fost introduse reglementari mai stricte pentru controlul emisiilor in mediu. in plus, industria a inceput sa aplice practici care asigurau o confinare mai sigura, cu impact minim si stabila in timp. Metodele folosite pentru conditionarea namolurilor si reducerea efectelor periculoase pentru mediu s-au indreptat spre reciclarea apelor uzate, precipitarea si eliminarea radiului din solutii, precipitarea si neutralizarea metalelor grele. Iazurile de decantare sunt impermeabilizate si se controleaza pH-ul pentru a fi precipitat radiul. Pe termen lung, masurile de gospodarire trebuie sa previna efectele nedorite ale cutremurelor si inundatiilor. Pentru depozitarea finala sunt disponibile mai multe solutii: depozitarea la suprafata, ingroparea la diverse

40

adancimi sau depozitarea sub apa. Depozitarea la suprafata este o solutie convenabila, dar care impune stabilizarea si acoperirea namolurilor. in cazul solutiilor de ingropare, namolurile sunt dispuse intr-o depresiune naturala sau construita si acoperite cu straturi de pamant de pana la trei metri, pentru a reduce eroziunea si degajarea radonului. Folosirea namolului pentru umplerea putului unei exploatari de suprafata constituie solutia de ingropare adanca. Ea se preteaza in cazul namolurilor provenite din minereurile bogate. in fine, namolurile pot fi depozitate in ape adanci, spre exemplu pe fundul lacurilor, pentru a preveni oxidarea sulfurilor si degajarea radonului in atmosfera. Cand uraniul este obtinut ca subprodus din alte procese miniere, problemele aferente uraniului sunt aceleasi, dar la o scara mai redusa, corespunzatoare calitatii minereului. Dezafectarea minelor de uraniu si restaurarea ecologica a devenit in ultimul timp un subiect foarte discutat. in trecut, minele puteau fi inchise fara nici o masura speciala care sa garanteze ca materialul si infrastructura ramasa nu implicau nici un pericol pentru public sau mediu. in prezent, restaurarea ecologica este parte integranta a procesului de dezvoltare a unei exploatari miniere. in plus, pe langa masurile ingineresti de demolare a cladirilor si de etansare a puturilor de mina, trebuie luate masuri pentru stabilizarea suprafetei haldelor si controlul infiltratiilor, in scopul limitarii eliberarii radiului si radonului in mediu. Deseurile de la conversia, imbogatirea si fabricarea combustibilului Uraniul natural care contine doar 0,7% U235 se poate folosi drept combustibil nuclear doar in reactorii moderati

41

cu apa grea. in reactorii cu apa usoara, uraniul trebuie imbogatit in U235 pana la cateva procente. Procesul de imbogatire se realizeaza prin diferite procedee: difuzie gazoasa, ultracentrifugare sau imbogatire cu laser. Pentru imbogatire uraniul este transformat in hexafluorura. Pentru fabricarea combustibilului nuclear materia prima o constituie pulberea de dioxid de uraniu. Procesul de fabricatie include transformarea pulberii in pastile cilindrice sinterizate de UO2 care sunt apoi inchise etans in tuburi din aliaje de zirconiu. in cazul cand se aplica reprocesarea, plutoniul rezultat este amestecat cu uraniul, formand asa numitul combustibil cu oxid mixt (MOX). Deseurile care rezulta din procesul de imbogatire contin uraniu saracit (cu continut in U235 intre 0,25 si 0,3%). Toti producatorii de uraniu imbogatit pastreaza acest material la instalatiile de imbogatire, in speranta revalorificarii lui prin tehnologii de imbogatire mai avansate. Pe termen lung, acest material poate fi folosit in reactorii cu neutroni rapizi. Uraniul saracit este un material relativ inofensiv, iar pericolul pe care il prezinta se datoreaza mai mult efectelor chimice decat celor radiologice. Totusi, pe termen lung, in uraniul saracit pot apare prin dezintegrare descendentii, dintre care cei mai periculosi sunt radiul (Ra226) si radonul (Rn222). De aceea, uraniul saracit necesita masuri de gospodarire pe termen lung si stocarea in containere metalice perfect etanse. Deseurile operationale Componentele metalice ale reactorului nuclear sunt in contact cu fluidele radioactive timp de 30 – 40 de ani, cat este durata lui de viata. Componentele reactorului se

42

activeaza sau se contamineaza prin urmatoarele procese:

Bombardamentul cu neutroni (asemenea componente sunt barele de control);

Substantele dizolvate in apa din reactor sau din piscina de stocare a combustibilului ars, care absorb neutroni;

Rasinile, slamurile, filtrele care vin in contact cu apa din reactor sau din piscina de stocare a combustibilului uzat, sau concentratele de la evaporator;

intreaga structura a reactorului nuclear in momentul cand este dezafectata. Pentru o centrala de 1000 MW aceasta inseamna peste 13.000 de tone de beton contaminat si peste 1.400 de tone de armaturi de otel contaminat.

Prin functionarea reactorului se genereaza pe de o parte deseurile inalt active (combustibilul nuclear uzat) continand radionuclizi de viata lunga si pe de alta parte deseurile operationale slab si mediu active continand radionuclizi de viata scurta. Majoritatea deseurilor operationale constau din filtrele si rasinile schimbatoare de ioni folosite la circuitele de purificare a fluidelor din reactor. Deseurile operationale includ: scule, piese de schimb, imbracaminte de protectie, componente din instalatii, etc. Radioactivitatea deseurilor operationale este data in special de radionuclizi precum Co60 si Cs137 care se dezintegreaza pana la valori nepericuloase dupa 200 – 300 de ani. Majoritatea deseurilor operationale sunt slab active si contin cantitati extrem de mici de radionuclizi de viata lunga. Aceste deseuri pot fi imobilizate in ciment sau bitum. in scopul reducerii volumului de depozitare, deseurile slab active sunt

43

compactate la presiune mare sau incinerate (daca procesul este feabil tehnic si economic). Combustibilul nuclear uzat Pentru gospodarirea combustibilului nuclear uzat exista doua optiuni: depozitarea directa sau reprocesarea. in functie de optiunea folosita apar categorii diferite de deseuri. in solutia de depozitare directa combustibilul nuclear uzat este considerat deseu de mare activitate continand radionuclizi de viata lunga. El este stocat o anumita perioada de timp (cateva decenii) pentru ca cea mai mare parte a radioactivitatii sa se dezintegreze, fiind simplificate astfel operatiile de manipulare, ambalare, transport si depozitare finala. Stocarea si ambalarea in vederea depozitarii finale poate genera deseuri de activitate intermediara sau slaba. }i in varianta reprocesarii, combustibilul nuclear uzat este stocat in prealabil o perioada de circa zece ani. in timpul reprocesarii se separa uraniul si plutoniul. Din proces rezulta urmatoarele tipuri de deseuri:

Deseurile lichide inalt active, care contin in special produsii de fisiune si actinidele, cu exceptia uraniului si a plutoniului;

Deseurile lichide cu activitate intermediara rezultate din procesul de separare, care contin radionuclizi de viata lunga,;

Deseurile solide cu activitate intermediara, care contin tecile elementelor de combustibil, etc.

Deseurile radioactive inalt active sunt stocate un numar de ani in tancuri racite, apoi sunt solidificate prin procese de vitrificare. Containerele din otel inoxidabil care contin deseurile vitrificate sunt stocate timp de 30 pana la 50 de ani, in cazemate racite cu aer, in scopul reducerii la

44

valori acceptabile a caldurii degajate prin dezintegrarea radionuclizilor. Deseurile lichide, cu activitate intermediara sau mica sunt trimise la o statie de tratare a deseurilor unde se procedeaza la decontaminarea lor prin precipitare sau evaporare. Precipitatele si concentratele de la evaporator sunt solidificate cu ciment, rasina sau bitum. Dupa solidificare deseurile sunt depozitate final sau stocate pana sunt disponibile depozitele finale. Deseurile solide care rezulta de la reprocesare, precum tecile de elemente combustibile sunt incapsulate in ciment sau bitum inainte de a fi stocate sau depozitate. Deseurile rezultate din dezafectare Majoritatea deseurilor care rezulta atunci cand sunt dezafectati si demolati reactorii, a caror durata de viata s-a incheiat, sunt de tipul slab active continand radionuclizi de viata scurta. Volume mari de materiale pot fi decontaminate si declasificate, urmand a fi gospodarite in continuare ca deseuri industriale obisnuite. Din deseurile ramase, o mare parte sunt de activitate slaba si contin radionuclizi de viata scurta, similare deseurilor operationale, urmand a fi gospodarite ca acestea. Numai o mica parte a deseurilor rezultate din componentele interne ale reactorului sunt puternic radioactive. Depozitarea finala a acestora se poate face impreuna cu deseurile operationale folosind bariere adecvate sau impreuna cu deseurile inalt active. Unele dintre acestea pot fi incapsulate si depozitate final impreuna cu combustibilul nuclear uzat.

45

Deseurile din medicina, industrie si cercetare (deseuri institutionale) Utilizarea radioizotopilor in institutele de cercetare, in universitati, in companiile industriale si in medicina, duce la aparitia unui volum important de deseuri continand materiale compactabile sau combustibile cum sunt: plasticul, hartia, echipamentul de protectie, mici obiecte metalice, sticlarie, impreuna cu echipament uzat sau deteriorat, componente metalice, filtre de aer, fragmente si alte deseuri. Asadar, aceste deseuri se caracterizeaza printr-o compozitie foarte heterogena, incluzand un spectru larg de materiale, contaminanti si activitati specifice. Deseuri radioactive foarte heterogene provin din surse care nu implica direct folosirea radioizotopilor, cum sunt de exemplu acceleratorii de particole. Deseurile radioactive din cercetare, industrie si medicina, fie sunt stocate sub forma bruta, fie sunt procesate si ambalate in functie de proprietatile lor. Pentru imobilizare se foloseste in special cimentul. Pentru ambalarea deseurilor brute sau conditionate se folosesc cel mai adesea butoaiele metalice de 200 litri. Radionuclizii importanti din aceste deseuri institutionale sunt tritiul, Co60, C14, Am241, Cs137 si I121. Ele se clasifica in categoria deseurilor slab active care nu genereaza caldura. O mare parte din aceste deseuri sunt generate de organizatii care nu au ca obiect de activitate utilizarea materialelor radioactive. Din aceasta cauza aceste deseuri trebuie atent controlate pentru a nu se produce accidente de tipul celui produs in 1987 la Goiana in Brazilia, cand o sursa puternica de Cs137 a fost scoasa din containerul de protectie al unei instalatii abandonate la o clinica. in cazul acestui accident au murit patru oameni si au rezultat 3.500 metri cubi de deseuri contaminate radioactiv.

46

6. Caracteristicile deseurilor nucleare

Ca toate procesele industriale si industria nucleara, militara si civila, produce deseuri. Problema este ca aceste deseuri prezinta anumite caracteristici care le deosebesc de restul deseurilor industriale, cea mai importanta fiind radioactivitatea. Prezenta radioactivitatii impune luarea masurilor care sa asigure evitarea expunerii lucratorilor si a publicului la radiatiile periculoase provenite din aceste deseuri. Precautii suplimentare sunt avute in vedere pentru limitarea riscurilor potentiale si pentru evitarea contaminarii mediului in timpul stocarii si a depozitarii finale a deseurilor nucleare. Toate aceste cerinte sunt gestionabile cu tehnologiile actuale, dar implica si costuri semnificative. Vom analiza in continuare principalele caracteristici care determina strategiile de gospodarire a deseurilor nucleare.

47

Timpul de viata

Timpul de injumatatire mare al unora din izotopii prezenti in deseurile nucleare reprezinta o problema importanta atat din punct de vedere al securitatii cat si al costurilor implicate. Izotopul cu cel mai mare timp de injumatatire de 4.470.000.000 ani si totodata cel mai abundent este uraniul (U238). Alti izotopi cu timp de injumatatire mare sunt: radiul (R226 ) de 1.620 ani, plutoniul (Pu239) de 24.400 ani, uraniul (U234) de 247.000.000 ani, toriul (Th230) de 80.000 ani, neptuniul (Np237) de 2.100.000 ani, curiumul (Cm245) de 9.300 ani, cesiul (Cs135) de 2.000.000 ani, uraniul (U235) de 710.000.000 ani, americiul (Am247) de 7.500 de ani, iodul (I129) de 17.000.000 ani. Ca o regula generala, pentru depozitarea deseurilor rnucleare se considera ca dupa scurgerea a 10 perioade de injumatatire, materialul nu mai reprezinta un pericol. Conform acestei reguli Sr90 cu un timp de injumatatire de 28 de ani devine sigur dupa 280 de ani, Pu238 cu un timp de injumatatire de 88 de ani devine sigur in 880 de ani. Aceasta inseamna ca stocarea sau depozitarea finala a deseurilor nucleare trebuie evaluata din punctul de vedere al securitatii nucleare pentru perioade mari de timp. in functie de tipul de depozit se stabilesc perioade de control institutional. in perioada de control institutional se monitorizeaza mentinerea performantelor depozitului si se iau masuri pentru prevenirea intruziunii intentionate sau accidentale a oamenilor si a oricaror efecte nedorite datorate fenomenelor naturale (cutremure, vulcanism, incendii, tornade, etc. ).

Majoritatea izotopilor se dezintegreaza in cateva sute de ani. Riscul potential asociat acestor deseuri nucleare scade permanent prin dezintegrarea radioactiva, iar masurile de izolare pot fi relaxate cu timpul.

48

in cazul deseurilor inalt active, problema evaluarilor de securitate nucleara nu este foarte simpla deoarece materialele trebuie sa-si pastreze integritatea structurala pe perioade foarte indelungate. Barierele care previn expunerea trebuie sa fie pasive si sa nu depinda de actiunile si comportamentul oamenilor. Criticitatea Criticitatea accidentala este un pericol asociat unei parti a deseurilor nucleare. Prin criticitate se intelege declansarea reactiei de fisiune in lant in materialu fisionabil. Cand fenomenul se produce in afara reactorului, nu mai dispunem de mijloacele de a preveni scaparea de sub control a reactiei. O masa critica necontrolata emite mari cantitati de radiatii gama si de neutroni, care pot fi letale pentru persoanele expuse. in plus, la o concentratie suficienta de izotopi fisionabili materialul devine supracritic si poate exploda. Explozia nu va fi chiar ca a unei arme atomice, ci va semana mai mult cu una produsa de tri-nitro-toluen (TNT) si va imprastia la mare distanta materialul radioactiv. Daca are loc intr-o zona populata, explozia va ucide prin unda de soc si va contamina periculos arii importante. O masa critica este cantitatea de material fisionabil necesara pentru a intretine reactia de fisiune in lant, iar una subcritica este aceea din care lipseste putin ca sa devina critica. Diferenta dintre cele doua poate fi chiar si numai forma containerului. Geometria este asadar un factor important in determinarea criticitatii. Daca doua containere sunt amplasate prea aproape unul de altul, ele pot forma o masa critica. Prezenta unor substante cu rol de moderator (apa) va favoriza initierea si intretinerea reactiei in lant, transformand o masa subcritica in una critica.

49

Oricine se afla in vecinatate si nu va fi avertizat de acest lucru va fi in pericol, deoarece nu exista semne percepute de om care sa anunte producerea reactiei de fisiune pana in momentul cand aceasta este in plina desfasurare. Odata declansata, reactia de fisiune creste exponential producand caldura, radiatii gama, neutroni si radiatii alfa si beta. Cand masa devine supercritica se produce o lumina ca un fulger, de o culoare albastra stralucitoare. Daca procesul continua se produce explozia, reactia fiind oprita, dar producandu-se contaminarea radioactiva extinsa. Criticitatea accidentala se poate produce daca deseurile nucleare contin izotopi fisionabili: Pu239, U235, U 233. Autogenerarea de caldura prin dezintegrarea beta (emisia de electroni) Anumite tipuri de deseuri nucleare produc cantitati importante de caldura ca urmare a fenomenului de dezintegrare radioactiva. Aceasta caldura trebuie avuta in vedere cand se proiecteaza depozitele finale, cand se aleg materialele pentru containere sau cand se calculeaza performantele sistemelor de racire. “Fierberea” deseurilor din containere poate conduce la slabirea rezistentei acestora. in cazul deseurilor solide trebuie asigurata racirea pentru a fi prevenita topirea sau degradarea structurala a containerului. Producerea de caldura este importanta si dureaza in timp. Energia termica degajata de combustibilul uzat descarcat din zona activa a unui reactor comercial este suficienta pentru a topi granitul. Caracteristicile de auto-incalzire sunt deosebit de importante in cazul produsilor de fisiune, care sunt izotopi de viata scurta ce se dezintegreaza rapid.

