În această etapă au fost elaborate următoarele activităţi:

• Raport de cercetare privind privind metodologiile de decontaminare şi management (inclusiv pentru deseuri mediu si mixte) a deşeurilor radioactive în cazul instalatiilor nucleare, cu evidentiere pentru centralele nucleare de tip CANDU. Evaluări cost-beneficiu pentru managementul deseurilor radioactive
• Raport de cercetare privind metode şi tehnici de decontaminare aplicabile la dezafectarea instalatiilor nucleare,cu evidentiere pentru centralele nucleare de tip CANDU. Gestionarea deşeurilor radioactive (inclusiv pentru deseuri mediu si mixte) rezultate din activităţile de decontaminare şi dezafectare a centralei nucleare de tip CANDU
• Raport de cercetare privind Optimizarea fluxurilor de decontaminare şi gestionare (inclusiv pentru deseuri mediu si mixte) a deşeurilor radioactive pe categoriile identificate cu aplicabilitate la centrala nucleara de tip CANDU

• Această etapă, prin determinarea metodologiilor de decontaminare a deşeurilor radioactive aplicabile la dezafectarea centralelor nucleare de tip CANDU, contribuie  la oportunităţile privind minimizarea deşeurilor radioactive , consideratã ca o strategie de a evita, cât mai mult posibil,  producerea de produse secundare nedorite din dezafectare, adicã, deşeuri radioactive.

Scopul final al operaţiunilor de decontaminare şi dezafectare a instalaţiilor nucleare îl reprezintă eliberarea necondiţionată sau reutilizarea amplasamentului, instalaţiilor, sau materialelor  pentru alte scopuri. 

Trebuie subliniat că în sprijinul minimizării deşeurilor radioactive rezultate din decontaminarea în vederea dezafectării instalaţiilor nucleare trebuie incluse doar activităţile care  eliminã sau minimizeazã efectele întregii game de factori individuali, ce influenţeazã dezafectarea.

O strategie de reciclare şi reutilizare  trebuie sã prezinte un beneficiu net atunci când se ia în considerare sănătatea şi securitatea personalului operator, populaţiei şi a mediului. Ca atare, o analiză a unui ciclu de combustibil complet pentru reciclare şi reutilizare trebuie sã cuprindã  nu numai impactul radiologic, dar şi riscul şi impactul de mediu aferente generării materialului şi consumul de energie.

Reducerea cantităţilor de deşeuri ce trebuie depozitate definitiv sau temporar va reduce riscurile potenţiale faţã de populaţie şi mediu; astfel, se vor reduce potenţialele cheltuieli şi obligaţii viitoare. Aceste tipuri de economii constituie un beneficiu substanţial.

Obiectivul general al procedeelor de reciclare şi reutilizare,  ca parte din conceptul de minimizare a deşeurilor, trebuie sã se reducã la impactul asupra mediului, precum şi la costurile totale implicate.  În practicã, de obicei existã o compensare între beneficiile care apar din implementarea programului şi costurile de realizare a acestor beneficii.

Ca rezultat, optimizarea globalã trebuie consideratã drept un mijloc de îmbunãtãţire a eficienţei alegerii între diverse alternative de gestionare a materialelor şi deşeurilor şi in plus faţã de protecţia la radiaţii. Optimizarea globalã trebuie sã abordeze o gamã largã de probleme, inclusiv riscuri neradiologice cum ar fi: riscuri de sãnãtate de la expuneri chimice, accidente industriale şi activitãţi de transport; impact neradiologic asupra mediului: asupra solului, aerului, apei şi altor resurse; şi impact social şi economic (ex. acceptul populaţiei, factori comerciali şi probleme de echitate).

In cadrul rapoartelor au fost identificate o serie de metode de tratare şi condiţionare a deşeurilor radioactive aplicabile deşeurilor de la CNE Cernavodă

Dintre acestea pe baza analizelor cost-beneficiu efectuate în colaborare cu EDATA au fost determinate tehnologiile optime de tratare şi condiţionare a deşeurilor analizate.

