Predvideno ravnanje z radioaktivnimi odpadki, izrabljenim gorivom in razgradnja JEK2 ter s tem povezani stroški
Pomemben del priprave projekta JEK2 so analize možnosti ravnanja in načrtovanje ravnanja z radioaktivnimi odpadki (RAO) in izrabljenim jedrskim gorivom (IG) po zaključku življenjskega cikla jedrske elektrarne, kot tudi skrb za razgradnjo elektrarne po izteku njene življenjske dobe. Da bi zagotovili stalno varno in učinkovito obravnavo odpadkov, ki nastanejo med obratovanjem, sta potrebna skrbno načrtovanje ter natančna ocena potrebnih kapacitet in stroškov.
GEN energija je polovični lastnik Nuklearne elektrarne Krško in ima z njenim upravljanjem dolgoletne izkušnje s področja ravnanja z RAO in IG. Prav tako so že pripravljene študije o razgradnji NEK in odlaganju izrabljenega goriva. Ravnanje z RAO in IG za JEK2 ter načrt razgradnje elektrarne po izteku njene življenske dobe, ki je opredeljeno v pripravljenem poročilu, temelji na teh izkušnjah, študijah in nadgradnji pridobljenega znanja pri upravljanju NEK.
1. Ravnanje z radioaktivnimi odpadki in izrabljenim gorivom iz NEK
Sporazum med Vlado Republike Slovenije in Vlado Republike Hrvaške o ureditvi statusnih in drugih pravnih razmerij v zvezi z investicijo, izkoriščanjem in razgradnjo NEK (Meddržavna pogodba) je bil sklenjen 19. decembra 2001, ratificiran z obeh strani v letih 2002 in 2003 ter je v veljavi od 11. marca 2003. Sporazum med drugim določa, da sta za ravnanje z radioaktivnimi odpadki in izrabljenim gorivom soodgovorni pogodbeni stranki, ki morata zagotoviti učinkovito rešitev za ravnanje z RAO.
Študija ravnanja z RAO in IG (september 2019), ki jo je potrdila Meddržavna komisija za spremljanje izvajanja Pogodbe med Vlado Republike Slovenije in Vlado Republike Hrvaške o ureditvi statusnih in drugih pravnih razmerij, povezanih z vlaganjem v Nuklearno elektrarno Krško, njenim izkoriščanjem in razgradnjo, natančno definira ravnanje in odlaganje radioaktivnih odpadkov in izrabljenega goriva iz NEK.
Študija definira izdelavo možnih scenarijev ravnanja/odlaganja RAO in IG na podlagi izvedenega pregleda in v tehnično-tehnološkem okviru najbolj znanih praks, ki določajo:
- katera skladišča in odlagališča so potrebna za učinkovito odlaganje RAO in IG (vrste objektov, zmogljivosti in lokacije),
- kdaj morajo začeti z obratovanjem,
- koliko časa morajo obratovati, da je upravljanje/odlaganje varno in ekonomsko učinkovito,
- upravljanje teh objektov, vključno s številom in strukturo zaposlenih.
Študija tudi poda oceno stroškov za izdelane scenarije ravnanja/odlaganja RAO in IG iz NEK.
Ravnanje z izrabljenim gorivom in visoko radioaktivnimi odpadki iz NEK
Konec leta 2017 je bilo v bazenu za izrabljeno jedrsko gorivo na lokaciji NEK shranjenih 1.210 izrabljenih gorivnih elementov. Glede na to, da je prenehanje obratovanja NEK predvidena leta 2043, velja ocena, da bo do konca obratovanja nastalo manj kot 2.500 izrabljenih gorivnih elementov. Med razgradnjo NEK bo nastalo za 82,1 t visokoradioaktivnih odpadkov (elementi, ki prihajajo iz instrumentacijskega sistema v sredici jedrskega reaktorja in sistema kontrolnih palic).
Leta 2023 so na območju NEK zgradili suho skladišče izrabljenega goriva, ki je še dodatno izboljšalo jedrsko varnost zaradi svoje pasivne narave in z zmanjšanjem števila gorivnih elementov v bazenu za izrabljeno gorivo. Zabojniki, v katere se vloži izrabljeno gorivo, so zasnovani tako, da zagotavljajo fizično zaščito izrabljenega goriva, zaščito pred sevanjem in pasivno odvajanje toplote z omogočanjem učinkovitega hlajenja z naravno konvekcijo. Skladišče lahko obratuje še najmanj 60 let po prenehanju obratovanja NEK.