50

Piroforicitatea O caracteristica a unora dintre deseurile nucleare este legata de piroforicitatea uraniului si a plutoniului sub forma metalica. Aceste metale se aprind spontan in contact cu aerul. }i alte metale neradioactive sunt piroforice: fosforul, sodiul, magneziul. Capacitatea unui deseu de a se autoaprinde este legata direct de puritatea sa, iar la concentratii scazute piroforicitatea dispare. Procentajul de deseuri piroforice este relativ mic, majoritatea provenind de la fabricarea armamentului nuclear. Radioliza Deseurile nucleare care au in componenta apa au tendinta sa produca hidrogen gazos, ca rezultat al disocierii radiolitice a apei in hidrogen si oxigen. in cazul containerelor cu deseuri lichide depozitate in subteran, concentratia hidrogenului poate ajunge la nivele explozive, daca acestea nu sunt ventilate. Hidrogenul se aprinde sau explodeaza chiar de la scanteile produse de electricitatea statica. La producerea unei explozii intr-un container inchis, acesta se poate sparge iar materialul radioactiv se disperseaza contaminand mediul.

Compozitia chimica

Un anumit procent din deseurile nucleare sunt cele contaminate cu chimicalele din proces, iar acestea pot constitui ele insele un pericol. Deseurile pot contine acizi, solventi organici volatili, metale grele, compusi anorganici sau alcalini. Aceste chimicale pot fi toxice, inflamabile, corozive, reactive, cancerigene, mutagene sau caustice. in anumite deseuri au fost detectate metale ca: bariu, cadmiu, arsen, zinc, beriliu, antimoniu, sodiu, crom,

51

plumb si mercur, saruri anorganice (cloruri, sulfati sau nitrati) si solventi volatili: tricloretena, tetracloretena, 1,2-dicloretena, tetraclorura de carbon, diclordifluormetan, toluen, cloroform, 1,1,1-tricloretena, benzen, xilen, bifenili policlorinati, benzopiren, dietilphtalat, acetona, clorura de metilen, produse petroliere, etc. Pe amplasamentele unde s-au produs armele nucleare s-au gasit si alte chimicale: zirconiu, beriliu, plumb, fluor, nichel, argint, crom, cupru, bismut, cadmiu, sodiu, aluminat de sodiu, hidroxid de sodiu, azotati, tricloretilena, mercur, acid azotic, acid fosforic, acid sulfuric, acid fluorhidric, acid cromic, zinc, silicat de sodiu, metanol, tetraclorura de carbon, acetona, bifenili policlorurati (PCB), mercur, percloretilena, 1,1,1-tricloretan si azbest. Unele din aceste materiale sunt toxice iar altele sunt inofensive. Deseurile care provin de la spitale pot contine si contaminanti biologici, care pot prezenta riscuri pentru sanatatea publica si pentru mediul inconjurator.

Proliferarea nucleara

O caracteristica a anumitor tipuri de deseuri nucleare o reprezinta potentialul de deturnare in scopuri teroriste, pentru fabricarea de arme nucleare sau dispozitive neexplozive de dispersare a contaminarii radioactive. in scopul construirii unei bombe atomice este nevoie de o anumita cantitate de material fisionabil si de o tehnologie destul de rudimentara. Din acest motiv au fost stabilite reguli stricte de gestiune, stocare si depozitare finala a materialelor nucleare speciale. Administrarea acestor masuri revine Agentiei Internationale pentru Energie Atomica.

52

Radiotoxicitatea Radionuclizii prezinta niveluri diferite de pericol pentru organismul uman si pentru mediu. Conform standardului de securitate AIEA “Manipularea in siguranta a radionuclizilor” editia 1973, acestia se clasifica in patru categorii de radiotoxicitate: foarte mare, mare, moderata si slaba. in tabelul urmator sunt prezentati radionuclizii reprezentativi din fiecare categorie.

Radiotoxicitatea Radionuclizii

1: Radiotoxicitate foarte mare

Pb210

; Ra226

; Th227

; Pa231

; U233

; Pu238

; Am

243; Cm

244; Cf

249; Po

210; Ra

228 .... .... ....

2: Radiotoxicitate mare Na

22; Co

56; Zr

95; Sb

125; I

131; Ce

144; Hf

181;

Bi207

; Ac228

; Cl

36; Co

60; I

125; Ir

192 ....

3: Radiotoxicitate moderata

Be

7; Sc

48; Zn

65; Sr

91 ; Ru

103; Te

125m; La

140;

Gd153

; W187

; Au198

; C14

; V48

; Zn69m

; Y90

; P

32; S

35; Cr

51; Na

24 .... ...

4: Radiotoxicitate slaba

H

3; Co

58m; Ge

71; Rb

87; Nb

97; Rh

103m;

Xe131m

; Cs125

; Os191m

; Th232

; O15

; Kr85

; Tc

99m

Clasificarea deseurilor nucleare Asa cum am vazut mai sus, exista o mare varietate de deseuri nucleare. Pentru a facilita comunicarea si schimbul de informatii intre Statele Membre, Agentia Internationala pentru Energie Atomica a instituit o clasificare a deseurilor nucleare care are in vedere criterii calitative si cantitative ce includ nivelurile de activitate si generarea de caldura. Acest sistem de clasificare include:

Deseurile exceptate care contin cantitati de radionuclizi atat de mici incat pot fi excluse de la controlul organismelor de reglementare, deoarece pericolul radiologic este neglijabil.

53

Deseurile slab si mediu active care contin destul de mult material radioactiv, astfel incat sunt necesare masuri de protectie a lucratorilor si a publicului, atat pe termen scurt cat si pe timpul depozitarii finale. Aceasta clasa include o diversitate de materiale care variaza de la cele situate imediat peste limita de exceptare pana la cele care contin suficienta radioactivitate pentru a necesita folosirea de containere ecranate si in unele situatii chiar masuri de racire. Deseurile slab si mediu active se impart in functie de timpul de injumatatire al radionuclizilor continuti in doua subcategorii:

de viata scurta – cu timp de injumatatire sub 30 de ani (in aceasta categorie sunt incluse in mod obisnuit echipamentele de terapie si instalatiile continand material radioactiv, anumite tipuri de surse inchise de radiatii, carpe usor contaminate, echipament de protectie casat, deseurile operationale de la CNE precum slamurile de filtrare, concentratul de evaporator si rasinile schimbatoare de ioni uzate);

de viata lunga cu timp de injumatatire peste 30 de ani (in aceasta categorie sunt incluse deseuri similare cu cele de mai sus dar care contin cantitati suficiente de radionuclizi cu timp de injumatatire ce depaseste 30 de ani. Majoritatea deseurilor slab si mediu active care provin de la reprocesare se incadreaza in aceasta categorie).

Deseurile inalt active care contin materiale radioactive cu nivel de activitate suficient de ridicat, care trebuie izolate de biosfera (de obicei in depozite geologice) pe perioade indelungate de timp. Aceste deseuri necesita folosirea ecranelor de radiatie cat si perioade de racire. Majoritatea deseurilor inalt active o

54

formeaza combustibilul nuclear uzat destinat depozitarii finale. Deseurile lichide inalt active rezultate de la reprocesare sunt vitrificate si se incadreaza si ele in aceasta categorie. Deseurile inalt active sunt de viata lunga.

7. Deseurile nucleare militare A doua jumatate a secolului XX , numita epoca razboiului rece, este perioada in care au fost concepute, testate si produse pe scara mare armele nucleare si termonucleare. Imensele cantitati de deseuri nucleare produse din aplicatiile militare s-au acumulat in diverse locuri de pe glob. O parte insemnata a acestor deseuri nucleare a fost dispersata in mediu ca urmare a procesului de fabricatie a armamentului nuclear, a testelor in atmosfera si in subteran, a accidentelor care s-au produs, sau prin aruncarea in mare a deseurilor asociate acestor activitati. Deseurile provenite din fabricarea armelor nucleare in SUA, mostenirea declarata a programului nuclear militar consta din urmatoarele categorii de deseuri radioactive:

2.000 de tone de combustibul uzat puternic radioactiv;

18 tone de plutoniu, suficient pentru fabricarea a mii de bombe nucleare;

40 milioane de m3 sol si materiale de constructie contaminate;

160.000 de m3 de deseuri radioactive si periculoase care trebuie depozitate final;

deseurile rezultate de la dezafectarea a 4.000 de facilitati nucleare care nu mai sunt utilizate;

55

deseurile rezultate din decontaminarea a 10 trilioane de litri de ape subterane;

deseurile rezultate la restaurarea sau supravegherea timp de sute de ani a 109 amplasamente unde s-au realizat activitati nucleare.

Datele publicate arata ca programul militar al URSS a lasat si el mostenire imense cantitati de deseuri nucleare:

8.700 de tone de combustibil nuclear uzat;

600 milioane de m3 de deseuri care trebuie depozitate final;

imense cantitati de deseuri reziduale provenite din ciclul combustibilului nuclear;

Deseurile provenite din testele nucleare De la cele doua bombe lansate asupra Japoniei in 1945 si pana la testele efectuate relativ recent de India si de Pakistan s-au totalizat peste 2.400 de experiente cu dispozitive nucleare explozive. Toate aceste teste au generat imense cantitati de deseuri nucleare. Conform studiilor publicate de UNSCEAR i16s testele nucleare au fost efectuate in mai multe tari si pe mai multe amplasamente: SUA (Nevada, Amchitka-Alaska si insulele: Malden,

Christmas, Johnston) Federatia Rusa (Novaya Zemlya, Totsk, Kapustin Yar) Franta (Mururoa, Fangataufa) China (Lop Nor) Australia (Monte Bello, Emu, Maralinga) Kazashstan (Semipalatinsk) Marshall (Bikini, Enewetak)) Algeria (Reggane, In-Ekker) India

Pakistan

56

Mostenirea radiologica a programului de dezvoltare a armelor nucleare este complexa. Ea include in primul rand deseurile rezultate in urma testelor cu armele nucleare precum si pe cele produse in urma depunerilor rezultate prin exploziile in atmosfera. in plus, mostenirea mai include deseurile rezultate prin migrarea radionuclizilor generati in urma testelor nucleare subterane. Productia de armament nuclear se bazeaza pe un ciclu de combustibil similar celui utilizat la reactorii nucleari energetici: extractia si concentrarea uraniului, imbogatirea uraniului, fabricarea combustibilului, operarea reactorilor pentru productia de plutoniu si extractia plutoniului prin reprocesare. Deosebirea esentiala dintre aplicatiile civile si cele militare consta in lipsa de supraveghere si control a celei din urma. Din acest motiv in programele militare s-au produs emisii necontrolate de radionuclizi in toate etapele ciclului de combustibil, in special la reprocesare si la separarea plutoniului. Evacuari foarte mari de deseuri nucleare in mediu s-au efectuat in timpul perioadei de inceput a productiei de arme nucleare, cand presiunea pentru realizarea programului de inarmare era deosebita, iar controalele relaxate. in plus, au avut loc un numar de accidente deosebit de grave care au poluat in special raurile din apropierea uzinelor de producere a plutoniului (de exemplu raurile Techna si Tom din Rusia). Totusi, adevarata cantitate de deseuri nucleare rezultate din programele nucleare militare nu se cunoaste nici in prezent. UNSCEAR a evaluat activitatile eliberate in urma testelor efectuate in atmosfera de toate statele, prezentate in tabelul urmator. Radionuclidul Activitatea

totala (x1018

Radionuclidul Activitatea

totala (x1018

57

Bq) Bq)

Tritiu 240 Antimoniu - 125

0,524

Carbon - 14 0,22 Iod – 131 651

Mangan - 45 5,2 Cesiu – 137 0,912

Fier - 55 2 Bariu – 140 732

Strontiu - 89 91,4 Ceriu – 141 254

Strontiu - 90 0,604 Ceriu – 144 29,6

Ytriu - 91 116 Plutoniu – 239 0,00652

Zirconiu - 95 143 Plutoniu – 240 0,00435

Ruteniu - 108 238 Plutoniu – 241 0,142

Ruteniu - 106 11,8

Deseurile militare aruncate in mare Pana la Conventia de la Londra, din 1972, privind prevenirea poluarii marine cu deseuri si alte materiale, toate statele cu programe militare au evacuat in apele marilor si oceanelor insemnate cantitati de deseuri radioactive. Potrivit unui studiu publicat in Buletinul IAEA nr.40/4/1998, in oceanele lumii au fost aruncate deseuri radioactive in cantitati importante.

Tipul de deseuri

Atlantic Pacific Arctic Total % din

total

Reactori cu combustibil uzat (x10

12 Bq)

- - 36.876 36.876 43,34

Reactori fara combustibil uzat (x10

12 Bq)

1.221 166 143 1.530 1,8

Deseuri solide slab active (x10

12 Bq)

44.042,5

820,9 585,4 45.448,8

53,42

Deseuri lichide <0,001 458,5 764,7 1223,2 1,44

58

slab active (x10

12 Bq)

Total (x1012

Bq)

45.263,5

1445,4 38.369,1

85.078,0

-

% din total 53,2 1,7 45,1 - 100

Deoarece oceanul Arctic a fost poluat cu cele mai periculoase deseuri radioactive, sub auspiciile AIEA a fost lansat un proiect international (IASAP) de evaluare a riscurilor pentru populatie si mediu, asociate deseurilor aruncate in marile Kara si Barents. Conform “Cartii albe a presedintelui Rusiei – Fapte si probleme privind depozitarea deseurilor radioactive in marile adiacente teritoriului Federatiei Ruse, 1993”, cantitatea totala de deseuri radioactive aruncate in oceanul Arctic este de circa 90 x 1015 Bq. Deseurile aruncate in ocean includ sase reactori de submarin, inclusiv combustibilul si reactorul unui spargator de gheata, inclusiv combustibilul. Aceste componente au fost aruncate in Marea Kara, in fiordurile insulei Novaia Zemlia. Celelelte deseuri au fost aruncate in apele adanci ale marilor Kara si Barents.

8. Depozitarea finala a deseurilor nucleare slab si mediu active

Prima depozitare finala a deseurilor nucleare s-a realizat in 1944 la Oak Ridge, Tennessee, unde o serie de componente de sticla si alte materiale care nu au mai putut fi decontaminate au fost ingropate ca atare intr-o transee. ingroparea in transee a fost tehnologia folosita in perioada de inceput a energiei nucleare, in toate tarilei11s.

Astazi, tehnologia s-a schimbat radical, deseurile slab si mediu active fiind depozitate final intr-o diversitate de

59

facilitati care merg de la cele de suprafata, dotate cu bariere ingineresti, pana la depozitele geologice. Exista pe mapamond peste 100 de depozite finale operationale sau care au fost deja umplute si peste 42 de facilitati in curs de realizare.

Amplasarea depozitelor finale

Amplasarea depozitelor finale de deseuri nucleare este un proces complex care trebuie sa ia in considerare atat factorii tehnici cat si pe cei sociali. Factorii tehnici includ o mare diversitate de aspecte: geologia, hidrogeologia, geochimia, tectonica, seismicitatea, procesele de suprafata, meteorologia, evenimentele induse de om, transportul deseurilor, folosirea terenurilor, distributia populatiei si protectia mediului. Un factor esential in alegerea amplasamentelor il constituie acceptarea de catre public, fiind cunoscut sindromul “nu in curtea mea” care a blocat multe proiecte de acest tip. in majoritatea cazurilor, depozitele finale de deseuri nucleare sunt construite pe amplasamentele unde au functionat anterior alte facilitati nucleare, de exemplu: Drigg (Anglia), la Manche (Franta), Rokkasho (Japonia) si Olkiluoto (Finlanda). Alte tari se gandesc la depozite regionale multinationale, care nu au putut fi realizate pana in prezent, din motive politice sau de acceptare de catre public. Exista in prezent 17 amplasamente selectate in vederea construirii unor depozite finale si inca 25 de amplasamente in stadiul de investigare, situate in 17 tari. in abordarea relatiei cu publicul sunt necesare strategii care difera de la tara la tara. in Australia se utilizeaza consultarea pe scara larga a publicului in procesul de selectare a amplasamentului. in Canada, opozitia comunitatilor locale a intarziat procesul de selectare a

60

amplasamentului pentru depozitarea finala a deseurilor miniere, guvernul fiind nevoit sa intervina in proces si sa infiinteze un grup de lucru care sa includa comunitatile locale. in Statele Unite au fost utilizate abordari similare. Spre exemplu in Connecticut, rezistenta publicului a facut ca procesul de alegere a amplasamentului sa fie reconsiderat, pentru a permite o implicare mai mare a publicului, imbunatatind astfel receptarea si acceptarea procesului. Proiectarea depozitelor finale Tipul de depozit care se construieste depinde in mare masura de conditiile geologice, de cerintele de depozitare si de modul de autorizare. Conceptul de depozit urmareste in primul rand sa limiteze eliberarea contaminantilor sau radionuclizilor in biosfera, sa reduca la minim expunerea lucratorilor si a publicului si sa minimizeze operatiile de intretinere in perioadele de dupa inchiderea depozitului. Aceste obiective se pot realiza prin alegerea judicioasa a caracteristicilor containerelor de deseuri, structurilor de depozitare si a amplasamentului. Tendinta actuala in proiectarea depozitelor finale este de a izola deseurile de mediu prin bariere ingineresti multiple. Barierele utilizate includ: celulele de depozitare, materialele de umplutura, bariere chimice, sisteme de aerisire si drenare precum si zone tampon. Pe plan mondial aproximativ 62% din depozitele de deseuri slab si mediu active sunt cu bariere ingineresti si amplasate la suprafata (sub 10 m adancime), 18% sunt mai simple si amplasate in apropierea suprafetei, 7% sunt amplasate in cavitati miniere si 4% sunt depozite geologice.