Strategia naţională pe termen mediu şi lung privind gestionarea combustibilului nuclear uzat şi a deşeurilor radioactive, inclusiv depozitarea definitivă şi dezafectarea instalaţiilor nucleare şi radiologice este parte integrantă a Planului Nuclear Naţional, aprobat prin Hotărârea Guvernului nr. 1.259/2002, ale cărei obiective referitoare la gestionarea combustibilului nuclear uzat şi a deşeurilor radioactive sunt:

1. Obiectivele derivate privind gestionarea deşeurilor radioactive

• Managementul deşeurilor radioactive şi a combustibilului uzat în conformitate cu cerinţele internaţionale;
• Asigurarea unui nivel radiologic, în concordanţă cu cerinţele naţionale şi atât pentru personalul implicat în domeniul nuclear, cât şi pentru public. Reducerea impactului asupra mediului;
• Dezvoltarea programelor de cercetare aferente managementul combustibilului uzat şi al deşeurilor radioactive până la depozitarea finală;
• Susţinerea activităţilor de cercetare-dezvoltare-inovare şi dezvoltare privind determinarea şi aplicarea metodelor de reducere a activităţii izotopilor de viaţă lungă, metodelor de determinare a actinidelor în mediu, transferului şi impactului deşeurilor radioactive asupra mediului, modelelor privind migrarea radionuclizilor în mediu.

2. Obiectivele europene privind gestionarea deşeurilor radioactive

• Ridicarea continuă a performanţelor de securitate nucleară şi securitate radiologică, inclusiv în privinţa depozitării deşeurilor radioactive;
• Asigurarea şi creşterea continuă a nivelului de protecţie fizică a deşeurilor radioactive, inclusiv în timpul transportului;
• Refacerea mediului în urma încetării activităţilor unor centrale sau obiective nucleare.

Strategia AN&DR referitoare la depozitarea deşeurilor slab şi mediu active, respectiv mixte, prevede şi îi revine ca sarcină, punerea în funcţiune a depozitului final pentru deşeuri slab si mediu active (DFDSMA) în anul 2017. Pe de altă parte deşeurile de la CNE Cernavodă trebuie să fie tratate pentru a respecta cerinţele de acceptare ale DFDSMA. Staţia de Tratare a Deşeurilor Radioactive corespunzătoare este în sarcina CNE Cernavodă. In consecinţă această staţie trebuie să asigure tratarea şi condiţionarea deşeurilor radioactive rezultate din operare cât şi a celor rezultate din dezafectarea unităţilor nucleare astfel încât să se respecte toate cerinţele de acceptare ale DFDSMA.

În această etapă s-au abordat metodologiile de management a deşeurilor mediu active şi mixte de la generare în procesul de dezafectare al unei centrale nuclearo-electrice (referinţa fiind CNE Cernavodă) până la depozitarea definitivă fie într-un depozit de suprafaţă (fiind propus din studiile realizate de către SITON amplasamentul Saligny) fie într-un depozit geologic sau recuperarea şi reciclarea acestor deşeuri dacă ele mai au valoare economică. De asemenea, pentru a se realiza o evaluare completa s-au precizat modalitătile de management pentru toate categoriile de deşeuri ce au inclus activităţi referitoare la recepţie, control-sortare, tratare, condiţionare şi depozitare deşeuri, care au implicat fiecare anumite costuri referitoare la achiziţionare, închiriere sau întreţinere echipamente, materiale, manoperă, utilităţi, etc..

Gestionarea în siguranţă, la scară industrială, a deşeurilor radioactive produse în România, constituie un obiectiv politic naţional de prim rang, capabil să contribuie la dezvoltarea durabilă a energeticii nucleare. Politica naţională de gestionare a deşeurilor radioactive este aliniată în totalitate la cerinţele internaţionale, stabilite prin "Convenţia comună asupra gestionării în siguranţă a combustibilului uzat şi asupra gospodăririi în siguranţă a deşeurilor radioactive", ratificată prin Legea nr. 105/1999, precum şi la politica de gestionare a deşeurilor radioactive promovată la nivelul Uniunii Europene.