V zgradbi se lahko skladišči do 70 zabojnikov HI-STORM, od katerih lahko vsak sprejme do 37 gorivnih sestavov, z največjo zmogljivostjo 2.590 gorivnih sestavov, kar presega predvideno količino izrabljenega goriva.
Odlaganje izrabljenega goriva in visoko radioaktivnih odpadkov iz NEK
Suho skladišče izrabljenega goriva se bo uporabljalo za shranjevanje celotnega inventarja IG in visoko radioaktivnih odpadkov iz NEK, dokler ne bo izdelano globoko geološko odlagališče (GGO).
Trajanje skladiščne dobe je določeno z upoštevanjem hlajenja IG in optimalne obremenitve odlagališč v dveh variantah oziroma scenarijih:
- skladiščna doba 60 let po zaustavitvi NEK do leta 2103 (optimalna rešitev),
- skladiščna doba 32 let po zaustavitvi NEK do leta 2075 (alternativna rešitev).
Obe varianti predvidevata obratovanje NEK do leta 2043 in se razlikujeta v začetku obratovanja GGO:
- po prvem scenariju se odlaganje IG začne po 50-letnem skladiščenju leta 2093,
- po drugem scenariju pa po krajšem, 22-letnem skladiščenju, leta 2065.
V obeh primerih bi bile vse dejavnosti, potrebne za delovanje GGO, enake, obratovanje pa bi trajalo 10 let. Koncept odlaganja za oba scenarija sledi modelu odlaganja SKB KBS-3V in na lokaciji odlagališča vključuje vse strukture, sisteme in komponente, ki so potrebne za delovanje odlagališča kot samostojnega jedrskega objekta. Gorivni elementi bodo vstavljeni in zaprti v masivne bakrene posode, ki jih izolirajo od okolja. Posode so valji s približno 1 m premera in 4.7 m višine, s 5 cm debelim protikorozijskim bakrenim pokrovom. Sprejmejo štiri gorivne elemente.
Po vstavitvi izrabljenih gorivnih elementov v posodo se pokrov posode zapre z aparatom za varjenje z elektronskim žarkom. Teža kanistra, napolnjenega z IG, je približno 25 t.
Podzemni del odlagališča se nahaja na globini 500 m pod površjem zemlje. Sestavljen je iz dveh območij: centralnega servisnega območja in odlagališča. Do podzemnega nivoja je mogoče priti na več načinov: za osebje skozi servisni jašek, za odpadke in drug tovor pa preko spiralne klančine (z najmanj 15 m radijem krivine za dostop dolgim vozilom in 10 % naklonom) ali alternativno preko dostopnega vertikalnega jaška z 8.0 m čistega premera. Klančina je dolga 5 km, široka 7 m in visoka 7 m. Servisni jašek ima 5 m svetlega premera. Uporablja se tudi kot del prezračevalnega sistema (dovod zraka).
Od 571 odlagalnih vrtin, potrebnih za namestitev vseh posod za gorivo, jih je za začetek delovanja potrebnih le nekaj deset. Preostanek se bo vrtal po potrebi za dejavnosti odlaganja odpadkov.
Zapiranje geološkega odlagališča se začne z zasipavanjem podzemnih rovov in posameznih odlagalnih rovov. Vsak posamezni odlagalni rov bo zatesnjen z betonskim čepom, debelim 6 m.
Gradnja GGO naj bi trajala 6 let. Začela se bo z gradnjo pomožnih nadzemnih objektov, nato se bo začela gradnja zgradbe za inkapsulacijo gorivnih elementov in podzemnih objektov.
Za odlaganje IG in VRAO se ponujajo tudi drugi scenariji:
- Možnost vzpostavitve mednarodnega skupnega odlagališča IG in VRAO – odlagališče VRAO namreč potrebujejo praktično vse države, tudi tiste ki uporabljajo jedrske tehnologije samo v medicini, industriji ali znanosti, torej tako države z velikimi ali malimi jedrskimi programi, kakor tudi države, v katerih jedrske elektrarne ne obratujejo (na primer Avstrija), a bi bila gradnja GGO zanje nerentabilna. Ker so količine IG in VRAO zelo majhne, lahko en sam GGO sprejme odpadke iz več 10 celo več 100 jedrskih elektrarn. Zato ima združevanje več manjših programov v en večji mednarodni program GGO številne ekonomske in gospodarske prednosti.