61

Depozitele simple amplasate la suprafata Facilitati de acest tip sunt cele de la Barnwell (SUA) si Vaalputs (Africa de Sud), ambele beneficiind de un amplasament argilos impermeabil si cantitati de precipitatii foarte reduse.

Depozitul de la Barnwell, din imagine, consta dintr-un sistem de transee avand pardoseala cu o mica panta si acoperita cu nisip, pentru colectarea infiltratiilor. Infiltratiile sunt colectate intr-un bazin care este monitorizat. Deseurile ambalate in cutii butoaie si containere sunt cladite in transee. Deseurile cu activitate mai mare sunt conditionate in beton, bitum sau alte materiale cu lixiviere redusa sau sunt asezate in containere de mare integritate, pentru mentinerea stabilitatii structurale. Spatiul dintre containere este umplut cu pamant uscat, iar transeele sunt acoperite cu argila si cu pamant. in Vaalputs, transeele mult mai mari, de 8 metri adancime, sunt acoperite cu cateva straturi de argila compactata, nisip si vegetatie.

62

Depozite de suprafata cu bariere ingineresti Aceste depozite finale de suprafata sunt prevazute cu celule din beton in care se cladesc containerele cu deseuri supercompactate si imobilizate cu ciment. Celulele sunt prevazute cu sisteme de colectare si control al apelor de infiltratie. Depozite de acest fel se intalnesc la Drigg (Anglia), la Manche si l’Aube (Franta), El Cabril (Spania), Trombay (India) sau Rokkasho (Japonia). Depozitul l’Aube are celule din beton gros de 30 cm, cu dimensiunile 30mx30mx8m (vezi figura).

Sistemul de manipulare a containerelor este automat, permitand minimizarea expunerii lucratorilor. Depozitul El Cabril din Spania, similar celui de la l’Aube incorporeaza caracteristici constructive care permit recuperarea containerelor depozitate. in India exista sase depozite care folosesc transee betonate si izolate hidrofug. Depozite in cavitati miniere Acest concept este utilizat in mai multe tari: Cehia, Suedia, Finlanda, Norvegia si Romania.

63

Cavernele miniere utilizate pentru depozitare sunt in general uscate, containerele fiind cladite cat mai compact, iar spatiile ramase sunt umplute cu bentonita. Depozitele au sisteme de evacuare a acumularilor de gaze. Cavernele folosite ca depozite in Suedia si Finlanda sunt excavate in granit la adancimea de 60-100 m. Depozitul de la Baita-Bihor din Romania, folosit pentru depozitarea finala a deseurilor institutionale, este amplasat in galeriile unei exploatari de uraniu dezafectate, excavate in munte. Butoaiele cu deseuri sunt cladite in straturi, pana la umplerea galeriilor, dupa care galeria este sigilata cu un perete de beton. Depozitele geologice in Germania la Morsleben, intr-o mina de sare lacu adancimea de 500 m este amplasat un depozit final de deseuri slab si mediu active cu o capacitate de 40.000 m3. in cavitatile excavate deseurile sunt cladite in straturi, iar spatiile libere sunt umplute. Mina de fier de la Konrad din Germania este una foarte uscata si stabila, confinata

64

cu straturi impermeabile de argila si marna de circa 400 metri grosime. in aceasta mina sunt tunele sapate la 800 metri adancime pentru depozitarea deseurilor care nu genereaza caldura. inchiderea si supravegherea depozitelor finale Dupa umplerea depozitului se trece la etapa de inchidere. inchiderea include toate procesele prin care se asigura functionarea in continuare a depozitului: acoperirea sau etansarea, pastrarea documentelor si efectuarea evaluarilor de securitate. in majoritatea tarilor, dupa inchidere, depozitul final este supravegheat institutional pe perioade de cel putin 300 de ani. in aceasta perioada se realizeaza controlul accesului, intretinerea, monitorizarea amplasamentului, pastrarea inregistrarilor si se aplica masuri corective, daca este necesar. Stocarea deseurilor pe termen indelungat in unele tari se profileaza solutia stocarii deseurilor nucleare pe termen indelungat. Optiunea amanarii deciziei privind depozitarea finala a deseurilor urmareste obtinerea ragazului necesar pentru asigurarea increderii publicului in tehnologiile aplicate. Stocarea temporara pe perioade de pana la 30 de ani se aplica in Norvegia, la amplasamentul Himdalen. in Elvetia, la depozitul de la Wallenberg, autoritatile iau in considerare posibilitatea de a nu inchide facilitatea timp de doua generatii, timp in care sa se ia o decizie in acest sens. Deseurile solide cu activitate foarte slaba Deseurile de foarte slaba activitate datorita volumelor foarte mari constituie o problema deoarece nu este economic sa fie depozitate final in facilitatile existente si nici nu pot fi gospodarite ca deseuri industriale.

65

in Suedia, aceste deseuri sunt depozitate final pe amplasamentele centralelor nuclearoelectrice. Aceste depozite finale necesita un control institutional sub 100 de ani. in Franta, peste 15 milioane de metri cubi de asemenea deseuri asteapta o solutie de depozitare. Studii recente au aratat ca pot fi autorizate atat depozite de tip tumul (groapa amenajata) cat si depozite subterane. in Japonia sunt avute in vedere solutii de tipul unor puturi betonate, sapate pe amplasamentele centralelor. Puturile vor fi acoperite cu un strat gros de pamant si iarba la suprafata, urmand a fi supravegheate timp de 30 de ani. O problema importanta a constituie sursele inchise de radiatii (de exemplu sursele de radiu), folosite in medicina, cercetare, agricultura si alte domenii. Exista tehnologii bine stabilite pentru gospodarirea acestor deseuri, insa nu toate tarile au resurse pentru a le aplica. Multe tari genereaza cantitati mici din aceste deseuri (sub 1 metru cub pe an). Aceste tari ar putea beneficia de construirea unor depozite regionale multinationale.

66

9. Deseurile nucleare naturale (NORM, TENORM)i12s

Scoarta pamantului contine radionuclizi naturali precum potasiul-40, carbonul-14, uraniul, thoriul si produsele lor de dezintegrare. Elementele radioactive se concentreaza in anumite rezidii sau deseuri, prin procesele de extractie si prelucrare ale materialelor naturale (minerit, extractia petrolului si a gazelor). Prin arderea carbunelui, cantitati insemnate de radionuclizi se concentreaza in cenusa sau sunt eliberate in atmosfera. Pericolul radiologic asociat acestor materiale provine in special de la radiul-226 si descendentii sai. Dozele de iradiere pot fi uneori mai insemnate decat cele inregistrate in cazul practicilor care folosesc materiale nucleare. O caracteristica a acestor materiale o constituie dispersarea mare, motiv pentru care efectul radiologic asupra publicului este mult mai mare (cu circa patru ordine de marime) decat cel produs de industria nucleara civila. Din aceste motive, deseurile nucleare naturale constituie o problema, iar organismele de reglementare au in vedere cerinte pentru depozitarea lor in siguranta. Dupa unele evaluari recente, contaminarea cu radionuclizi a tevilor pentru extractia petrolului sau gazului natural este superioara celei acceptate la depozitele de suprafata pentru deseurile nucleare. in unele tari, aceste subproduse din extractia si prelucrarea titeiului si gazelor se depoziteaza ca deseuri nucleare in timp ce in altele ele sunt in afara oricarui control.

67

O alta controversa se poarta in legatura cu expunerile la radonul emanat din locuinte, in special cele construite pe terenuri granitice. Expunerea la radiatia cosmica a pilotilor, expunerea la radonul din pesteri, din mine sau cariere reprezinta un alt subiect de dezbatere la ordinea zilei.

Carbunele

Carbunele este unul din combustibilii cei mai impuri. Continutul sau de impuritati variaza de la nivelul de urme ale unor metale (inclusiv uraniu si thoriu) pana la cantitati semnificative de aluminiu si fier si ajungand la cantitati apreciabile de sulf. Produsii de ardere ai carbunilor includ oxizii de carbon, azot si sulf, precum si substante cancerigene si mutagene datorate prezentei radionuclizilor naturali. Majoritatea carbunilor contin uraniu, thoriu, potasiu 40, plumb 210, radiu 226. Continutul de radionuclizi este asemanator cu cel din scoarta terestra. Nivelul de radioactivitate nu este mare. UNSCEAR a estimat urmatoarele concentratii medii de activitate in carbunii existenti in toata lumea: Potasiu 40 50 Bq/kg Uraniu 20 Bq/kg Thoriu 20 Bq/kg Cenusa din termocentrale contine in primul rand siliciu, aluminiu, fier, magneziu, titan, sodiu, potasiu, arsen, mercur si sulf, precum si unele cantitati de uraniu si thoriu.

68

Presupunand o concentratie medie de 1,3 ppm de uraniu si 3,2 ppm de thoriu, prin arderea carbunilor in termocentrale s-au eliberat insemnate cantitati de materiale radioactive in atmosfera. Astfel, in 1982 s-au consumat pe plan mondial circa 2.800 milioane de tone din care au rezultat 3.640 de tone uraniu (din care 25,84 tone U235) si 8.960 tone de thoriu. Estimarile pentru anul 2040 arata ca la un consum de circa 637.409 milioane de tone de carbune se vor elibera 828.632 tone de uraniu (5.883 tone U235) si 2.039.709 tone de thoriu. Principala sursa de radiatii din carbune o constituie uraniul si thoriul, dar intalnim si produsii de dezintegrare precum radiul, radonul, poloniul, bismutul si plumbul. Desi nu este produs de dezintegrare, potasiul 40 este si el un contributor major la radioactivitatea carbunilor. Studiile au aratat ca pericolul asociat prezentei elementelor radioactive din carbune este deocamdata neglijabil. Totusi, acumularea continua in biosfera de cenusa care contine radionuclizi cu timp de injumatatire foarte mare poate constitui in viitor o problema reala.

69

Deseurile naturale concentrate prin prelucrare (TENORM) Prin TENORM intelegem materialele a caror radioactivitate naturala este concentrata prin prelucrare, ele find apoi expuse si eliberate liber in mediu. Aceste deseuri naturale sunt generate de unele procese industriale precum: - exploatarea miniera a uraniului; - productia de ingrasaminte cu fosfor ; - producerea petrolului si a gazelor naturale; - producerea energiei geotermale. in industria miniera a uraniului, deseurile naturale se intalnesc in volume foarte mari. Roca sterila este depozitata in apropierea exploatarilor si nu are utilizare practica. Granitul folosit in constructia de locuinte si cladiri publice contine in medie 3 ppm (40 Bq/kg) de uraniu si 17 ppm (70 Bq/kg) de thoriu. Nivelul radiatiilor masurat pe suprafata granitului este similar cu cel masurat in cazul slamurilor de la prelucrarea minereurilor sarace de uraniu. in productia de ingrasaminte cu fosfor se genereaza mari cantitati de deseuri care contin radioelemente precum radiul si descendentii lui. Rocile fosfatice contin pana la 120 ppm uraniu si au fost folosite ca sursa de uraniu. Industria de producere a petrolului si gazelor naturale genereaza imense cantitati de apa in care sunt dizolvate diverse minerale precum si radionuclizi. Aceste minerale formeaza cruste sau depozite pe tevile de extractie in care sunt fixati radionuclizii. in anumite cazuri aceste deseuri pot elibera in mediu diversi radionuclizi. Anumite bunuri de consum folosesc diverse minerale care contin radionuclizi. Spre exemplu zirconul, care este

70

folosit pentru glazurarea unor produse, poate contine infime cantitati de uraniu si thoriu. Deseurile naturale si materialele reciclate Un subiect foarte controversat in prezent, se refera la reciclarea metalelor provenite din dezafectarea diverselor instalatii. Daca in cazul instalatiilor nucleare s-au fixat limite de 500 Bq/kg, in cazul otelului care provine din industria gazelor limita este de 500.000 Bq/kg, adica de o mie de ori mai mult.

10. Poate rezolva alchimia problema deseurilor nucleare?

Termenul “transmutatie”, adica transformarea unui atom in altul, isi are originea in visul alchimistilor de a tranforma orice metal in aur. Astazi, in multe laboratoare, se pun la punct tehnologiile pentru transformarea deseurilor nucleare in elemente neradioactive, care ar rezolva problema pericolului radiologic implicat in depozitarea finala a acestorai13s.

71

Doi dintre radionuclizii care pot fi transmutati sunt technetiul-99 si iodul-129. Ambii sunt izotopi cu viata foarte lunga si obliga la strategii de depozitare finala care sa ii izoleze de mediu timp indelungat. Atat technetiul cat si iodul sunt greu de izolat deoarece se dizolva usor in apa freatica si pot trece usor in ecosisteme. Prin iradierea izotopului de viata lunga al technetiului (Tc99) cu neutroni, acesta se transforma in technetiu-100 care se dezintegreaza rapid in ruteniu stabil. in mod similar iodul-129 se transforma prin absorbtia unui neutron in izotopul stabil al xenonului. Alta categorie de radionuclizi care pot fi dezactivati prin transmutatie, include izotopii plutoniului, neptuniului, americiului si curiumului. Prin iradierea in reactor acesti izotopi fisioneaza, producandu-se un spectru de produsi de fisiune cu viata mult mai scurta. Astfel, din punct de vedere al gospodaririi deseurilor nucleare se inlocuieste pericolul asociat radionuclizilor de viata foarte lunga cu unul legat de prezenta radionuclizilor de viata scurta. Problema cea mai complicata a acestei strategii de gospodarire a deseurilor nucleare este cea legata de separarea deseurilor pe categorii. Asa cum deseurile menajere sunt impartite inainte de reciclare pe categorii: hartie, sticla, aluminiu, etc. si deseurile nucleare trebuie separate.

72

Separarea este o problema complicata in cazul actinidelor si lantanidelor. Atat actinidele cat si lantanidele sunt elemente chimice cu proprietati foarte asemanatoare, iar separarea lor este o sarcina foarte dificila. Majoritatea izotopilor lantanidelor sunt neradioactivi si doar cativa izotopi ai lantanidelor sunt de viata lunga. Din acest motiv este ineficient sa consumi neutroni pentru a transforma acesti izotopi radioactivi ai lantanidelor in altii stabili. Pe de alta parte lantanidele sunt elemente care absorb multi neutroni (otravuri pentru neutroni) si fac ineficienta transmutarea altor radionuclizi cu care sunt amestecate (americiul sau curiumul). Asadar problema esentiala pentru succesul operatiei de transmutatie a actinidelor este legata de separarea lor de lantanide. in SUA, laboratorul national Los Alamos foloseste un accelerator linear pentru producerea neutronilor folositi la transmutatia plutoniului militar sau a deseurilor continand tecnetiu-99 sau iod-129. Un al doilea program este dedicat transmutatiei actinidelor din combustibilul ars folosind un reactor nuclear. Un alt laborator din SUA, cel de la Oak Ridge ORNL, studiaza transmutatia izotopilor europiului in

73

izotopi neradioactivi de gadoliniu. Deseurile cu europiu reprezinta un risc dominant pentru public si mediu, iar eliminarea lor poate fi benefica. Reprocesarea combustibilului uzat Timp de peste 50 de ani reprocesarea a fost folosita pentru recuperarea materialelor fisionabile (uraniul si plutoniul) din combustibilul ars. Prin separarea actinidelor, deseurile nucleare vor contine doar radionuclizi care se dezintegreaza rapid, astfel incat dupa 100 de ani isi pierd cea mai mare parte din radioactivitate. in ultimul deceniu a crescut mult interesul pentru separarea radionuclizilor, atat in scopul reducerii radioactivitatii persistente din deseurile nucleare cat si pentru transmutatia radionuclizilor de viata lunga in altii de viata scurta. Toate instalatiile comerciale de reprocesare folosesc procesul hidrometalurgic PUREX. Acesta implica dizolvarea elementelor de combustibil in acid azotic concentrat. Separarea chimica a uraniului si plutoniului se face prin extractie cu solventi. Lichidul care ramane dupa indepartarea Pu si U constituie deseul inalt activ, care contin produsii de fisiune si actinidele minore (Np, Am, Cm). Radionuclizii din aceste deseuri degaja si caldura prin procesele de dezintegrare radioactiva. Deseurile lichide sunt calcinate si incorporate ca material solid in sticla borosilicat. Produsul solid obtinut este compact, stabil, insolubil si se poate stoca cu usurinta in vederea depozitarii finale. O varianta a procesului PUREX conduce la izolarea actinidelor minore (americiu, neptuniu si curium) intr-o alta solutie apoasa, care este trimisa apoi la un sistem de transmutare dotat cu accelerator. Fluxul de deseuri contine in principal produsii de fisiune.