Obiectivul principal al politicii naţionale de gestionare a deşeurilor radioactive este de a asigura un impact negativ teoretic nul şi respectiv unul minim rezonabil posibil sub aspect practic, al activităţilor de gestionare a deşeurilor asupra populaţiei şi a mediului înconjurător. Un prim pas în această direcţie este asigurarea conformităţii procesului de gestionare cu principiile recomandate de AIEA, prin documentul Safety Series No. 111-F "Principiile fundamentale ale gestionării deşeurilor radioactive".

Un alt obiectiv important al politicii naţionale constă în armonizarea reglementărilor specifice cu cele practicate la nivelul UE.

Strategia naţională pe termen mediu şi lung privind gestionarea în siguranţă a deşeurilor radioactive stabileşte modul general de organizare şi desfăşurare al proceselor de gestionare a deşeurilor radioactive, scopul urmărit fiind atingerea următoarelor obiective specifice:

• cuprinderea întregului inventar de deşeuri radioactive în procesul de gestionare, în Baza naţională de evidenţă informatizată a deşeurilor radioactive, pentru a asigura securitatea radiologică corespunzătoare a personalului expus profesional, a populaţiei şi a mediului înconjurător, faţă de efectele nocive ale radiaţiilor ionizante atât în prezent, cât şi în viitor.
• obţinerea şi menţinerea nivelului reglementat de securitate în procesul de gestionare, prin adoptarea de măsuri tehnice şi administrative corespunzătoare, pentru a asigura securitatea radiologică corespunzătoare a personalului ocupat profesional, a populaţiei şi a mediului înconjurător, faţă de efectele nocive ale radiaţiilor ionizante atât în prezent, cât şi în viitor.
• informarea efectivă a tuturor părţilor implicate cu responsabilităţi în procesul de gestionare, inclusiv a populaţiei, iar atunci când este necesar chiar consultarea acesteia din urmă, asigurând pe această cale transparenţa necesară a procesului de luare a deciziilor.

Strategia se aplică în toate etapele procesului de gestionare şi tuturor instalaţiilor nucleare. Strategia nu se aplică deşeurilor radioactive care conţin prin natura lor doar materiale radioactive naturale şi care nu provin din ciclul combustibilului nuclear, cu excepţia cazului în care acestea nu sunt surse închise de radiaţii nucleare sau sunt declarate drept deşeuri radioactive de către titularii de autorizaţie.

În prezent, majoritatea deşeurilor radioactive produse în România se datorează activităţilor nucleare care concură la producţia de energie electrică de origine nucleară de la Unitatea 1 de la CNE Cernavodă, intrată în funcţiune în anul 1996. Prin punerea în funcţiune în anul 2007 a Unităţii 2 de la CNE Cernavodă, producţia de energie electrică de origine nucleară s-a dublat, urmarea firească a acestui fapt fiind dublarea producţiei de deşeuri radioactive în acest sector industrial de activitate. Aplicaţiile radioizotopilor în industrie, medicină,cercetare şi alte domenii socio-economice generează şi ele o mică parte din cantitatea totală de deşeuri radioactive produse.

Deşeurile radioactive produse prin operarea reactoarelor tip CANDU 6 se împart în două categorii mari: combustibil uzat şi deşeuri slab şi mediu active.

Combustibilul uzat nu a constituit subiectul prezentei lucrări, acest deşeu având o rezolvare acceptabilă pe o perioadă de 50÷100 de ani.

Eliminarea deşeurilor radioactive slab şi mediu active tip LILW-SL (deşeuri slab şi mediu active de viaţă scurtă) prin depozitare definitivă constituie în prezent o practică industrială consacrată, atât pe plan internaţional cât şi la nivelul Uniunii Europene. Practicile de eliminare utilizate pentru cazul acestui tip de deşeuri nu sunt adecvate pentru eliminarea deşeurilor tip HLW (deşeuri puternic active), acestea din urmă implicând riscuri deosebite pentru sănătatea omului şi a mediului înconjurător.

În conformitate cu reglementările internaţionale, funcţionarea în condiţii de siguranţă a centralelor nucleare ca sursă de energie, impune şi asigurarea unei gestiuni corespunzătoare a deşeurilor radioactive şi a efluenţilor rezultaţi din activitatea acestora.