- Ponovna uporaba izrabljenega goriva – v mnogih državah že izvajajo reprocesiranje izrabljenega goriva, v katerem po gorivnem ciklu ostane 96 % energetske vrednosti. S tem se količina visoko radioaktivnega odpadnega materiala zmanjša na 5 % od obstoječih količin. Ponovna uporaba IG sicer ne odpravi potrebe po GGO, temveč močno zmanjša količine odpadkov, ki jih je potrebno odložiti v GGO.
Zaradi konzervativnega pristopa pri načrtovanju JEK2 smo sledili stroškovno najbolj zahtevnim scenarijem (izgradnja GGO).
Odlaganje nizko in srednje radioaktivnih odpadkov iz NEK
Iz Nuklearne elektrarne Krško (NEK) bo Slovenija prevzela polovico nizko in srednje radioaktivnih odpadkov (NSRAO), medtem ko bo druga polovica odložena na Hrvaškem. Odlagališče NSRAO na lokaciji Vrbina v Krškem bo izvedeno kot pripovršinsko odlagališče v obliki podzemnega silosa, ki se bo polnil s površine. Odpadki bodo pakirani v kovinske sode in vloženi v betonske zabojnike tipa N2d. Lokacija omogoča razširitev z dodatnimi silosi, kar bo omogočilo povečanje kapacitet brez potrebe po gradnji novega odlagališča.
Odlaganje NSRAO je predvideno v dveh fazah: v prvi fazi od leta 2027 do 2032 bodo trenutno skladiščeni NSRAO odloženi z drugimi viri (iz skladišča NSRAO na Brinju), v drugi fazi od leta 2050 do 2061 bo preostanek operativnih NSRAO skupaj z NSRAO iz razgradnje NEK odložen in odlagališče bo dokončno zaprto.
NSRAO bodo prenešeni v N2d zabojnike, ki so narejeni iz armiranega betona, dimenzij 195 cm x 195 cm x 330 cm, s širino stene 23 cm. V silos se lahko odloži 99 takih zabojnikov, kar pomeni, da je v njem dovolj prostora za celotno projektirano količino slovenskega dela NSRAO iz NEK, iz industrije, medicine in raziskovalnih ustanov.
Razgradnja NEK
Program razgradnje Nuklearne elektrarne Krško (tretja revizija) je podan v skladu s strategijo „takojšnje razgradnje“ po dokončni zaustavitvi leta 2043. Vsebuje delovanje in razgradnjo suhega skladišča izrabljenega goriva (SFDS – Spent Fuel Dry Storage) in enote za odvzem (RU – Retrieval unit), pa tudi zaporedno konvencionalno rušenje drugih preostalih zgradb.
Upoštevana sta dva primera. Osnovni primer obravnava delovanje SFDS do leta 2103, občutljivostni primer pa do leta 2075. Skupno število gorivnih elementov, ki jih je treba shraniti v SFDS, je 2.282 (1.184 do leta 2028 in 1.098 po letu 2043).
Na podlagi obstoječega slovensko-hrvaškega bilateralnega sporazuma in sklepov 10. zasedanja Meddržavne komisije julija 2015 lahko objekt SFDS na lokaciji NEK obratuje le do konca obratovanja NEK. Nadaljnje delovanje SFDS na lokaciji je predmet dodatnih pogajanj in morebitnih nadaljnjih dogovorov med slovensko in hrvaško vlado.
Tabela 1 prikazuje skupne mase, obravnavane v študiji. Podatki so revidirani in posodobljeni zlasti glede novozgrajenih stavb (SFDS, stavba za manipulacijo z odpadki, center za operativno podporo) in stavb v načrtovanju (RU).
Odpadki NSRAO (nizko- in srednje radioaktivni odpadki) bodo pakirani v zabojnike N2d – slovenski zabojnik (50 % mase) in RCC – hrvaški zabojnik (50 % mase). Tabela 2 prikazuje število in mase zahtevanih paketov za odlaganje.
Načrtovanje projekta razgradnje NEK je definirano v glavnih mejnikih v tabeli 3.
Vrednotenje in ocena projekta razgradnje NEK glede potrebne delovne sile in stroškov so prikazani v tabeli 4.
Podane so cene v EUR2018 in preračun v EUR2024, z upoštevanjem 22,98 % inflacije v tem obdobju.