74

Procedeul PUREX poate fi modificat pentru a permite recuperarea iodului prin volatilizare si a technetiului prin electroliza. S-a demonstrat si posibilitatea recuperarii cesiului. Recent, Departamentul Energiei al SUA a anuntat o varianta a procesului de separare numit UREX prin care, primul se recupereaza uraniul pentru depozitarea finala ca deseu de activitate joasa, iar iodul si technetiul se recuperaza la final. Reziduul care ramane este tratat termic pentru recuperarea elementelor transuranice in vederea transmutatiei lor. Produsii de fisiune formeaza deseurile de mare activitate. Obiectivul urmarit prin acest proces este acela de a pastra plutoniul impreuna cu celelalte elemente transuraniene, in vederea distrugerii lor prin transmutatie. in sfarsit, o alta versiune de distrugere a plutoniului recuperat consta in amestecarea lui cu uraniul si reciclarea lui in reactorii comerciali, sub forma de combustibil MOX. Procesarea pirometalurgica Prelucrarea pirometalurgica este folosita pentru separarea radionuclizilor din deseurile nucleare prin cateva tehnici: volatilizarea, extractia lichid-lichid folosind faze metalice nemiscibile sau faze metal-sare, electrorafinarea in saruri topite, cristalizarea fractionata, etc. in general se folosesc saruri cu punct de topire scazut cum sunt clorurile sau fluorurile (LiCl+KCl sau LiF+CaF2) sau metale topite precum cadmiu, bismut sau aluminiu. Procesele pirometalurgice se pot aplica combustibilului uzat imediat dupa descarcarea din reactor, deoarece temperaturile la care se lucreaza sunt ridicate. Totusi, aceste procedee sunt inca in stadiul de dezvoltare.

75

Separarea actinidelor continute in baia de sare topita se face prin electrodepunerea pe un catod, extractia cu un metal lichid (de exemplu Li) sau precipitarea oxidului din baia de sare. Procesul IFR dezvoltat de Laboratorul National Argonne din SUA permite dizolvarea uraniului in baia topita de LiCl+KCl si recuperarea lui pe un catod solid, in timp ce teaca din otel inoxidabil si metalele nobile rezultate din fisiune raman pe anod si formeaza o structura solida stabila. Elementele transuraniene si produsii de fisiune din sare sunt incorporati intr-o matrice care este presata apoi la cald formand o matrice ceramica compozita. Procesul PYRO-A dezvoltat la Argonne pentru a completa procesul UREX este un proces termochimic de separare a elementelor transuraniene si a produsilor de fisiune continuti in pulberea de oxid rezultata din denitrarea rafinatului UREX. Nitratii din solutia acida rafinata sunt transformati in oxizi, care apoi sunt redusi electrochimic in bai de saruri topite de LiCl-Li2O. Produsii de fisiune mai activi chimic, precum Cs si Sr, nu se reduc si raman in sare. Produsii metalici sunt electrorafinati in aceiasi baie de sare, pentru separarea pe un catod. Restul de produsi de fisiune sunt amestecati cu zeolit si transformati intr-o forma ceramica compozita. Catodul este transformat in lingouri folosite ca tinte pentru transmutatie. Procesul PYRO-B a fost dezvoltat pentru procesarea combustibilului rezultat din reactorul de transmutatie. Acest combustibil nu contine uraniu, ci doar elemente transuraniene inglobate intr-o matrice inerta de zirconiu metalic. Acest combustibil sufera o etapa de electrorafinare pentru separarea elementelor transuraniene de produsii de fisiune si reciclarea transuranienelor in reactor, pana la distrugerea lor totala.

76

Technetiul si iodul care se genereaza sunt extrase si incorporate in tintele de transmutatie, iar ceilalti produsi de fisiune sunt tratati ca deseuri pentru depozitare. Astfel, prin reciclari repetate in sistemul de transmutatie, radiotoxicitatea combustibilului nuclear ars se poate reduce pana in punctul in care dupa o perioada de dezintegrare de 1.000 de ani, materialul este mai putin toxic decat uraniul originar din care a fost fabricat combustibilul. in acest mod se reduce dramatic pericolul pe care il prezinta deseurile nucleare, dar nu este eliminata etapa depozitarii lor finale.

11. Plutoniul – un deseu nuclear mai special

Plutoniul are mai multi izotopi, toti fiind radioactivi:

Pu238, fertil (timp de injumatatire 88 ani)

Pu239, fisionabil (timp de injumatatire 24 000 de ani)

Pu240, fertil (timp de injumatatire 6 500 de ani)

Pu241, fisionabil (timp de injumatatire 14 ani)

Pu242, (timp de injumatatire 37 600 de ani) Izotopii Pu-238, Pu-240 si Pu-242 emit neutroni, deoarece nucleele lor fisioneaza spontan. Ei se si dezintegreaza producand caldura. Caldura de dezintegrare a Pu-238 este de 0,56 W/g si este folosita pentru confectionarea generatoarelor termoionice pentru stimulatoarele cardiace, sateliti si balize de navigatie, etc. Plutoniul a furnizat energia pentru multe vehicole spatiale

77

si a permis sondei Voyager sa trimita imagini ale planetelor indepartate. Aceste vehicole spatiale au functionat 20 de ani si mai pot functiona inca 20. Sonda Cassini care are trei generatori ce furnizeaza 870 de wati este in drum spre Saturn. in centralele nucleare comerciale plutoniul este folosit sub forma de oxid, un material ceramic stabil, foarte putin solubil in apa si avand un punct de topire de 2390 0C. Sub forma metalica plutoniul este dur si fragil precum fierul si se aprinde instantaneu in aer formand oxizi. Pe langa plutoniul produs artificial in reactorii nucleari, exista plutoniu care s-a format prin procese naturale, precum reactorul natural de la Oklo.

Plutoniul comercial

Plutoniul este un element artificial produs in reactorul nuclear prin captura unui neutron de catre nucleul uraniului-238. Combustibilul descarcat dintr-un reactor contine cateva sute de kilograme de plutoniu, cel mai abundent izotop fiind plutoniul-239. Aproape jumatate din plutoniul care se genereaza este consumat in-situ, completand energia furnizata de procesul de fisiune a uraniului-235. Din plutoniul-239 care ramane 1/6 se transforma in plutoniu-240, apoi in plutoniu-241, prin captura unui neutron, restul ramanand in combustibilul nuclear uzat. Un kilogram de plutoniu-239 consumat intr-un reactor nuclear poate produce suficienta energie pentru a asigura electricitatea necesara in 1.000 de locuinte. Stocat timp indelungat plutoniul se contamineaza cu americiu, un produs de dezintegrare al plutoniului-241, care emite radiatii gama ce ingeuneaza manipularea. Cantitatea de plutoniu utilizat comercial este de circa 50 de tone anual. Peste 900 de tone s-au acumulat pana in

78

prezent, majoritatea fiind continut in combustibilul nuclear uzat. Plutoniul din armele nucleare

Pentru fabricarea unei bombe este nevoie de circa 10 kg de plutoniu-239 pur. Pentru obtinerea lui este nevoie de 30 megawati-an de functionare a unui reactor special si de reprocesarea combustibilului iradiat. La fabricarea armelor nucleare plutoniul-240 este un element nedorit. Din acest motiv, plutoniul generat in reactorii cu apa usoara nu este potrivit pentru aplicatii militare.

Pentru a preveni utilizarea plutoniului comercial in scopuri militare Agentia Internationala pentru Energia Atomica a instituit un sistem de control. Dezarmarea nucleara a disponibilizat insemnate cantitati de plutoniu de calitate militara (150-200 tone). Principalele optiuni pentru utilizarea acestui material sunt urmatoarelei14s:

Vitrificarea impreuna cu deseurile inalt active – tratand plutoniul ca deseu;

Amestecarea lui cu uraniu si fabricarea combustibilului cu oxid mixt (MOX) destinat reactorilor existenti;

Utilizarea lui in reactorii cu neutroni rapizi. Guvernul SUA a disponibilizat un surplus de 38 de tone de plutoniu pentru uz militar, care va fi utilizat conform primelor doua optiuni. in acelasi timp, SUA a dezvoltat “standardul combustibil uzat” conform caruia plutoniul, inclusiv cel militar, nu trebuie sa se gaseasca sub alta forma decat cea de combustibil uzat. in Europa, fabricarea combustibilului MOX este bine dezvoltata si permite reciclarea unor importante cantitati de plutoniu. Prin amestecarea in proportii egale a plutoniului comercial si militar se pot recicla in

79

combustibilul MOX circa 15 tone plutoniu militar pe an. Aceasta inseamna distrugerea a 3.000 de focoase nucleare si generarea a 110 miliarde kWh de electricitate. Rusia intentioneaza sa foloseasca plutoniul sub forma de oxid mixt, atat in reactorii cu apa cat si in cei cu neutroni rapizi. Toxicitatea si efectele asupra sanatatii

Plutoniul este un element destul de toxic atat din punct de vedere chimic cat si din cauza radiatiilor ionizante pe care le emite. Cu toate acestea plutoniul nu este cel mai toxic fiind intrecut de multe alte substante, care au toxicitate chimica (arsenic, cianura, cafeina) sau toxicitate radiologica (detectorii de fum) mult mai mare.

Principalele cai prin care plutoniul ajunge in organismul uman sunt:

ingestia;

contaminarea ranilor deschise;

inhalarea. Ingestia nu reprezinta un pericol important deoarece plutoniul care parcurge traseul gastro-intestinal este putin absorbit si este eliminat din organism inainte de a apuca sa ne faca rau. Desi exista mii de lucratori care au manipulat plutoniu, s-a constatat ca contaminarea ranilor se produce foarte rar. Sanatatea lor a fost asigurata prin manipularea de la distanta, imbracaminte de protectie si proceduri foarte complexe de monitorizare a sanatatii. Cea mai mare amenintare pentru om este inhalarea. Desi este foarte greu sa fie dispersat sub forma de aerosoli, plutoniul fiind un metal greu, in anumite situatii poate contine particole sub 10 microni, care constituie un real pericol. Daca sunt inhalate, particolele pot fi eliminate impreuna cu mucusul, din sistemul respirator in cel

80

gastro-intestinal, la fel ca oricare alte pulberi. Totusi, anumite particole se fixeaza si sunt transferate mai intai in sange sau limfa si apoi sunt transferate in alte parti ale corpului, in special in ficat si oase. Aici plutoniul fixat emite radiatii alfa, care pot produce cancer. Totusi, pericolul asociat inhalarii plutoniului-239 nu difera de cel prezentat de alti radionuclizi emitatori de radiatii alfa. Trebuie mentionat ca plutoniul este mai putin periculos decat radionuclizii de viata scurta, cum sunt de exemplu descendentii radonului, care este un radionuclid natural prezent pretutindeni pe suprafata terestra. in ultimii 50 de ani s-au inregistrat cateva incidente de contaminare a lucratorilor de la uzinele de armament, care au inhalat plutoniu. Desi s-au facut nenumarate teste medicale, nu au fost puse in evidenta consecinte serioase sau decese care pot fi atribuite expunerii la plutoniu.

12. Riscurile asociate deseurilor nucleare

81

Despre riscuri in general Una din piedicile serioase in acceptarea energiei nucleare de catre public priveste intelegerea si cuantificarea riscurilor. Multi oameni cred ca existenta umana este lipsita de riscuri. Privim riscurile ca fiind nebunesti, irationale si ne luptam permanent sa le evitam. Ne educam copii in spiritul evitarii riscurilor. Acceptam unele riscuri, dar privim riscurile impuse de altii ca fiind total inacceptabile. in viata de zi cu zi situatia este mult mai complexa. in orice actiune exista un risc. Este periculos sa calatoresti, dar la fel de periculos este sa stai acasa, unde se produc 25% din accidentele mortale. Este periculos sa te hranesti in exces, alimentele fiind una din cauzele cancerului sau ale altor afectiuni. Este periculos sa respiri aerul poluat, acesta fiind cauza multor afectiuni. Exista pericole la locul de munca ce pot conduce la accidente sau imbolnaviri profesionale, dar alternativa de a nu avea un loc de munca este si mai periculoasa. Asadar riscul este o componenta inevitabila a vietii noastre de zi cu zi. Aceasta nu inseamna ca trebuie sa renuntam la minimizarea riscurilor, dar trebuie sa fim constienti ca minimizarea poate fi facuta doar in termeni cantitativi. Exista mai multe moduri de a cuantifica riscurile pentru sanatate. Formula cea mai uzuala foloseste “reducerea sperantei de viata”, adica durata medie cu care viata unei persoane este redusa de riscul analizat. Reducerea sperantei de viata este exprimata prin probabilitatea cu care un risc poate cauza decesul inmultita cu consecintele (reducerea sperantei de viata prin producerea decesului). Exista o mare diversitate de riscuri ce pot reduce speranta de viata: fumatul, bolile de inima, alimentatia, situatia familiala, situatia sociala si multe altele. O

82

categorie de riscuri mult mediatizata se refera la accidentele de circulatie. Multe profesii implica riscuri ce afecteaza speranta de viata. Chiar si sporturile sau activitatile recreative pot implica riscuri semnificative. in tabelul care urmeaza sunt prezentate comparativ riscurile de diverse categorii pentru populatia din SUAi15s.

Activitatea care implica riscuri

Reducerea sperantei de viata

(zile)

Activitatea care implica riscuri

Reducerea sperantei de viata

(zile)

Saracia 3500 Sinuciderile 95

Barbatii 2800 Omuciderile 90

Fumatul (barbati)

2300 Poluarea aerului 80

Bolile de inima 2100 Accidentele de munca

74

Celibatarii 2000 SIDA 70

Castigurile reduse

1500 Automobilele mici 60

Minerii 1000 Casatoria cu un fumator

50

Cancerul 980 Sufocarea 40

Obezitatea (+15kg)

900 Otravirea 37

Educatia redusa 800 Radonul in case 35

Asistenta medicala precara

550 Incendiile 27

Atacul de cord 520 Cafeaua 26

Obezitatea (+7,5kg)

450 Lucratorii nucleari 25

Toate accidentele

400 Anticonceptionalele

5

Accidentele din minierit

320 Untul de cacao 1,1

Alcoolul 230 Uraganele 1

Automobilele 180 Caderile de avioane

1

Gripa 130 Ruperile de 1

83

baraje

Drogurile 100 Locuirea langa o centrala nucleara

0,4

Dupa cum se observa din tabel, riscul asociat locuirii langa o centrala nucleara este printre cele mai mici care pot exista. Faptul ca riscul este neglijabil, nu inseamna ca este si acceptabil. Acceptabilitatea include alti factori pe langa marimea riscurilor. Oamenii sunt mai dispusi sa accepte riscurile voluntare precum schiul, alpinismul sau cursele auto decat pe cele involuntare, precum poluarea. Oponentii energiei nucleare vor preciza imediat ca acesta este un risc involuntar. Majoritatea oamenilor accepta mai usor riscurile naturale decat pe cele asociate activitatilor umane. Totusi, riscurile artificiale trebuie acceptate ca pret pentru beneficiile civilizatiei noastre. Toate tehnologiile de producere a electricitatii implica riscuri. Principalele alternative la energia nucleara sunt carbunii, petrolul, gazele, energia solara, energia eoliana pe de o parte si economisirea pe de alta parte. in opinia multor ecologisti, alternativa la energia nucleara este economisirea. Aceasta recomandare nu se bazeaza si pe o analiza serioasa a riscurilor implicate. Spre exemplu, etansarea locuintelor in scopul reducerii pierderilor de caldura conduce automat la cresterea expunerilor la radonul din locuinte si implicit la reducerea sperantei de viata cu circa 20 de zile. O alta metoda de reducere a consumului de electricitate se refera la iluminat. Reducerea iluminatului implica mai multe accidente prin cadere si deci o reducere a sperantei de viata cu 2 zile. in plus, reducerea iluminatului duce la cresterea numarului de crime si implicit la reducerea sperantei de viata cu 4,5 zile. Un pericol major al excesului de zel in conservarea energiei se refera la stoparea cresterii economice, cu consecinte dezastruoase in ce priveste somajul,

84

sanatatea, educatia. Speranta de viata in tarile subdezvoltate este cu circa 30 de ani mai redusa decat in cele puternic industrializate. Nimeni nu trebuie sa iroseasca energia, dar nu exista nici un motiv sa renuntam la avantajele civilizatiei actuale consumatoare de energie, atata timp cat suntem dispusi sa platim pretul cerut. Riscurile asociate depozitelor de deseuri nucleare Unul din motivele principale de ingrijorare in legatura cu energia nucleara il constituie teama nejustificata de deseurile radioactive. Considerate adesea ca o problema nerezolvata, deseurile sunt numite “calcaiul lui Ahile” al energiei nucleare. Specialistii apreciaza ca depozitarea in siguranta a deseurilor nucleare reprezinta o problema tehnica relativ simpla. Atunci care poate fi explicatia ca deseurile nucleare starnesc atatea controverse? in primul rand trebuie precizat ca deseurile nucleare au anumite caracteristici particulare:

au volume foarte reduse, de exemplu in comparatie cu cele produse de exemplu prin arderea carbunilor;

pericolul pentru sanatate este datorat emisiei de radiatii ionizante.