În orice proiect privitor la o Centrală Nuclearo-Electrică, trebuie asigurat faptul că managementul deşeurilor provenite din procesul de dezafectare, se realizează în condiţii de siguranţă, astfel încât impactul negativ previzibil asupra generaţiilor viitoare, să fie minim.

Etapa de faţă reprezintă un studiu asupra tehnologiilor şi strategiilor inovatoare utilizabile în managementul deşeurilor nucleare generate din dezafectarea instalaţiilor nucleare de tip CANDU.

In aest demers, materialul în ansamblu, este structurat pe următoarele secţiuni:

• Informaţii generale privind principalele categorii de deşeuri radioactive analizate
• Tehnologii inovatoare utilizate în tratarea şi condiţionarea deşeurilor radioactive slab active
• Tehnologii inovatoare utilizate în tratarea şi condiţionarea deşeurilor radioactive mediu active şi mixte
• Simularea fluxurilor tehnologice utilizate în managementul deşeurilor radioactive rezultate din dezafectarea unei instalaţii nucleare de tip CANDU

Categorii de deşeuri radioactive

Un deşeu radioactiv reprezintă un deşeu conţinând elemente radioactive artificiale, acesta fiind rezultatul unui proces nuclear precum fisiunea nucleară.

Conform Agenţiei Internaţionale pentru Energie Atomică (IAEA), nivelul de radioactivitate şi timpul de înjumătăţire sunt principalii parametri utilizaţi în această clasificare, ţinându-se totodată seama şi de nivelele de pericol specifice diferitelor tipuri de radionuclizi şi radiaţii emise.

Astfel, în reprezentarea următoare pot fi analizate principalele categorii de deşeuri slab active pe cele două coordonate.

În următorul tabel şi grafic corespondent se prezintă, în perspectivă, volumele de tipuri de deşeuri radioactive estimate a fi gestionate, ca urmare a dezafectării unităţilor CNE Cernavodă

Volum deşeuri radioactive estimate ca urmare a dezafectării  CNE Cernavodă

Tip deseu Volum deseu rezultat din dezafectare [m3/unitate] Volum total deseu [m3/4 unitati] Ponderea deseurilor pe tipuri Foarte slab active 2476,78 9907,12 38,53% Deseuri slab active de viata scurta 1076,64 4306,56 16,75% Deseuri slab active de viaţă lunga 93,6 374,4 1,46% Deseuri mediu active de viata scurta 2134 8536 33,20% Deseuri mediu active de viata lunga 519 2076 8,07% Deseuri mixte 128 512 1,99% Total 6428,02 25712,08

Tehnologii inovatoare utilizate în tratarea şi condiţionarea deşeurilor radioactive

În această etapă, sunt analizate tehnologiile moderne de tratare şi condiţionare a deşeurilor nucleare radioactive. Tehnologiile au fost analizate prin prisma costurilor generate, rezultate obţinute în urma parametrizării şi simulării proceselor de lucru proiectate conform specificului categoriilor de deşeuri.

În cadrul etapei a fost utilizată simularea de tip Monte Carlo, această fiind efectuată cu ajutorul instrumentului ProVision 6.1.1.

În cadrul etapei, au fost analizate următoarele categorii de deşeuri

              Desueri rezultate din dezafectarea instalatiilor nucleare tip CANDU

         Desueri rezultate din dezafectarea instalatiilor nucleare tip CANDU

Pentru fiecare astfel de deşeu, au fost proiectate fluxurile de lucru aferente tehnologiilor utilizate în demersul de tratare-condiţionare, au fost încărcaţi parametrii de cost, şi în urmă simulării au fost generate rapoartele aferente.

Exemplificativ prezentăm analiza aferentă cartuşelor filtrante uzate.