Zbiranje sredstev za Sklad NEK
Javni Sklad Republike Slovenije za financiranje razgradnje Nuklearne elektrarne Krško in odlaganja radioaktivnih odpadkov in izrabljenega goriva iz Nuklearne elektrarne Krško (krajše Sklad NEK) je namenjen zbiranju in plemenitenju sredstev, ki bodo potrebna za financiranje razgradnje Nuklearne elektrarne Krško ter odlaganju radioaktivnih odpadkov in izrabljenega goriva iz te elektrarne. Dajatev v Sklad NEK se vplačuje za vsako MWh električne energije, ki je bila proizvedena v NEK in predana slovenskemu lastniku NEK (dajatve v Sklad se plačujejo samo iz polovice vse elektrike iz NEK, druga plovica proizvodnje iz NEK polni hrvaški Fond). Prihodki sklada so tudi donos sredstev, s katerimi Sklad NEK upravlja na finančnih trgih in jih plemeniti. Odhodki Sklada NEK so bili namenjeni investicijam v NSRAO in Agencijo za radioaktivne odpadke (ARAO) ter za pokrivanje stroškov, povezanih z nadomestilom zaradi omejene rabe prostora (NORP).
Od 13. 1. 2022 GEN energija vplačuje v Sklad NEK za vsako prevzeto MWh električne energije 12 EUR, torej je v letu 2023 v sklad vplačala 32 mio EUR. Glede na načrt proizvodnje električne energije na pragu NEK za obdobje 2023–2043 in višino dajatve bo v Sklad NEK vplačanih še 707,3 milijona evrov v nominalnem znesku (EUR2023). S tem se bo v Sklad NEK do leta 2043, z zahtevanim 3,5% realnim donosom sklada, steklo 1.022 milijonov EUR2024.
Zgornji zneski veljajo v primeru, da se bo NEK zaprl leta 2043. V primeru podaljšanja življenske dobe NEK s 60 na 80 let se bo lahko mesečni prispevek ustrezno zmanjšal, saj že v sedanji višini omogoča zbiranje ustreznih sredstev, ki bodo omogočala razgradnjo NEK in odlaganje vseh radioaktivnih odpadkov.
GEN energija vplačuje v Sklad za razgradnjo NEK 12 EUR/MWh. Razlog za razliko med zneskoma za NEK in JEK2 je v tem, da bo JEK2 ta znesek vplačeval v sklad dlje časa (80 let obratovanja JEK2 v primerjavi s 60 let obratovanja NEK). Predvsem pa smo v naših izračunih predpostavili, da bo JEK2 v sklad vplačeval enakomerno od začetka obratovanja. Sklad za razgradnjo NEK je začel delovati zaradi geopolitičnih nestabilnosti šele leta 1995, 12 let po začetku delovanja, zato se je v njem do leta 2022 zbralo premalo sredstev. Zato se je leta 2022 zvišal prispevek za razgradnjo na 12 EUR/MWh, kar bo ob pričakovanem donosu Sklada NEK pokrilo stroške ravnanja z odpadki in razgradnje NEK.
2. Predvideno ravnanje z radioaktivnimi odpadki, izrabljenim gorivom in razgradnjo JEK2
Na podlagi ugotovitev vseh zgoraj omenjenih poročil in izkušenj, pridobljenih z upravljanjem NEK, smo pripravili načrt ravnanja z RAO in IG za JEK2, hkrati pa na podlagi tega pripravili tudi oceno stroškov in s tem zahtevano višino prispevka za sklad za razgradnjo JEK2.
Odlagališče NSRAO za JEK2
Ravnanje z NSRAO odpadki iz JEK2 bo po tehnološki plati razširitev obstoječega načrtovanega ravnanja z NSRAO iz NEK. Pri obratovanju JEK2 bo potrebno tako le povečati kapacitete obstoječega odlagališča, ne pa graditi novega. Potrebno je pridobiti ustrezna dovoljenja za gradnjo na podlagi obstoječe lokacije odlagališča. Razširitev bo vključevala izgradnjo dodatnih silosov in povečanje stroškov obratovanja.
Suho skladišče in odlagališče VRAO
Tudi ravnanje z VRAO iz JEK2 bo po tehnološki plati sledilo že razvitemu modelu ravnanja z VRAO iz obstoječe enote. Za JEK2 v skladu z ustaljenim modernim pristopom načrtujemo suho skladišče IG iz JEK2, ki bo služilo potrebam obratovanja JEK2 in se bo nahajalo znotraj ograje JEK2 ter se bo prostorsko načrtovalo in umeščalo v prostor skupaj z JEK2. Zato je strošek izgradnje suhega odlagališča že zajet v strošku elektrarne JEK2. Dokler bo JEK2 obratoval, bodo stroški suhega skladišča vključeni v obratovalne stroške JEK2. Po zaprtju JEK2 (predvidoma v letu 2120) bo ob razgradnji elektrarne JEK2 hkrati lahko izpraznjeno tudi suho skladišče IG iz JEK2, pri čemer se bodo vsi VRAO odložili v globoko geološko odlagališče.