Sa facem o comparatie a riscurilor asociate deseurilor generate prin arderea carbunilor si cele produse de energetica nuclearai15s. Presupunand ca arderea carbunilor are loc intr-o centrala de 1000 MW fara nici un fel de masuri de control al poluarii, in fiecare an vor rezulta emisii toxice care vor genera un numar de 75 de decese. Daca presupunem ca deseurile nucleare sunt vitrificate (tehnologie folosita in mod curent in prezent) si apoi sunt aruncate in mare in mod arbitrar (solutie care

85

nu este acceptabila), ele vor produce un numar total de 0,6 decese pentru fiecare centrala nucleara, repartizate pe mai multe milioane de ani. Daca toata energia electrica ar fi generata in centrale nucleare timp de 200 de ani, iar toate deseurile nucleare ar fi aruncate in ocean, doza de radiatie primita de animalele marine nu ar creste cu mai mult de 1% peste cea data de radioactivitatea naturala, adica nu ar fi pusa in pericol fauna oceanica. Rezulta asadar ca riscul asociat solutiei celei mai simple de eliminare a deseurilor nucleare este de 120 de ori mai mic decat cel asociat arderii carbunilor in termocentrale. O alta comparatie interesanta se poate face in legatura cu pericolul expunerii la emisiile diferitelor categorii de instalatii de producere a energiei. Continutul tipic de bioxid de sulf si de oxizi de azot din aer este de circa 10 ori mai mare decat nivelul natural, in timp ce continutul chimicalelor cancerigene este mult mai mare. in cazul emisiilor de la instalatiile nucleare expunerea la radiatii este doar cu 1% mai mare fata de fondul natural. O alta comparatie utila o constituie “marja de securitate” sau cu alte cuvinte cat de departe ne situam cu expunerea de zona periculoasa in care ne este afectata sanatatea. in cazul poluarii cu bioxid de sulf a aerului exista mai multe nivele: 1000 micrograme pe metru cub (sute de decese suplimentare), 100 micrograme pe metru cub si 10 micrograme pe metru cub, aceasta din urma fiind valoarea specifica pentru majoritatea oraselor americane. in cazul deseurilor nucleare, limita legala de doza valabila in tarile Uniunii Europene si in Romania este de 1 mSv/an, adica de cateva mii de ori mai putin decat valoarea dovedita ca fiind periculoasa pentru sanatatea umana.

86

intrebarea cea mai frecventa in legatura cu energia nucleara este “ce o sa faceti cu deseurile nucleare?”. Raspunsul cel mai simplu care se poate da este: “le transformam in roci si le amplasam in habitatul obisnuit pentru roci, la mare adacime in subsol”. Urmatoarea intrebare care se pune imediat este: “ de unde stim ca vor fi in siguranta?”. Sa incercam sa raspundem si la aceasta intrebare. in primul rand trebuie sa mentionam costurile asociate gospodaririi deseurilor inalt active care reprezina circa 1% din pretul electricitatii la consumator. Aceasta este o prima indicatie ca deseurile nucleare nu sunt “basculate” pur si simplu in gropile de deseuri ci sunt asezate cu grija in facilitati dotate cu bariere ingineresti elaborate, amplasate in cavitati excavate in subteran. Escaladarea drastica a costurilor pentru aceste facilitati se datoreaza presiunii exercitate de opinia publica. Toate analizele privind securitatea acestor depozite finale considera ca pericolul principal provine de la contactul deseurilor cu apa subterana, respectiv dizolvarea si transportul lor in izvoare, rauri si in sol. Astfel se contamineaza sursele de apa potabila; apa contaminata este absorbita in radacinile plantelor, apoi contamineaza alimentele si ajunge in stomacul nostru. }ansa de a inhala aerosoli este mult mai mica deoarece apele subterante ajung rareori la suprafata. Din acest motiv un atom din deseuri are sanse mult mai mari sa ajunga in organismul uman prin lantul alimentar decat prin inhalarea impreuna cu aerul. Iradierea directa produsa de deseurile depozitate in subteran nu constituie o problema deoarece rocile constituie un ecran excelent care impiedica orice radiatie sa ajunga la suprafata. Trebuie sa mentionam ca deseurile nucleare isi pierd toxicitatea prin dezintegrarea radioactiva, lucru ce nu se

87

produce in cazul deseurilor chimice. Deoarece 99% din toxicitatea deseurilor nucleare dispare dupa circa 600 de ani, pericolul trebuie asociat efectelor pe termen scurt (primele sute de ani). in legatura cu aceste pericole care pot persista cateva sute de ani, publicul intra in panica si se intreaba cum vor fi asigurate structurile care sa reziste atata timp. Raspunsul este simplu. Structurile care trebuie sa dureze sute de ani se afla la adancimea de peste 500 de metri, unde schimbarile sunt rare si se produc la intervale foarte mari de timp (de ordinul milioanelor de ani). Pentru a intelege efectele toxicitatii pe termen lung a deseurilor nucleare trebuie sa comparam aceasta toxicitate cu cea asociata radioactivitatii naturale din scoarta terestra (potasiu, uraniu si toriu). Pe termen lung, radioactivitatea portiunii din scoarta terestra situata deasupra depozitului geologic de deseuri nucleare inalt active poate creste in proportia 1:10 milioane. in depozitul final radioactivitatea este mult mai concentrata, dar acest lucru nu conteaza deoarece numarul de cancere depinde de numarul de atomi radioactivi care ajung la public. Concentrarea radioactivitatii permite o mai buna confinare si masuri mai bune de supraveghere care diminueaza sansa atomilor radioactivi de a ajunge in stomacul nostru, fata de cazul cand radioactivitatea este imprastiata uniform pe toata suprafata solului. Toxicitatea deseurilor nucleare depozitate in subteran timp de 15.000 de ani este mai redusa decat cea a cantitatii echivalente de minereu de uraniu ramasa in zacamant. Dupa 100.000 de ani radiotoxicitatea naturala a scoartei terestre este mult mai mare decat cea a depozitului final de deseuri nucleare. Pe termen scurt, cand toxicitatea deseurilor nucleare este inca destul de mare, depozitul subteran a fost prevazut

88

cu o serie de bariere care sa limiteze pericolul. Mediul geologic in care este amplasat depozitul este astfel ales incat infiltrarea apei sa fie fie evitata. Daca infiltrarea se produce totusi, apa trebuie sa dizolve in primul rand roca gazda inainte de a ajunge la deseurile nucleare. O a doua bariera de protectie este formata din materialul de umplutura care inconjoara containerele. in cazul folosirii argilei, aceasta se umfla cand este umezita si impiedica apa sa ajunga la containerele de deseuri. Containerele in care sunt amplasate deseurile nucleare inalt active vor fi construite probabil din aliaje de titan, un material cu rezistenta la coroziune impresionanta, putand sa-si pastreze etanseitatea timp de mii de ani. in sfarsit, matricea de sticla in care vor fi inglobate deseurile inalt active este un material foarte putin solubil in apa. Sunt cunoscute obiectele din sticla din vremea Babilonului, care s-au pastrat in sedimentele unor rauri timp de 3.000 de ani, fara a fi dizolvate. Un experiment canadian a aratat ca deseurile din sticla ingropate intr-un sol spalat de ape subterane pot dura 100 de milioane de ani. Dar sa presupunem ca deseurile sunt dizolvate in apa subterana. Apele subterane se deplaseaza lent prin mediile geologice si in general nu se misca vertical. Spre exemplu, la amplasamentul Yucca Mountain din Nevada, apa subterana poate ajunge la suprafata dupa aproximativ 1.000 de ani. in plus, radionuclizii din deseuri nu au aceiasi viteza cu apa subterana. Ei sunt spalati si absorbiti in mod repetat de materialul rocii, astfel incat viteza lor de deplasare este de sute sau mii de ori mai lenta. Asadar, daca apa subterana poate ajunge la suprafata in 1.000 de ani, radionuclizii vor avea nevoie de sute de mii sau de miloane de ani ca sa ajunga la suprafata.

89

Evaluarea cantitativa a riscurilori15s

Pentru estimarea cantitativa a riscului asociat depozitarii geologice la mare adancime vom recurge la analogia dintre deseul nuclear ingropat si roca gazda, deoarece miscarea apelor subterane in mediile geologice este bine studiata. Din masurarea vitezei cu care raurile transporta materialul dizolvat in oceane se poate estima ca in medie 1,4x10-5 metri sunt erodati in fiecare an. Hidrogeologii apreciaza ca 26% din materialul transportat provine din actiunea apelor subterane, restul fiind datorat apelor de suprafata. Grosimea de scoarta dizolvata anual de apele subterane este deci: 0,26 x 1,4 x 10-5 = 3,6x10-6 m. Cunoscand ca apele subterane la adancimea de 500 - 600 metri au o probabilitate de incidenta de 2,6 x 10-4 rezulta ca grosimea dizolvata anual la aceasta adancime este de: 3,6 x 10-6 x 2,6 x 10-4 = 1 x 10-9 metri. Daca 1 x

90

10-9 metri sunt dizolvati in fiecare an, rezulta ca un atom are sansa de 1 la un miliard de a ajunge la suprafata. O ruta alternativa de calcul a probabilitatii ca un atom din roca de adancime sa ajunga in apa de suprafata se bazeaza pe masuratorile de concentratii ale elementelor dizolvate in acvifere. Spre exemplu, un anumit acvifer transporta anual 0,0015 kg de uraniu intr-un rau dupa ce strabate un traseu de 75 km prin 200 milioane de tone de roca ce contine 500.000 kg de uraniu sub forma de impuritati. Fractia uraniului transportat este de 3 parti la miliard (3ppb). Estimari asemanatoare se pot face pentru fier (0,3ppb), calciu (20ppb), potasiu (7ppb), magneziu (10ppb). Pentru toate elementele putem lua o valoare medie de 10 ppb, adica o valoare de circa 10 ori mai mare decat cea estimata pe prima cale. Explicatia diferentei consta in faptul ca roca este spalata doar partial de apa subterana si nu integral cum am presupus in aceasta demonstratie. Vom considera totusi valoarea conservativa, adica 10 x 10-9 atomi din subteran ajung anual in apa de suprafata. Probabilitatea ca un atom din apa de suprafata sa ajunga in corpul uman se obtine impartind cantitatea de apa ingerata de populatie la cantitatea totala de apa din rauri. Valoarea obtinuta este de 1/10.000. Combinand cele doua probabilitati obtinem ca sansa ca un atom din roca situata in subteran sa ajunga in stomacul omului este: 10 x 10-9 x 10-4 = 10-12. Asadar, odata ajuns in organism, atomul radioactiv emite radiatia ionizanta care poate cauza cancerul. in ipoteza ca “nu exista un nivel de radiatii absolut sigur” orice radiatie trebuie suspectata. }ansa noastra consta in aceea ca din 3 x 1016 atomi care emit radiatii ionizante doar unul va produce cancer. Doar 1/100 din decese se

91

datoreaza cancerelor produse de cele 30 de quadrilioane de particole, in timp ce 99% se datoreaza altor cauze. Trebuie spus ca fiecare organism uman este afectat de 15.000 de dezintegrari radioactive in fiecare secunda, adica 5 x 1011 in fiecare an, respectiv 40 x 1012 pe durata de viata a unui om. Putem estima acum numarul de decese ce pot fi imputate deseurilor nucleare. Daca toate deseurile nucleare produse de o centrala ar fi ingerate imediat si integral de public, ele ar genera un numar de 50 de milioane de cancere. Daca ingerarea s-ar produce dupa 1.000 de ani numarul de cancere ar fi de 300.000, iar daca ar fi ingerate dupa 1 milion de ani numarul de cancere ar fi de 2.000. Prin depozitarea finala in stratele geologice de adancime, incidenta cancerului se reduce in proportia 1/3 x1028.

92

O centrala nucleara produce anual circa 30 de tone de combustibil ars, iar activitatea (numarul de atomi radioactivi care emit radiatii) este de 30 x 10.000 TBq adica 3x1017 Bq. in lume exista in prezent centrale nucleare cu o putere instalata de 355.000 MW, care vor produce pe durata de functionare medie de circa 40 de ani, o cantitate de combustibil uzat de: 355 x 40 x 30 = 426.000 de tone. Activitatea care corespunde acestei cantitati de combustibil uzat este: 426.000 x 10.000 TBq = 4,26 x 1021 Bq. Daca acest combustibil uzat ar fi depozitat imediat in formatii geologice de adancime, numarul de atomi radioactivi ce ar putea ajunge in stomacul oamenilor ar fi 4,26 x 1021/1012 = 4,26 x 109. Dintre acestia, doar 1 din 3x1016 vor produce cancere. Deci numarul de cancere care s-ar putea produce in primul an ar fi 4,26 x 109/3 x 1016 = 1,42 x 10-7 decese/an. Dupa 1.000.000 de ani activitatea deseurilor inalt active considerate s-ar reduce de circa 10.000 de ori, iar numarul potential de decese prin cancer s-ar reduce la 1,42 x 10-11. Integrand pe intervalul de 1 milion de ani obtinem un numar de decese potentiale prin cancer de 0,0014. Este un numar infim daca avem in vedere ca populatia actuala a planetei este de peste 4 miliarde de oameni. in plus, estimarea este foarte conservativa deoarece se bazeaza pe relatia lineara dintre expunere si numarul de decese prin cancere. Pentru a putea aprecia semnificatia acestui rezultat trebuie sa il comparam cu toxicitatea altor chimicale cancerigene precum: cadmiul, arseniul, beriliul, nichelul si cromul, care se gasesc in emisiile produse la arderea carbunilor. Conform datelor din SUA probabilitatea ca un atom de cadmiu sa ajunga in organismul uman este de: 1,5x10-2. Astfel, se poate calcula numarul de decese prin cancere datorate cadmiului din emisiile poluante de la

93

arderea carbunilor ca find de 50 pe an pentru o singura termocentrala. Daca avem in vedere faptul ca toxicitatea cadmiului este persistenta si el este transportat in oceane in circa 100.000 de ani, rezulta ca numarul de cancere potentiale poate fi de ordinul miilor la o singura sursa de poluare. Aspectele etice ale problemei Oponentii energiei nucleare insista ca efectele nocive ale radiatiilor sa fie analizate cat mai multe mii de ani in viitor, pentru ca generatiile viitoare sa nu fie impovarate cu problemele gospodaririi deseurilor nucleare produse in prezent. Asa cum am vazut mai sus, riscurile de deces prin cancer sunt infime indiferent pentru cate mii de ani am face analiza. in prezent, specialistii sugereaza ca “viitorul previzibil” pe care trebuie facuta analiza include perioada 100-1000 de ani, orizontul de 500 de ani fiind cel mai des folosit. Asta nu inseamna ca vietile celor din viitorul indepartat sunt mai putin pretioase. Exista totusi o baza morala pentru a ignora efectele din viitorul foarte indepartat:

Cercetarile actuale in domeniul tratarii cancerului arata unele imbunatatiri, iar opinia generala este ca un tratament eficace va fi pus la punct in urmatorii 500 de ani.

Prin constituirea fondurilor cu capitalizare, o depunere actuala de 1 $ devine 2,5 milioane $ dupa 500 de ani, permitand salvarea mult mai multor vieti afectate in viitorul indepartat.

Investind acum in cercetarea biomedicala reducem cheltuielile pentru salvarea vietilor si acum si in viitorul indepartat.

O masura care i-ar imbunatati imaginea publica ar fi aceea ca industria nucleara sa contribuie cu fonduri la

94

cercetarea biomedicala de eradicare a cancerului in loc sa le iroseasca pe imbunatatirea iluzorie a securitatii deseurilor nucleare in viitorul foarte indepartat.

13. Alte riscuri ale energiei nucleare

Emisiile de radioactivitate din centralele nucleare Toate instalatiile nucleare emit mici cantitati de material radioactiv in aer si in apele de suprafata. Emisiile sunt limitate astfel incat expunerea publicului sa fie sub 1 mSv pe an. Emisiile care au relevanta din punct de vedere al riscurilor pentru sanatate sunt izotopii radioactivi ai kriptonului si xenonului, tritiul si carbonul-14. Conform unui studiu al Comisiei }tiintifice a Natiunilor Unite pentru Efectele Radiatiilor Atomice UNSCEAR, emisiilor anuale de la o centrala nucleara li se pot imputa in urmatorii 500 de anii16s:

0,06 decese datorate Kr-Xe;

0,016 decese datorate tritiului;

0,23 decese din cauza carbonului-14.

95

Doar carbonul-14 poate fi luat in calcul pentru efectele tardive, fiindu-i atribuite 1,6 decese pe parcursul catorva zeci de mii de ani. in prezent, se fac eforturi pentru reducerea in continuare a emisiilor. Analizele de securitate pentru centralele nucleare estimeaza un numar de 0,02 decese pentru toate tipurile de accidente probabile. Deseurile slab active Asa cum am aratat intr-un capitol anterior, deseurile slab active sunt depozitate final la suprafata in facilitati dotate cu bariere ingineresti multiple. Singura cale de transport a radionuclizilor in mediu o constituie infiltrarea apei din precipitatii. Dupa spalarea coletelor cu deseuri, apa curge catre acvifere de unde parcurge acelasi traseu ca in cazul deseurilor inalt active. Pentru a estima pericolul deseurilor slab active depozitate pe sol vom considera doua cai prin care radionuclizii pot ajunge in organism: prin alimente si prin apa de baut. Pe baza unor ipoteze similare cu cele utilizate in capitolul precedent se estimeaza numarul de atomi radioactivi care ajung in stomacul publicului. Efectele cumulate pentru lantul alimentar si apa de baut, atribuite deseurilor produse anual de o centrala nucleara sunt 0,0001 decese in primii 500 de ani si 0,0005 pentru timp nedeterminat.