 Cartuşe filtrante uzate - mediu active de viaţă scurtă

 Cost Grid

 Cost Chart

Cost Distribution Grid

Concluzii

Au fost analizate 5 variante de realizare a Staţiei de Tratare Deşeuri Radioactive (STDR) aferentă Depozitului Final de Deseuri Slab şi Mediu Active (DFDSMA) Saligny. STDR este propusă iniţial pentru tratarea şi condiţionarea deşeurilor  radioactive produse în exploatarea CNE Cernavodă, dar durata sa de funcţionare se poate extinde pentru a prelucra şi deşeurile ce vor rezulta din dezafectarea grupurilor centralei prin amenajări corespunzătoare. Tehnologiile de tratare şi condiţionare utilizate vor influenţa semnificativ, aşa cum s-a aratat, dimensionarea capacităţii de depozitare a depozitului final de suprafaţă DFDSMA Saligny. Cele 5 variante de tehnologii propuse de diverse firme cu experienţă în acest domeniu au aplicabilitate atât pentru deşeuri slab active, cât şi mixte şi mediu active. În cadrul acestei lucrări, descrierea succintă a acestor tehnologii au evidenţiat doar referirile la deşeurile mediu active şi mixte.

Din punct de vedere al volumului generat, operarea şi dezafectarea instalaţiilor nucleare, în special centralele nuclearoelectrice, reprezintă cea mai importantă sursă de deşeuri radioactive slab şi mediu active pe plan mondial.Volumul deşeurilor mediu active şi mixte provenite de la dezafectarea a 4 unităţi tip CANDU 6 a fost estimat în cadrul acestei lucrări. Procesarea şi depozitarea finală a deşeurilor din dezafectare consumă o parte semnificativă din bugetul total alocat instalaţiei respective, iar efortul susţinut pentru reducerea acestor costuri reprezintă principalul obiectiv pentru managementul deşeurilor radioactive. Minimizarea cantităţii de deşeuri, este un proces complex, care acoperă, în general minimizarea cantităţii de deşeuri generate şi minimizarea volumului depozitat în final. Deşeurile mediu active şi mixte provenite din funcţionarea şi dezafectarea a 4 unităţi tip CANDU 6 de la CNE Cernavodă vor fi depozitate definitiv fie la Depozitul Final de Deşeuri Slab şi Mediu Active (DFDSMA) Saligny (cele mediu active de viaţă scurtă şi mixte) fie în Depozitul Geologic (DG) (cele mediu active de viaţă lungă), a carui proiect conceptual a fost propus şi prezentat succint în cadrul acestei lucrări. De asemenea, pentru o o evaluare cât mai completă,  s-a evidenţiat si propus modalitatea de depozitare a deşeurilor foarte slab active, într-un depozit de suprafaţă denumit Depozit Final de Deseuri Foarte Slab Active (DFDFSA).

Evaluarea sigură a costurilor de dezafectare care trebuie să includă şi costurile de management a deşeurilor radioactive este unul din cele mai importante elemente ale Planului de Dezafectare. Tehnologiile alternative de management al deşeurilor radioactive pot fi evaluate şi comparate pe baza eficienţei şi eficacităţii lor şi măsurate faţă de un cost de bază precum şi în funcţie de siguranţa şi beneficiile rezultate din utilizarea acestora. Când planul este complet, acele consideraţii privind costurile pun în evidenţă că acesta este rezonabil economic şi va avea o finanţare corespunzătoare prin acumularea de fonduri în timpul funcţionării CNE Cernavodă.

Trebuie menţionat că până în prezent nu a fost aprobat de CNCAN Planul de Dezafectare a CNE Cernavodă U1 şi U2 tocmai datorită lipsei datelor privind justificarea treptelor de decontaminare şi management a deşeurilor radiactive.

De asemenea suprafaţa limitată disponibilă pentru DFDSMA Saligny, impune necesitatea direcţionării eforturilor de cercetare-dezvoltare în vederea gestionării cât mai eficiente a deşeurilor generate prin dezafectarea unităţilor de la CNE Cernavodă care reprezintă 2/3 din totalul deşeurilor radioactive generate prin dezafectare.

Staţia de tratare a deşeurilor radioactive rezultate din dezafectare trebuie să asigure aducerea deşeurilor radioactive în forma finală de depozitare; la proiectarea acestei staţii pot sta concluziile prezentei lucrări prin care s-au demonstrat eficienţa din punct de vedere cost-beneficiu a metodelor optime de tratare şi condiţionare propuse.

Se menţionează că în prezent, deşeurile radioactive rezultate din operarea celor două unităţi aflate în exploatare la CNE Cernavodă, nu sunt tratate în mod corespunzător pentru a fi depozitate definitiv.