Koncept odlaganja temelji na švedskem modelu odlaganja SKB KBS-3V in na lokaciji odlagališča predvideva vse skupke sestavnih delov, sistemov in konstrukcij, potrebne za to, da odlagališče obratuje kot neodvisen jedrski objekt. Odlagališče je sestavljeno iz pomožnih nadzemnih objektov, obrata za enkapsulacijo in podzemnih konstrukcij. Za JEK2 bo potrebno razširiti kapacitete obratujočega odlagališča VRAO, kar bo vključevalo dodatne stroške za razširitev odlagalnih galerij, stroške odlagalnih vsebnikov in stroške zatesnitve in zapiranja odlagalnih galerij.
V skladu s strategijo, ki jo predvideva Resolucija o nacionalnem programu ravnanja z radioaktivnimi odpadki in izrabljenim gorivom za obdobje 2023–2032 (ReNPROIG23–32) (PISRS), je gradnja odlagališča IG in VRAO za NEK predvidena v letih 2055–2065, z začetkom obratovanja odlagališča IG in VRAO v letu 2065, postopke pa bo vodila agencija ARAO. Dopušča se možnost drugačne rešitve v okviru dogovorov meddržavne komisije NEK in/ali mednarodne rešitve za trajno odlaganje IG in VRAO. Vsi ti procesi se bodo odvili kasneje od predvidene izgradnje JEK2, zato se bodo ti načrti ustrezno dopolnili in vključili tudi potrebe JEK2.
Izračuni za ravnanje z odpadki in za razgradnjo JEK2 temeljijo na pridobljenem znanju in izkušnjah obstoječega programa razgradnje NEK in ravnanja z RAO in IG. Kot podlaga za predlog vplačil so bili upoštevani ključni poslovni in naložbeni dokumenti Sklada NEK. Objekti za odlaganje NSRAO v Sloveniji bodo v času obratovanja JEK2 že zgrajeni in vzpostavljeni, potrebno bo ustrezno povečati odlagalne kapacitete. Enako velja za objekte za odlaganje IG in VRAO.
Na podlagi predpostavk s tabele 7 so pripravljene ocene glede na različne velikosti reaktorja (tabela 8).
Ocena potrebne višine vplačil v Sklad NEK za razgradnjo in odlaganje odpadkov, z upoštevanjem 80-letne obratovalne dobe JEK2, je izračunana med 0,93 in 1,00 EUR na vsako MWh proizvedene električne energije (tabela 9).
Z upoštevanjem negotovosti in zaradi konservativnega pristopa do zahtevane donosnosti in končnih stroškov odlaganja in razgradnje je nadomestilo za razgradnjo, upoštevano v ekonomiki projekta JEK2, predlagano v višini 2 EUR/MWh. S tem se bo za JEK2 v času obratovanja (80 let) v skladu zbrala zadostna količina sredstev.
3. Zaključek
GEN energija je na podlagi izkušenj z upravljanjem Nuklearne elektrarne Krško in s tem z dolgoletnimi izkušnjami s področja ravnanja z RAO in IG ter načrti glede razgradnje elektrarne NEK predstavila načrt predvidenega ravnanja z radioaktivnimi odpadki, izrabljenim gorivom in razgradnjo JEK2, z upoštevanjem že pripravljenih študij, povezanih z razgradnjo NEK in odlaganjem izrabljenega goriva.
Iz obstoječih študij je razvidno, da je za ravnanje z RAO, IG in razgradnjo NEK zagotovljenih dovolj sredstev. V primeru izgradnje JEK2 bo potrebno obstoječe rešitve smiselno razširiti in nadgraditi. Ob upoštevanju predpostavk in rezultatov obstoječih študij ter dodatnega faktorja skladno z načelom konzervativnosti smo v študiji ekonomike projekta JEK2 uporabili pribitek 2 EUR za vsako prevzeto MWh električne energije, ki bo namenjen zbiranju tudi po konzervativnih ocenah zadostnih sredstev za ravnanje z RAO, IG in razgradnjo drugega bloka po izteku življenjske dobe.