96

14. Riscurile pentru sanatate asociate altor surse de energie Combustibilii fosili in capitolele precedente am analizat riscurile pentru sanatatea publicului ce sunt asociate deseurilor nucleare si energiei nucleare in general. Sa vedem care este situatia riscurilor pentru sanatate si la producatorii de energie care folosesc combustibilii fosili: carbune, petrol si gaze naturale. Toti combustibilii fosili produc prin ardere bioxid de carbon, gazul care induce efectul de sera prin care clima Pamantului se incalzeste. in plus, prin arderea combustibililor fosili se genereaza si alti poluanti care afecteaza sanatatea publicului si mediul:

97

bioxidul de sulf care produce multe afectiuni respiratorii si o mortalitate sporita la bolnavii de inima si de plamani;

oxizii de azot, un gaz iritant care produce afectiuni respiratorii;

monoxidul de carbon, un gaz toxic ce poate produce moartea;

fumul si aerosolii (unii chiar cancerigeni precum benzopirenul) care produc afectiuni respiratorii;

hidrocarburile, care produc smogul si favorizeaza formarea ozonului (un gaz care afecteaza organismul);

Compusii organici volatili care sunt in majoritate cancerigeni;

Metalele grele (cadmiul, arseniul, nichelul, cromul, beriliul, uraniul) care pot cauza cancere.

Nu este nici un dubiu ca poluarea aerului duce nemijlocit la cresterea mortalitatii. Acest lucru este demonstrat cel mai simplu de cateva episoade catastrofale produse in urma combinarii nefericite dintre arderea intensiva a combustibililor fosili si conditiile meteorologice nefavorabile, in urma carora au rezultat multe decese premature. in decembrie 1930, pe valea Meusei in Belgia s-au produs 60 de decese si 6.000 de imbolnaviri cauzate de poluarea aerului. in octombrie 1948 in Donora, Pensilvania, au fost 20 de decese si intre 6.000 si 14.000 de imbolnaviri. La Londra au avut loc intre 1948 si 1962 opt episoade tragice datorate cetii londoneze, cu sute de morti, cel mai grav fiind cel din 1952 cand au murit 3.500 de persoane. La New York s-au produs mai multe episoade cu 360 de decese in 1953, 500 de decese in 1963 si 166 decese in 1966.

98

Un studiu recent sponsorizat de Departamentul Energiei din SUA arata ca peste 100.000 de americani mor anual din cauza poluarii aerului si peste 1.000 mor de cancer din cauze imputabile acelorasi agenti. Agentia de Protectia Mediului din SUA precizeaza ca la arderea combustibililor fosili se genereaza 64% din bioxidul de sulf, 27% din pulberi, 31% din oxizii de azot, 1% din monoxidul de carbon si din hidrocarburi. Prin urmare, este rezonabil ca 30% dintre decesele produse de poluarea aerului sa fie alocate sectorului energetic (30.000 pe ani in SUA). Am aratat intr-un capitol precedent ca uraniul si descendentii sai se gasesc in toti carbunii. Radonul, gazul radioactiv care rezulta din dezintegrarea radioactiva a uraniului, este un element toxic ce poate genera cancerul in urma inhalarii de catre public. Studiile efectuate pe minerii din minele de uraniu, cei mai expusi la acest pericol, au permis estimarea riscurilor prin expunerea la radon. in ipoteza efectelor lineare, expunerea la radonul natural produce anual in SUA un numar de 14.000 de cancere fatale de plamani, dintre care o mare parte sunt imputabile sectorului energetic conventional. Combustibilii lichizi produc o poluare mai redusa decat carbunele si unele incendii, contribuind la reducerea sperantei de viata cu 4 zile. Gazul natural este si mai putin poluant, dar poate produce explozii si axfixieri, contribuind la reducerea sperantei de viata cu 2,5 zile. Energia solara produce o poluare indirecta prin consumul de energie pentru otelul, sticla si cimentul de care are nevoie. Daca aceasta energie vine din carbune, energia solara contribuie la reducerea sperantei de viata cu 1 zi. in tabelul urmator sunt prezentate comparativ riscurile asociate cantitatilor de agenti toxici produse anual de o

99

centrala electrica de mare putere folosind: energia nucleara, carbunele si energia solara.

Sursa de risc Decese produse in 500 de ani

Decese in interval de timp infinit

Energia nucleara

Deseuri inalt active 0,0001 0,018

Emisii de radon 0,00 -420

Emisii din operare (Kr, Xe, H3,

C14

) 0,05 0,3

Deseuri slab active 0,0001 0,0004

Carbune

Poluarea aerului 75 75

Emisii de radon 0,11 30

Chimicale cancerigene 0,5 70

Energie solara

Carbune pentru fabricarea materialelor

1,5 5

Sulfura de cadmiu 0,8 80

Semnul minus inseamna ca vietile au fost salvate si nu periclitate.

15. Principiile gospodaririi in siguranta a deseurilor nucleare

Agentia Internationala pentru Energia Atomica (AIEA), cu sediul la Viena, defineste deseurile nucleare astfel: “orice material care contine sau este contaminat cu radionuclizi

100

in concentratii sau activitati ce depasesc cantitatile exceptate stabilite de autoritatile competente si pentru care nu este prevazuta nici o utilizare”. Sintagma “lipsa unei utilizari” genereaza interpretari diferite de la tara la tara in cazu combustibilului nuclear uzat. Unele tari precum Franta, Marea Britanie, Rusia, Japonia trateaza combustibilul ars pentru recuperarea materialelor fisionabile si le recicleaza in combustibilul nuclear de tip MOX. Altele, precum SUA, Finlanda sau Suedia privesc combustibilul ars ca un deseu nuclear de mare activitate si se pregatesc pentru depozitarea lui finala in formatiuni geologice de mare adancime. O alta definitie importanta utilizata de AIEA priveste depozitarea finala a deseurilor nucleare: “ Dispunerea deseurilor intr-o facilitate dedicata si autorizata... fara intentia de a fi recuperate...”. Din considerente mai mult de natura politica, unele guverne au impus cerinta ca deseurile sa poata fi recuperate in caz de necesitate. Gospodarirea deseurilor nucleare este o activitate complexa, care implica pe langa aspectele tehnico-stiintifice si argumente de natura etica, juridica si chiar politica. Radioactivitatea nu se opreste la granite, fapt confirmat de tragicul accident de la Cernobil. Din asemenea considerente AIEA a propus o serie de cerinte generale pentru gospodarirea in siguranta a deseurilor nucleare, aplicate pretutindeni in lume. Deseurile nucleare sunt consecinta unui numar de activitatii umane: energetica nucleara si toate activitatile din ciclul

combustibilului nuclear; accidentele nucleare la instalatii civile si militare; programele militare de inarmare nucleara; aplicatiile radioactivitatii in medicina, industrie si

cercetare;

101

concentrarea radionuclizilor naturali prin procese industriale.

Principalele obiective ale gospodaririi deseurilor nucleare, promovate de AIEA, pot fi rezumate astfeli17s:

protectia sanatatii umane si a mediului inconjurator, in prezent si in viitor, fara a impune generatiilor viitoare constrangeri nedorite.

satisfacerea nevoilor generatiilor actuale nu trebuie sa compromita sansa generatiilor viitoare de a-si satisface propriile nevoi (dezvoltarea durabila).

toate implicatiile economice ale gospodaririi trebuie asumate in baza principiului “poluatorul plateste”.

deseurile nucleare nu trebuie create in mod inutil, iar cand sunt produse ele trebuie gospodarite in siguranta.

Principiile stabilite de AIEA ca baza pentru orice sistem de gospodarire a deseurilor nucleare sunt in rezumat urmatoarele:

protectia sanatatii oamenilor;

protectia mediului;

protectia generatiilor viitoare;

evitarea constrangerilor pentru generatiile viitoare;

existenta unui cadru juridic national;

controlul generarii in vederea minimizarii;

tratarea interdependentelor intre generarea si gospodarirea deseurilor;

asigurarea securitatii instalatiilor. Gospodarirea deseurilor nucleare implica si existenta unei infrastructuri nationale adecvate, definite de AIEA ca

102

“triunghiul clasic”: organismul de reglementare, producatorii deseurilor si organizatile care le depoziteaza. O infrastructura de acest tip este in curs de organizare si in Romania. in baza principiului “poluatorul plateste”, producatorul de deseuri trebuie sa suporte toate costurile pentru gospodarirea in siguranta a deseurilor nucleare, costurile fiind acoperite din pretul produselor sau serviciilor care se realizeaza prin utilizarea energiei nucleare. Deoarece gospodarirea deseurilor nucleare este un proces de lunga durata, care se intinde pe parcursul deceniilor sau chiar secolelor, mecanismul de asigurare a resurselor financiare trebuie sa fie foarte robust si flexibil pentru a faca fata cerintele viitoare. Problematica gospodaririi deseurilor nucleare face obiectul activitatii unor organizatii internationale importante:

Agentia Internationala pentru Energie Atomica

Comisia Internationala de Protectie Radiologica

Agentia de Energie Atomica a OECD

Comisia Uniunii Europene. Agentia Internationala pentru Energie Atomica, facand parte din sistemul ONU, este responsabila pentru elaborarea de standarde si ghiduri de securitate pentru toate aplicatiile pasnice ale energiei nucleare. Desi nu exista instrumente juridice prin care sa fie impuse, ghidurile si alte reglementari AIEA au o raspandire universala si contribuie la asigurarea protectiei publicului si a mediului in toate practicile nucleare. Comisia Internationala pentru Protectie Radiologica - un corp de medici si oameni de stiinta, publica recomandari in legatura cu efectele radiatiilor ionizante asupra sanatatii.

103

Agentia pentru Energie Atomica a OECD promoveaza cooperarea intre guverne in scopul dezvoltarii energiei nucleare ca sursa sigura, economica si acceptabila ecologic. Agentia incurajeaza armonizarea politicilor si practicilor organismelor nationale de reglementare privind securitatea instalatiilor nucleare, protectia oamenilor fata de radiatiile ionizante, protectia mediului, gospodarirea deseurilor nucleare si raspunderea pentru daune nucleare. Comisia Uniunii Europene emite directive si decizii care reglementeaza aspectele privind energia nucleara si mediul, in toate statele membre. Prin procesul de integrare in Uniunea Europeana Romania se aliniaza la cerintele impuse de Comisia Europeana in toate problemele privind energia nucleara. Consideratii politice si sociale Experienta internationala evidentiaza doua abordari in implementarea proiectelor pentru gospodarirea deseurilor nucleare, atat de controversate in prezent i18s. O prima abordare implica decizia administrativa in numele interesului national. Parerile alternative nu sunt nici solicitate si nici luate in considerare. Uneori, guvernele solicita pareri, dar decizia are natura strict administrativa. A doua cale implica procesul democratic de consultare formala si informala, comunicarea si implicarea locala. Aceasta abordare prezinta mari avantaje in ce priveste credibilitatea. in procesul de consultare a publicului, documentatiile detaliate care sa permita o opinie si o decizie documentata sunt puse la dispozitia publicului reprezentativ, in scopul de a avea raspunsuri la toate problemele care il preocupa. Toate punctele de vedere exprimate vor fi luate in considerare. Aceasta poate

104

insemna chiar modificarea sau abandonarea propunerii in forma initiala. Pentru atingerea obiectivelor de castigare a increderii publicului, programele de comunicare trebuie sa vina de la o organizatie ghidata de urmatoarele principii:

Organizatia este deschisa si transparenta;

Are produse si servicii de calitate;

Este preocupata sincer de binele publicului si al mediului;

Este pregatita sa-si modifice politica pe baza rezultatelor consultarii;

Este important ca in orice program de consultare publica sa se tina cont de urmatoarele:

trebuie sa stii de unde incepi, altfel campania poate merge in directie gresita;

nu poti schimba atitudinea publicului fara a-i atrage si capta atentia;

pentru a atrage si capta atentia trebuie sa fii capabil sa sustii controverse.

Pe baza acestor principii se poate cladi credibilitatea si increderea. Odata stabilita increderea, se pot utiliza diverse tehnici si medii pentru raspandirea informatiilor, in functie de particularitatile auditoriului. Dorinta de a implica publicul in programul de gospodarire a deseurilor si de amplasare a depozitelor finale, poate insemna pentru o minte deschisa o premisa de indeplinire a cerintelor. Publicul trebuie sa fie in stare sa urmareasca logica procesului de selectie a amplasamentului si sa nu aiba senzatia ca este zorit din motive politice sau economice sau ca autoritatile profita de el. Pentru a sustine un proiect comunitatea trebuie sa participe efectiv si trebuie sa simta ca este singura in masura sa isi apere interesele, daca este cazul. Dupa alegerea amplasamentului, agenda locala va fi mult mai

105

detaliata si adesea diferita de cea nationala, cu accent pe participarea la controlul institutional, securitatea operationala si beneficiile de tipul locurilor de munca sau infrastructurii. Preocuparile la nivel national privesc mai ales viitorul indepartat si implica principii morale si etice. Selectia unui amplasament este un proiect controversat, afectat adesea de sindromul “nu in curtea mea”. Totusi, in multe cazuri opozitia creste cu distanta de amplasament, iar proiectele sunt sprijinite local, pentru beneficiile directe (locuri de munca, infrastructura). Un sprijin important in obtinerea acceptarii publice este sustinerea politica. Deoarece problemele se pot intinde pe parcursul mai multor legislaturi, este nevoie de sprijinul politic al tuturor partidelor, altfel problema deseurilor nucleare poate deveni un “fotbal politic”. 16. in loc de concluzii Reproducem articolul publicat in 2001 de omul de stiinta independent si inventatorul teoriei Gaia, domnul James Lovelocki19s: “ Ne temem de toate chestiunile nucleare, la fel cum se temeau strabunicii nostri de diavol. Respingem energia nucleara cu aceleasi argumente nerationale, la fel cum respingeau inaintasii nostri eforturile de a capta energia geotermala a pamantului. in comparatie cu pericolele imaginare ale energiei nucleare, amenintarea din partea efectului de sera este cat se poate de reala. Sunt de acord cu toti Verzii care doresc ca eventual toata energia sa ne vina din surse regenerabile, dar cred ca nu vom mai dispune de timpul necesar ca aceasta sa se intample. Energia nucleara este practic singura sursa de energie pe care o putem folosi imediat, pentru a combate amenintarea pe care o reprezinta acumularea gazelor cu

106

efect de sera. Verzii pot privi folosirea energiei nucleare ca o solutie temporara pana la eliminarea pericolului pe care il prezinta arderea carbunilor. Nu cunoastem cu exactitate consecintele continuarii arderii combustibililor fosili, dar un mare grup de oameni de stiinta, (Masa rotunda interguvernamentala pentru schimbari cliamtice) IPPC, previzioneaza cresterea temperaturii globale cu 1,5 la 60C pana la sfarsitul acestui secol. Valoarea medie de 3,50C poate parea nesemnificativa, fiind mai mica decat variatia de la primavara la vara, din Europa. Cu toate acestea o crestere globala de 3,50C este impresionanta. Este o crestere comparabila cu diferenta intre temperatura Pamantului in era glaciara si cea din era preindustriala. Ea poate tranforma lumea placuta de azi in una fierbinte, la fel cum a fost trecerea de la era glaciara. Pentru a intelege consecintele, sa ne imaginam ca am trai in urma cu 12.000 de ani intr-o regiune litorala din Asia de sud-est, in climatul bland de la tropice. Cine si-ar fi imaginat ca intr-un interval scurt nivelul marii va creste cu 120 de metri inundand un teritoriu de marimea Africii? Cine ar fi putut sa prevada aparitia padurilor tropicale umede si o reducere de cinci ori a vietuitoarelor din oceane? Oamenii au supravietuit acestor schimbari si vor supravietui si celor ce vin, doar civilizatia este mai fragila. De aceea avem doar putine alternative la energia nucleara, pentru a elimina arderea combustibililor continand carbon. Electricitatea nucleara este acum o practica matura si bine testata, atat din punct de vedere al securitatii cat si al economiei. Ea este riscanta daca nu este folosita corespunzator, dar chiar daca avem in vedere dezastrul de la Cernobil ea este potrivit unui recent studiu elevetian, cea mai sigura din industriile energetice.