De asemenea în cadrul lucrării au fost identificate metodele optime de decontaminare pentru principalele suprafeţele contaminate ale unei centrale de tip CANDU 6, respectiv suprafeţe metalice şi suprafeţe din beton.

Au fost identificate metode optime de decontaminare pentru cele 65000 m² suprafeţe de beton şi 85000 m² suprafeţe metalice contaminate într-o unitate CANDU 6.

Metodele de decontaminare selectate au avut la bază analize de preţ cost-beneficiu în care au fost identificate şi deşeurile secundare inclusiv posibilităţile de tratare a acestora care au demonstrat interdependenţele dintre metodele de decontaminare şi sistemele de management a deşeurilor radioactive.

Principalele rezultate ale fazei pot fi sintetizate conform datelor prezentate în continuare.

Prin decontaminarea şi din managemntul deşeurilor radioactive rezultate din dezafectarea unei centrale nuclearoelectrice tip CANDU – particularizare CNE Cernavodă-  se evidenţiază următoarele:

a) Din punctul de vedere al decontaminării deşeurilor radioactive

 - tehnicile, aferente metodelor chimice de decontaminare, Spume & geluri chimice şi TechXtract, sunt cele mai recomandate pentru suprafeţele metalice

 - tehnicile, aferente metodelor fizice de decontaminare, Pelicule exfoliante, Sablare centrifugală, Răzuire de beton, Scarificare robotizată a pereţilor,  în mediu vidat, Sablarea cu material abraziv şi Curăţare prin suflare cu material moale (Sablare cu material spongios sunt cele mai recomandate pentru suprafeţele de beton

b) Din punctul de vedere al procesării deşeurilor radioactive

- pentru deşeurile necompactabile, şi anume: deşeuri metalice, inclusiv cele provenite de la retubare,  sunt recomandate ca proces de tratare - tăierea şi mărunţirea, şi în măsura disponibilităţii, supercompactarea;

- pentru deşeurile compactabile, şi anume: cartuşele filtrante uzate, diverse tipuri de beton, sunt recomandate ca procese de tratare - tăierea şi mărunţirea, respectiv supercompactarea;

- pentru răşinile ionice se recomandă un proces de tratare cu reactivi;

- pentru deşeurile mixte, şi anume: solvenţi tritiaţi, uleiuri tritiate, materiale solide umezite în uleiuri tritiate, lichide de scintilaţie tritiate sunt recomandate ca procese de tratare emulsionarea (permite înglobarea deşeurilor organice lichide în matrice de ciment) si cu particularizare pentru materiale solide umezite în uleiuri tritiate –polimerizare NOCHAR.

Plecând de la importanţa managementului deşeurilor radioactive care, pentru centralele de tip CANDU reprezintă 43% din totalul cheltuielilor de dezafectare faţă de cheltuielile de dezafectare propriu-zisă care reprezintă 35%, a rezultat că elaborarea planurilor de decontaminare şi de management a deşeurilor radioactive concomitent cu planul de dezafectare reprezintă o prioritate pentru autorizarea funcţionării U1 şi U2 precum şi a viitoarelor unităţi U3 şi U4. Atât pentru managementul deşeurilor radioactive cât şi pentru dezafectarea unităţilor nucleare s-au înfiinţat pentru fiecare câte un fond care să acopere aceste cheltuieli.

Având în vedere că, fondurile care se formează prin prelevarea unor procente din valoarea energiei electrice produse de unităţile nucleare, rezultă importanţa analizelor cost-beneficiu privind managementul deşeurilor radioactive şi decontaminarea.

Deoarece, în viitorul apropiat, peste 40% din energia produsă în România va fi de origine nucleară, rezidă importanţa prezentei lucrări care poate aduce o contribuţie importantă pentru reglarea acestor fonduri cu implicaţii asupra preţului final al energiei electrice care ajunge la consumator.

In acest context, responsabilitatea efectuării unor lucrări cât mai detaliate aduce o contribuţie importantă privind acceptul populaţiei, referitor la extinderea programului nuclear energetic în România.