107

Dezinformarea despre pericolele pe care le prezinta utilizarea energiei nucleare intretine un climat de teama si ignoranta, umfland artificial dificultatile privind deseurile nucleare si costurile energiei nucleare. Daca mi s-ar permite, eu as fi fericit sa stochez deseurile inalt active pe terenul meu si sa folosesc caldura pe care o degaja pentru a-mi incalzi locuinta. Nu exista argumente reale pentru ca deseurile nucleare sa nu poata fi ingropate la adancime, in regiunile de subductie din oceane, unde fortele tectonice ar antrena depozitele in magma de dedesupt. Obisnuim sa privim energia nucleara ca pe ceva dorit, care ne elibereaza. Prostul renume nu este justificat cu argumente stiintifice, ci vine de la asocierea in mintile noastre a energiei nucleare cu armele nucleare si cu teama ca stocurile de arme care s-au acumulat ar putea duce la razboi. Teama este permanenta deoarece traim impreuna cu un stoc inutil de peste 1.000 de tone de plutoniu si uraniu pentru arme si care daca ar fi folosit pentru producerea de electricitate asa cum fac francezii, ar micsora amenintarea. Calea cea mai practica de a reduce aceste stocuri strategice de uraniu si plutoniu este folosirea lor drept combustibil in reactorii civili pentru producerea de electricitate. impotrivirea la folosirea energiei nucleare nu se bazeaza pe argumente solide stiintifice sau economice, fiind doar o teama publica si o practica politica larg raspandita si nejustificata. Verzii si-au infricosat atat de tare sustinatorii incat schimbarea modului lor de a gandi este practic imposibila. Vechea stanga o vede ca o sustinatoare a capitalismului. Ei isi amintesc esecul grevelor minerilor de la inceputul anilor ‘80 si de faptul ca energia nucleara a asigurat furnizarea electricitatii. Pentru vechea stanga

108

opozitia este de natura umana si politica, dar cand vor intelege consecintele globale ale arderii combustibililor fosili, cred ca vor realiza ca asemenea obiectii sunt un lux pe care nu si-l pot permite. Candva, in secolul care urmeaza, s-ar putea produce prima catastrofa prin efectul de sera si privind in urma politicienii vor vedea ce deservicii au facut neglijand atomul. Acesti neintelepti, care decid sa inchida centralele nucleare in functiune, vor avea multe raspunsuri de dat. Accidentul de la Cernobil este prezentat ca cel mai mare dezastru industrial din secolul XX. Chiar si BBC-ul, intr-un program recent, a afirmat ca au murit acolo mii de oameni. Asemenea exagerari depasesc intelegerea umana si constituie un triumf nedorit al fictiunii asupra stiintei. De fapt, acolo au murit 45 de oameni , asa cum arata un raport ONU asupra dezastrului, multi dintre ei fiind pompieri si echipaje de elicopter care au participat la stingerea incendiului. A fost un eveniment nefericit care nu ar fi trebuit sa se produca niciodata, dar a fost mult mai putin catastrofal decat smogul din 1952 cand 5.000 de londonezi au decedat otraviti cu fum de carbuni. Un fapt privind Cernobilul, care este rareori mentionat este aparitia neprevazuta a unui parc salbatic in zona inconjuratoare, care este considerata prea radioactiva ca in ea sa intre oamenii. Animalele si pasarile din Ukraina gasesc lipsa oamenilor mai convenabila decat pericolul radiatiilor, traind si inmultindu-se mai bine acolo decat in zonele necontaminate din afara acestei enclave. Vietuitoarele salbatice de la Cernobil nu stiu nimic de radiatii si nu se tem de ele. Faptul ca traiesc mai putin nu are importanta pentru ele. Ma intreb daca nu ar trebui sa stocam mici cantitati de deseuri nucleare in padurile tropicale si in alte habitate

109

periclitate, ca paznici siguri impotriva distrugerii de catre investitorii rapace. Energia nucleara este nepopulara, dar este mai sigura decat energia din combustibilii fosili. Cel mai rau lucru care se poate intampla, daca Cernobilul devine endemic, este sa traim un pic mai putin intr-o lume usor radioactiva. Pentru mine este de preferat decat sa ne pierdem civilizatia cladita cu truda in catastrofa efectului de sera.”

110

Bibliografie [1]. Ian Hore-Lacy, Nuclear Electricity, Ed. VI, 2000

[2]. Greenpeace site – http://www.greenpeace/~nuclear/

[3]. W. Oser, M. Young Brown, A background briefing on

radioactive pollution, http://nonukes.org/metatoc.htm

[4]. J. Thomas, C.Greensfelder, W. Oser, Safe energy

handbook, http://www.nonukes.org/safenergy.htm

[5]. M. Eisenbud, T. Gesell, Environmental radioactivity from

natural, industrial and military sources, Academic Press

[6]. P.K. Kuroda, The Oklo Phenomenon,

Naturwissenschaften, 70, p.536, 1983

[7]. J. Cramer, Cigar Lake: A natural example of long-term

isolation of Uranium, Radwaste Magazin, p.35, May 1995

[8]. Natural Analogues of Waste Repositories, Nucl. Energy,

29, 2, p.86, April 1990

[9]. Jan Clark, Barry Cook, Uranium (ITAM 5) , UIC, 2000

[10]. A. Gonzalez, IAEA Bulletin, 40/4/1998

[11]. W.C. Blacmann, Basic hazardous waste management,

Lewis Publisher, 1995

[12]. Evaluation of guidelines for expossure to technology

enhanced naturally occuring radioactive materials, National

Academy Press, 1999

[13]. Proceedings of NEA international information exchange

meetings no.1-5.

[14]. A. Macferlane, et al, Bulltin of atomic scientists, vol.57,

no.3, p,53, 2001

[15]. B. L. Cohen, The nuclear option, Plenum Press, 1980

[16]. UNSCEAR, Sources and effects of ionizing radiations,

UN, New York, 1977

[17]. IAEA-The principles of radioactive waste management,

Safety Series no.111-F, 1995

[18]. B. Comby, Energia nucleara si mediul, TNR Editions,

2001

111

[19]. James Lovelock, We need nuclear Pover, The Daily

Telegraph, 15 August 2001

[20]. Summary Fact Sheets for Contaminants, ANL, 2001

[21]. P. Sandru, Radionuclizii - radioactivitate- radioprotectie,

Editura Planeta, 2000

Surse de informatii privind deseurile nucleare Organizatii internationale Agentia Internationala pentru Energia Atomica – AIEA www.iaea.org Uniunea Europeana www.europa.eu.int Comitetul stiintific al ONU pentru efectele radiatiei atomice UNSCEAR www.unscear.org Comisia internationala pentru protectia radiologica ICRP www.icrp.org Agentia de Energie Atomica a OECD www.nea.fr Societati profesionale Societatea Nuceara Europeana www.euronuclear.org Asociatia Internationala de Protectie la Radiatii www.irpa.net Societatea Internationala de Analiza Riscului www.sra.org Societatea Internationala de Analiza Expunerii www.iseaweb.org

112

Organizatii industriale si comerciale Asociatia Nucleara Mondiala www.world-nuclear.org Asociatia Operatorilor Nucleari WANO www.org.uk Asociatia autoritatilor de reglementare WENRA www.asn.gouv.fr/international/ Centrul de informatii despre uraniu www.uic.au Departamentul Energiei al SUA – DOE www.energy.gov FORATOM www.foratom.org EURELECTRIC eee.eurelectric.org

Asociatii neguvernamentale EFN Ecologists for Nuclear www.ecolo.org Greenpeace International www.greenpeace.org Mother Earth www.motherearth.org NEI Nuclear Energy Institute www.nei.org No Nukes www.nonukes.org Nuclear Control Institute www.nci.org World Council of Nuclear Workers

www.wonuk.org

113

Glosar

activitate: Viteza cu care se produce transformarea

nucleara intr-un material radioactiv.

Bq: becquerel - unitatea de radioactivitate; cu multiplii

MBq – megabecquerel, GBq – gigabecquerel si TBq - terrabecquerel

CANDU: Denumirea comerciala a reactorului canadian cu uraniu natural si apa grea

conditionarea deseurilor: Operatiile de producere a unui colet de deseuri adecvat pentru manipulare, transport, stocare sau depozitare finala. Conditionarea poate include conversia deseului la forma solida, ambalarea deseului in container si daca este necesar, ambalarea suplimentara.

deseu: Material pentru care nu se prevede nici-o utilizare.

deseu exceptat: Deseu scos de sub incidenta controlului autoritatilor in conformitate cu principiile de exceptare.

deseu minier: Deseuri in exploatarea si concentrarea miniera; includ namolurile miniere, reziduurile de la lesiere, sterilul, slamuri, filtre si o varietate de efluenti.

deseuri mixte: Deseuri radioactive care contin si substante toxice si periculoase neradioactive.

deseuri NORM: Materiale NORM declarate deseuri.

deseuri radioactive: 1. Pentru scopuri de reglementare, deseuri ce contin sau sunt contaminate cu radionuclizi la concentratii sau activitati mai mari decat nivelele de acceptare stabilite de organismele competente. 2. Material, indiferent de forma fizica,

114

care rezulta din practici sau interventii si pentru care nu se prevad utilizari in viitor, care (i) contin sau sunt contaminate cu substante radioactive la activitati sau concentratii peste nivelele de exceptare si (ii) care duc la expuneri ce nu sunt excluse prin standarde.

deseuri inalt active: Lichide radioactive continand produsii de fisiune si actinidele prezente in combustibilul uzat, care rezulta ca reziduu la primul ciclu de extractie cu solventi, de la reprocesare si anumite fluxuri de deseuri asociate; acest material in urma solidificarii; combustibilul uzat daca este declarat deseu; alte deseuri cu caracteristici radiologice similare. Caracteristicile tipice sunt generarea de caldura de circa 2kW/m3 si concentratii de radionuclizi de viata lunga ce depasesc limitele pentru deseurile de viata scurta.

deseuri de viata lunga: Deseuri radioactive care contin nivele semnificative de radionuclizi cu timpi de injumatatire peste 30 de ani.

deseuri de viata scurta: Deseuri radioactive care contin nivele semnificative de radionuclizi cu timpi de injumatatire sub 30 de ani.

deseuri slab si mediu active: Deseuri radioactive cu caracteristici radiologice intre cele exceptate si cele inalt active. Acestea pot fi de viata lunga si de viata scurta. Caracteristicile tipice includ nivele de activitate peste nivelele de exceptare si generare de caldura sub 2kW/m3.

depozitarea finala: Plasarea deseurilor intr-o instalatie corespunzatoare, fara intentia de a le mai recupera.

depozitarea geologica: Depozitarea finala intr-o instalatie geologica.

115

depozitarea la suprafata: Depozitarea finala, cu sau fara bariere ingineresti, intr-o instalatie amplasata in apropierea suprafetei pamantului.

depozit final: O instalatie nucleara in care sunt depuse deseurile pentru depozitarea finala.

depozit geologic: O facilitate pentru depozitarea finala a deseurilor radioactive, dispusa in subteran (de obicei la cateva sute de metri adancime), intr-o formatie geologica stabila care asigura izolarea radionuclizilor de biosfera.

depozit de suprafata: O facilitate pentru depozitarea finala a deseurilor radioactive plasata la suprafata sau la cateva zeci de metri de aceasta.

gospodarirea deseurilor: Totalitatea activitatilor administrative si operationale pentru manipularea, pretratarea, tratarea, conditionarea, transportul si stocarea acestora.

imobilizarea deseurilor: Conversia deseurilor sub forma solida prin solidificare, inglobare sau incapsulare. Imobilizarea reduce potentialul de migrare sau dispersie a radionuclizilor pe timpul manipularii, transportului, stocarii sau depozitarii finale.

MeV: megaelectronvolt

PCB (EDB): chimicale organice periculoase

ppm (ppb) : parte per milion (parte per bilion)

rad: unitatea de masura a dozei de radiatii absorbite

reprocesarea: Proces utilizat pentru extragerea izotopilor radioactivi din combustibilul uzat.

risc: 1. O cantitate complexa ce exprima amenintarea, pericolul sau sansa producerii unor efecte daunatoare, asociate unei expuneri reale sau potentiale. Ea coreleaza marimea probabilitatii ca un asemenea efect daunator sa se produca cu acele

116

consecinte. 2. Probabilitatea de aparitie a unui efect daunator asupra sanatatii unei persoane sau a unui grup, ca rezultat al expunerii la radiatii. Efectele asupra sanatatii se pot exprima prin riscul fatal de cancer, riscul unor efecte ereditare serioase sau detrimentul global produs de radiatii (care nu este acceptat din principiu). Se exprima de obicei prin produsul dintre probabilitatea de aparitie a expunerii si probabilitatea ca acea expunere sa cauzeze anumite efecte asupra sanatatii.

nivel de exceptare: O valoare stabilita de organismul de reglementare, exprimata ca activitate totala sau concentratia activitatii, sub care o sursa sau o radiatie poate fi scoasa de sub incidenta controlului autoritatii.

timp de injumatatire: Timpul necesar pentru ca activitatea unui radionuclid sa scada la jumatate, ca urmare a procesului de dezintegrare radioactiva.

tratarea deseurilor: Operatiile avand ca scop imbunatatirea securitatii si/sau econimicitatii, prin modificarea caracteristicilor deseurilor. Obiectivele de baza ale tratarii sunt: reducerea volumului, indepartarea radionuclizilor si modificarea compozitiei.

117

ANEXA

Caracteristicile radionuclizilor cu semnificatie in gospodarirea

deseurilor radioactive i20,21s

118

AMERICIU De unde provine? Americiul este un subprodus al industriei plutoniului. El rezulta prin captura succesiva a neutronilor de catre nucleul de plutoniu. Exista mai multi izotopi: Am-241, Am-242 si Am-243. La ce este utilizat? Detectori de fum, surse gama portabile, cercetare.

Simbol: Am Numar atomic: 95 Masa atomica: 241, 242, 243

Cum se comporta in mediul inconjurator? Oxidul de americiu este forma cea mai raspandita. Este foarte putin solubil si adera puternic la particolele de sol. O mica parte este solubilizat prin procese chimice sau biologice. Cum se comporta in organismul uman? Patrunde in organism prin alimente, apa sau aer. Dupa ingestie sau inhalare, cea mai mare parte este excretata in cateva zile. Doar 0,05% este absorbit in sange si se depune in ficat sau oase, timpul de injumatatire biologic fiind de 20 respectiv 50 de ani. Care sunt efectele asupra sanatatii? Principala cale de expunere este ingestia alimentelor si apei contaminate sau inhalarea particolelor de americiu. Efectul daunator asupra sanatatii este asociat tumorilor produse de radiatiile ionizante emise de izotopii americiului depusi in ficat sau pe suprafata oaselor.

Cum calculam riscul?

Coeficientii de mortalitate prin cancer pe durata de viata sunt dati in tabelul alaturat. Desi ingestia este principala cale de expunere, coeficientii de risc pentru aceasta ruta sunt mult mai mici decat pentru inhalare. Pe langa riscurile datorate expunerii interne exista si un risc datorat exunerii externe la radiatia emisa de americiul-243.

Izotopul

Riscul de mortalitate prin cancer pe durata

de viata

Inhalare (Bq

-1)

Ingestie (Bq

-1)

Americiu-241

0,65x10-6

2,56x10-9

Americiu-242m

0,35x10-6

1,83x10-9

Americiu 243 0,62x10-6

2,64x10-9

119

CARBON-14 De unde provine? Carbonul-14 este un izotop radioactiv natural al carbonului ce se produce in atmosfera superioara prin reactia neutronilor din radiatia cosmica cu atomii de azot, oxigen si carbon. Are un timp de injumatatire de 5700 ani si se dezintegreaza prin emisia de particole beta in azot-14.

Simbol: C Numar atomic: 6 Masa atomica: 14

Inventarul de echilibru al radiocarbonului natural din biosfera este de circa 11x10

18Ci, majoritatea dispus in oceane. Pe langa sursele naturale

carbonul-14 este produs si de exploziile atomice sau in reactorii nucleari prin interactia neutronilor cu atomii de azot, carbon sau oxigen. Contributia surselor artificiale la inventarul de echilibru este neglijabila. La ce este utilizat? Carbonul-14 are doua mari utilizari: determinarea varstei fosilelor sau altor materiale organice si utilizarea medicala pentru studierea metabolismului. Cum se comporta in mediul inconjurator? Carbonul-14 este prezent in atmosfera, in oceane si in toate materialele organice. Fiecare gram de carbon contine circa 0,2 Bq de carbon-14. Corpul unui barbat adult contine aproximativ 37000 Bq carbon-14. Concentratia carbonului-14 din aer este de circa 0,1Bq/kg, iar cea din sol de circa 7 Bq/kg. Cum se comporta in organismul uman? Patrunde in organism prin alimente, apa sau aer. Carbonul-14 se comporta in organism la fel ca atomii de carbon obisnuiti. Dupa patrunderea in sange carbonul-14 este distribuit in organe si tesuturi. Este eliminat din organism cu un timp de injumatatire biologic de 40 de zile. Care sunt efectele asupra sanatatii? Dupa patrunderea in organism si dispersarea in toate organele corpului prin intermediul sangelui, carbonul-14 emite particole beta de joasa energie care afecteaza celulele din apropiere putand induce cancerul.

Cum calculam riscul? Coeficientii riscului de mortalitate prin cancer sunt dati sn tabelul alaturat.

Izotopul

Riscul de mortalitate prin cancer pe durata

de viata

Inhalare (Bq

-1)

Ingestie (Bq

-1)

Carbon-14

1,75x10-

10

0,37x10-

10

120

CESIU-137 De unde provine? Cesiul are 11 izotopi radioactivi dintre care trei au timpi de injumatatire mari (Cs-134 –2,1 ani; Cs-135 –2,3 milioane ani si Cs-137 – 30 de ani). Cei trei izotopii radioactivi principali ai cesiului se dezintegreaza prin emisia de particole beta.

Simbol: Cs Numar atomic: 55 Masa atomica: 137

Izotopii radioactivi ai cesiului provin din fisiunea nucleara, Cs-137 avand ponderea cea mai mare. La ce este utilizat? Cesiul-137 este utilizat in medicina pentru tratamentul cancerului. Cum se comporta in mediul inconjurator?

Cesiul radioactiv este prezent in sol ca urmare a testelor cu arme nucleare in atmosfera. Cesiul se acumuleaza in lantul alimentar acvatic. Transportul cesiului in mediu este dependent de forma lui chimica El adera de preferinta la particolele de sol. Cum se comporta in organismul uman? Patrunde in organism prin alimente, apa sau aer. in corp cesiul are o comportare similara cu cea a potasiului, fiind distribuit uniform. Dupa absorbtia din intestine el este transportat prin sange si concentrat in muschi. Este excretat repede, 10% are timp de injumatatire biologic de 2 zile, iar restul are timp de injumatatire biologic de 110 zile. Care sunt efectele asupra sanatatii? Atat expunerea externa cat si cea interna la radiatia ionizanta emisa de cesiu-137 reprezinta un pericol pentru organismul uman. Cesiul si descendentii sai emit radiatii beta si gamma care pot induce cancerul.

Cum calculam riscul? Coeficientii riscului de mortalitate prin cancer sunt dati in tabelul alaturat.

Izotopul

Riscul de mortalitate prin cancer pe durata

de viata

Inhalare (Bq

-1)

Ingestie (Bq

-1)

Cesiu-137

2,18x10-

10

0,67 x10-

9

121

COBALT-60 De unde provine? Cobaltul-60 este produs prin activarea cu neutroni a componentelor reactorilor nucleari si in cantitati mai mici prin fisiune nucleara. Cobaltul-60 se dezintegreaza prin emisia de particole beta si radiatii gama dure avand un timp de injumatatire de 5,3 ani.

Simbol: Co Numar atomic: 27 Masa atomica: 60

Mai exista inca opt izotopi radioactivi ai cobaltului care au insa timpi de injumatatire sub 1 an. La ce este utilizat? Cobaltul-60 este utilizat in industrie pentru defectoscopie si in medicina pentru tratamentul cancerului. Cum se comporta in mediul inconjurator? Urmele de cobalt-60 prezente in mediu provin din exploziile cu arme atomice in atmosfera sau din emisiile unor instalatii nucleare. Transportul cobaltului in mediu este puternic dependent de forma lui chimica. Cobaltul este unul din metalele cu mobilitate foarte mica in sol. Cum se comporta in organismul uman? Patrunde in organism prin alimente, apa sau aer. Absorbtia gastrointestinala a cobaltului este intre 5% si 30%, in functie de forma chimica ingerata. Cobaltul este intalnit in toate tesuturile corpului, cea mai mare concentrare fiind in ficat. Circa 50% din cobaltul care ajunge in sange este excretat prin urina, 5% este depus in ficat si restul de 45% se depune in celelalte tesuturi ale corpului. Aproximativ 60% din cobaltul depus in tesuturi si in ficat este eliminat din corp avand un timp de injumatatire biologic de 6 zile, 20% are un timp de injumatatire de 60 de zile si restul de 20% are timpul de injumatatire de 800 de zile. Care sunt efectele asupra sanatatii?

Atat expunerea externa cat si cea interna la radiatia ionizanta emisa de cobaltul-60 reprezinta un pericol pentru organismul uman. Cobaltul-60 emite radiatii beta si gama care pot induce cancerul.

Cum calculam riscul? Coeficientii riscului de mortalitate prin cancer sunt dati in tabelul alaturat.

Izotopul

Riscul de mortalitate prin cancer pe durata

de viata

Inhalare (Bq

-1)

Ingestie (Bq

-1)

Cobalt-60 0,81x10-9

0,37x10-9

122

IOD De unde provine? Radioizotopii iodului sunt generati prin fisiunea nucleara. Iodul-129 are timp de injumatatire de 16 milioane de ani, iar celalti au timpi de injumatatire sub 60 de zile. Dintre acestia I-131 este important deoarece este de 3 ori mai abundent decat Iodul-129.

Simbol: I Numar atomic: 53 Masa atomica:129;131

Iodul-129 si Iodul-131 se dezintegreaza emitand particole beta si radiatii gama. La ce este utilizat? Iodul-131 este folosit pentru un numar de proceduri medicale. Cum se comporta in mediul inconjurator? Din cauza timpului de injumatatire foarte scurt Iodul-131 nu produce contaminari persistente. Iodul-129 prezent in sol provind din exploziile nuclere in atmosfera si emisiile de la instalatiile nucleare. Desi adera la particolele de sol, el poate fi spalat usor de apa infiltrata, fiind unul din cei mai mobili radionuclizi. Cum se comporta in organismul uman? Iodul patrunde in organism prin alimente, apa sau aer. El ajunge repede in fluxul sanguin din plaman sau tubul digestiv (practic 100%). Din sange circa 30% se depune in tiroida, 20% este excretat, iar restul este eliminat lent. Timpul biologic de injumatatire variaza de la 11 zile pentru copii, pana la 80 de zile pentru adulti. Care sunt efectele asupra sanatatii? Iodul este un element natural esential al dietei umane, iar lipsa lui duce la imbolnavirea de gusa. Iodul radioactiv prezinta pericol pentru sanatate deoarece se acumuleaza in tiroida si produce tumori. Principala cale de expunere o constituie ingestia de lapte, fructe ori vegetale contaminate sau inhalarea.

Cum calculam riscul? Coeficientii riscului de mortalitate prin cancer sunt dati in tabelul alaturat.

Izotopul

Riscul de mortalitate prin cancer pe durata

de viata

Inhalare (Bq

-1)

Ingestie (Bq

-1)

Iod-129 1,67x10-

10

0,89x10-9

Iod-131 0,56x10-

10

0,37x10-9

123

RADIU De unde provine? Radiul este un element radioactiv natural prezent in scoarta terestra in concentratie de o parte per trillion. Radiul-226 este un produs de dezintegrare radioactiva a uraniului-238 si precursorul radonului -222. Radiul-228 este produsul de dezintegrare al thoriului-232.

Simbol: Ra Numar atomic: 88 Masa atomica: 226, 228

Radiul-226 se dezintegreaza lent (timp de injumatatire de 1600 de ani) prin emisia de particole alfa. Radiul-228 are timp de injumatatire de 5,8 ani si emite particole beta. La ce este utilizat? Radiul-226 a fost folosit pentru vopsele luminiscente sau pentru radioterapie. Cum se comporta in mediul inconjurator?

Radiul este prezent in natura in roci, in sol, in apa subterana, in plante si animale, in concentratii de ordinul 3,7x10

-2Bq/g. El este prezent in toate

mineralele care contin uraniu si thoriu. |n procesul de extractie a uraniului din minereuri radiul-226 se concentreaza in slamuri. Radiul este un element foarte mobil si contamineaza foarte usor apele subterane. Cum se comporta in organismul uman? Radiul patrunde in organism prin alimente, apa sau aer. Majoritatea radiului ingerat (80%) este eliminat prompt prin fecale. Restul de 20% este transportat prin sange in tot corpul. Radiul inhalat poate ramane in plamani cateva luni si patrunde treptat in sange. Metabolismul radiului este similar cu cel al calciului. Din acest motiv o fractie importanta se depune preferential in oase. Eliminarea radiului din oase este lenta, astfel incat el ramane in organism toata viata. Care sunt efectele asupra sanatatii? Radiatia gama dura asociata descendentilor de viata scurta ai radiului-226 reprezinta un pericol de iradiere externa pentru organismul uman. Datele epidemiologice si studiile pe animale arata ca expunerea cronica la radiu produce cancerul oaselor. Perioada minima de latenta este de 7 ani de la prima expunere, dar tumorile pot apare pe tot parcursul vietii. Riscul la inhalare este asociat produsilor de dezintegrare ai radiului, radonul (gaz) si descendentii lui. Prin dezintegrare acestia emit particole alfa care afecteaza celulele plamanului si produc cancer.

Cum calculam riscul? Coeficientii riscului de mortalitate prin cancer sunt dati in tabelul alaturat.

Izotopul

Riscul de mortalitate prin cancer pe durata

de viata

Inhalare (Bq

-1)

Ingestie (Bq

-1)

Radiu-226 0,06x10-6

0,78x10-7

Radiu-228 2,43x10-6

0,35x10-7

124

STRON|IU-90 De unde provine? Strontiul-90 este produs prin fisiunea nucleara a uraniului-235. Randamentul de aparitie a strontiului-90 este de 4%. Strontiul-90 se dezintegreaza in ytriu-90 prin emisie de particole beta. Acesta se dezintegreaza emitand particole beta cu energie mai mare.

Simbol: Sr Numar atomic: 38 Masa atomica: 90

La ce este utilizat? Strontiul-90 se utilizeaza ca sursa izotopica de generare a energiei, pentru diferite aplicatii: cercetare, navigatie, sateliti. Cum se comporta in mediul inconjurator?

Strontiul-90 prezent in sol provine de la exploziile atomice din atmosfera. Este un element relativ mobil si poate patrunde in apele subterane. Cum se comporta in organismul uman? Strontiul patrunde in organism prin alimente, apa sau aer. Circa 30-40% din strontiul ingerat este absorbit in sange. in primul an de viata la copii absorbtia este de 60%. Comportarea strontiului in organism este similara cu cea a calciului. Circa 15% din strontiul prezent in sange este depus in oase, restul merge in tesuturile moi, in plasma extracelulara si se excreta prin urina. Timpul biologic de injumatatire al strontiului este de circa 30 de ani. Care sunt efectele asupra sanatatii? Strontiul prezinta pericol doar daca patrunde in organism. Deoarece strontiul-90 se concentreaza pe suprafata oaselor sau in maduva osoasa, are un timp de injumatatire destul de lung (29 ani) si se elimina lent din organism (30 ani), el constituind unul din radionuclizii cei mai periculosi pentru sanatate.

Cum calculam riscul? Coeficientii riscului de mortalitate prin cancer sunt dati in tabelul alaturat.

Izotopul

Riscul de mortalitate prin cancer pe durata

de viata

Inhalare (Bq

-1)

Ingestie (Bq

-1)

Strontiu-90 0,27x10-8

2,02x10-9

125

THORIU De unde provine? Thoriul este un element radioactiv natural, prezent in scoarta terestra in concentratie de 10 ppm. Este de trei ori mai abundent ca uraniul si la fel de abundent ca plumbul sau molibdenul. Dintre izotopii thoriului doar trei au timpi de injumatatire importanti: Th-229 (7300 ani); Th-230 (77000 ani) si Th-232 (14 miliarde ani).

Simbol: Th Numar atomic: 90 Masa atomica: 229, 230, 232

Izotopii Th-232 si Th-230 se gasesc in echilibru secular cu descendentii sai: radiu-228, respectiv radiu-226. Riscurile pentru sanatate sunt asociate in special acestor izotopi ai radiului. La ce este utilizat? Thoriul este utilizat in special pentru fabricarea de componente ceramice refractare. Thoriul poate fi folosit si in industria nucleara, dar aceste aplicatii nu s-au dovedit a fi economic viabile. Cum se comporta in mediul inconjurator? in natura se intalneste in special thoriul-232. Thoriul-230 este un produs de dezintegrare al uraniului-238 si se intalneste in special in namolurile rezultate la prelucrarea minereurilor de uraniu. Este un element putin mobil. Thoriul se poate concentra in plante si in organismele terestre sau marine. Datorita solubilitatii reduse nu este intalnit in apele subterane. Cum se comporta in organismul uman? Thoriul patrunde in organism prin alimente, apa sau aer. Majoritatea thoriului inhalat sau ingerat este excretat in cateva zile. intre 0,02% si 0,05% din thoriul ingerat este absorbit in sange din intestine. Din acesta, 70% se depune in oase avand un timp de injumatatire biologic de 22 ani, 4% se depune in ficat (timp de injumatatire biologic de 700 zile) si 16% se distribuie uniform in alte organe si tesuturi (timp de injumatatire biologic de 700 zile). Care sunt efectele asupra sanatatii? Thoriul prezinta pericol doar cand patrunde in organism. El este retinut mai rapid in organism atunci cand este inhalat. Principalul efect asociat expunerii la thoriu este cancerul oaselor.

Cum calculam riscul? Coeficientii riscului de mortalitate prin cancer sunt dati in tabelul alaturat.

Izotopul

Riscul de mortalitate prin cancer pe durata

de viata

Inhalare (Bq

-1)

Ingestie (Bq

-1)

Thoriu-229 0,59x10-5

1,27x10-8

Thoriu-230 0,72x10-6

2,16x10-8

Thoriu-232 1,10x10-6

2,45x10-9

126

TRITIU De unde provine? Tritiul este singurul izotop radioactiv al hidrogenului. Tritiul natural se produce prin interactia radiatiei cosmice cu gazele din atmosfera superioara. Inventarul natural de echilibru este de circa 7,3 kg. O cantitate tripla a fost generata de exploziile nucleare din atmosfera.

Simbol: H Numar atomic: 1 Masa atomica: 3

Tritiul este produs si prin fisiunea nucleara, cu un randament de 0,01%. El mai poate fi produs artificial si prin absorbtia neutronilor de catre atomii de Li-6, H-2 sau He-3. Tritiul se dezintegreaza prin emisia de particole beta, avand un timp de injumatatire de 12 ani. La ce este utilizat? Tritiul este utilizat in special la armele termonucleare, in cercetare si pentru vopsele luminiscente. Cum se comporta in mediul inconjurator? Tritiul este prezent in apele de suprafata cu concentratii de 0,4-1,1 Bq/l. Sub forma de apa tritiata se comporta in mediu in mod identic cu apa obisnuita. Cum se comporta in organismul uman? Tritiul patrunde in organism prin alimente, apa sau aer. Tritiul poate patrunde in organism si prin piele. Aproape 99% din tritiul inhalat trece in sange si este distribuit in tesuturi. Tritiul ingerat este absorbit complet in sange din tubul digestiv. Indiferent de calea de patrundere in organism, tritiul este uniform distribuit in fluidele biologice dupa 1-2 ore. El este eliminat din corp la fel ca apa, avand un timp biologic de injumatatire de 10 zile. O mica fractie este incorporata in moleculele organice. Care sunt efectele asupra sanatatii? Tritiul care patrunde in organism se dezintegreaza emitand particole beta de energie joasa. Pericolul provine din afectarea celulelor de catre particolele beta si inducerea cancerului.

Cum calculam riscul? Coeficientii riscului de mortalitate prin cancer sunt dati in tabelul alaturat.

Izotopul

Riscul de mortalitate prin cancer pe durata

de viata

Inhalare (Bq

-1)

Ingestie (Bq

-1)

Tritiu (H-3) 1,05x10-

12

1,18x10-

12

127

URANIU De unde provine? Uraniul este un element element radioactiv natural prezent in concentratii de ordinul ppm in sol, roci, ape de suprafata si ape subterane. in natura U-238 este in proportie de 99,27%, U-235 in proportie de 0,725 iar U-234 in proportie de 0,0055%.

Simbol: U Numar atomic: 92 Masa atomica: 234, 235, 238

Izotopii uraniului se dezintegreaza prin emisia de particole alfa avand urmatorii timpi de injumatatire: 240000 ani (U-234), 700 milioane ani (U-235) si 4,5 miliarde ani (U-238). La ce este utilizat? Uraniul-235 este principalul izotop folosit pentru producerea reactiei de fisiune in reactorii nucleari si in armele nucleare. Cum se comporta in mediul inconjurator?

Uraniul este prezent in natura in diverse concentratii. Principalii compusi naturali sunt: oxizii, fluorurile, carburile, carbonatii, silicatii, vanadatii si fosfatii. Transportul uraniului in mediu depinde de forma lui chimica. Este un element mobil si ajunge usor in apele subterane. Se poate concentra in anumite plante si in organismele terestre si acvatice. Cum se comporta in organismul uman? Uraniul patrunde in organism prin alimente, apa sau aer. Dupa ingestie, majoritatea uraniului este excretat in cateva zile. Doar o mica fractie (0,2 – 5%) trece in sange si se depune in oase si in rinichi. Cea mai mare parte a uraniului depus in rinichi este eliminat prin urina in cateva zile, in timp ce uraniul depus in oase rmane acolo mai multi ani. Uraniul inhalat poate ramane in plamani mai multi ani si poate trece lent in sange. Care sunt efectele asupra sanatatii?

Uraniul este periculos numai daca patrunde in organism. Principala cale de expunere este ingerarea de alimente si apa continand uraniu sau inhalarea de aerosoli de uraniu. Principalul efect negativ consta in afectarea rinichilor datorita toxicitatii chimice a uraniului solubil. Un alt efect priveste depunerea uraniului in oase si producerea cancerului ca urmare a efectelor radiatiilor ionizante generate de produsii de dezintegrare ai uraniului.

Cum calculam riscul? Coeficientii riscului de mortalitate prin cancer sunt dati in tabelul alaturat.

Izotopul

Riscul de mortalitate prin cancer pe durata

de viata

Inhalare (Bq

-1)

Ingestie (Bq

-1)

Uraniu-234 0,29x10-6

1,64x10-9

Uraniu-235 2,56x10-7

1,67x10-9

Uraniu-236 2,37x10-7

2,02 x10-

9