Ukládání vyhořelého jaderného paliva by mohly v HÚ zajišťovat stroje. Celý systém je navržen jako plně automatizovaný,  se zajištěním maximální bezpečnost při všech manipulacích s kontejnery. Robotický způsob ukládání by navíc mohl být i velmi úsporný z hlediska prostoru v podzemí a nároků na energie.

Náročné požadavky na bezpečnost
Hlavní důraz celého projektu hlubinného úložiště je kladen na bezpečnost. Právě z tohoto důvodu SÚRAO již mnoho let hledá pro umístění úložiště nejvhodnější geologické prostředí, vyvíjejí se a testují ukládací obalové soubory a probíhají desítky laboratorních výzkumů. Další nedílnou součástí snahy o maximální bezpečnost je koncepce manipulací s radioaktivním materiálem.  Na základě toho SÚRAO definovala i základní požadavky na logistiku manipulací uvnitř úložiště. Jde zejména o:
• bezpečnost (minimalizace rizik)
• minimalizaci manipulačních operací
• minimalizace potřebného prostoru
• minimalizaci energetické náročnosti
• minimalizaci počtu speciálních jednoúčelových strojů
• úplnou robotizaci procesu.

Navržené řešení musí splňovat všechny tyto aspekty. Robotické manipulace musí plně vyhovovat těmto požadavkům. 

Jak robotické manipulace mohou probíhat
Koncepční studie pro horizontální variantu ukládání kontejnerů s odpadem odpovídá výše zmíněným náročným kritériím. Klíčovými součástmi této koncepce jsou:

• Z hlediska bezpečnosti je využita varianta soupravy robotických vozů na bázi kolejové dopravy. Kolejová doprava má jasně definovaný směr jízdy a může zajistit autonomní režim provozu.
• Navržený systém zahrnuje vytvoření soustavy 5 vozů, z nichž jeden je určen přímo k převozu jaderného materiálu – kontejneru, následující obsahuje ukládací robot s manipulátory k ukládání kontejneru v ukládacím vrtu a další tři slouží pro umístění těsnícího materiálu, který zajistí utěsnění kontejneru v ukládacím vrtu – v tomto případě s použitím bentonitových bloků.

Jak to bude probíhat?Zjednodušeně řečeno: první vůz bude obsahovat vlastní úložný kontejner s radioaktivním odpadem, druhý vůz pak poveze bentonitové lože, na něž má být kontejner uložen. Do soupravy se následně zapojí třetí/robotický modul s vybavením, které zajistí vlastní manipulaci s kontejnerem. A konečně budou následovat další dva vozy s bentonitovým těsněním pro dotěsnění vlastního kontejneru. Bentonit je speciálním druhem jílovité horniny, která mimořádně dobře saje vlhkost. Do ukládacího vrtu je bentonitový blok vkládán jako suchý, zhutněný blok, který je schopný pohlcovat vlhkost a tím zvětšit objem a zaplnit veškerý prázdný prostor v ukládacím vrtu. Tím bude zajištěna ochrana kontejneru před stykem s vodou a dále slouží jako další ochranná bariéra. Celá soustava robotických vozů je koncipována tak, aby uložení kontejneru s odpadem do ukládacího vrtu i jeho „obložení“ ochrannou bentonitovou vrstvou proběhlo během jednoho závozu. Frekvence provozu na ukládacím horizontu tedy bude minimalizována na nejnižší možnou úroveň.

Naložená souprava čtyř převážecích vozů v překladišti.Zdroj: SURAO

V současné době teprve hledáme optimální řešení. Zároveň bude důležité se dále zaměřit i na vertikální ukládání a dořešit celou řadu věcí, jako je například, jak se bude vyhořelé jaderné palivo překládat do úložného kontejneru, jak bude probíhat jeho doprava do podzemí k ukládacím vrtům. Studie ale naznačuje, že je to problematika zvládnutelná robotickými manipulátory. Je to tak skutečnou příležitostí pro aplikace na úrovni Průmyslu 4.0, výzvou pro vědce a průmysl v nejrůznějších oborech od strojařů, přes materiálové inženýry až po elektrotechniky a bezpečnostní inženýry.

O hlubinném úložišti
Energetická soběstačnost České republiky je z velké části postavena na využívání energetických jaderných zdrojů, dnes v podobě jaderných elektráren v Temelíně a Dukovanech. Z jejich provozu vzniká i tzv. vyhořelé jaderné palivo (mimoto v ČR existuje na 140 dalších původců radioaktivních odpadů  - průmysl, medicína, věda a výzkum). Vyhořelé jaderné palivo, které bude původcem nebo SÚJB prohlášené za radioaktivní odpad, a další vysokoaktivní odpady musí SÚRAO bezpečně uložit na desítky až stovky tisíc let, než se jejich aktivita sníží na úroveň pro člověka a životní prostředí bezpečnou. Vyhořelé jaderné palivo je nyní skladováno v takzvaných meziskladech přímo u jaderných elektráren. Zde ale nemůže zůstat věčně. Musí být uloženo pod zem, kde 500 m stabilního horninového masívu zajistí tomuto radioaktivnímu odpadu bezpečnou izolaci po celou dobu, kdy by nemusel být pro životní prostředí a pro člověka bezpečný. Pokud tedy nevybudujeme hlubinné úložiště, zanecháme mimořádnou zátěž našim dětem i jejich dalším potomkům, budoucím generacím.

Vlastní výstavba hlubinného úložiště by měla začít cca v roce 2050, s jeho dokončením se počítá v roce 2065. Návrh robotických zařízení pro manipulace s radioaktivním odpadem je jedním z příspěvků k zajištění maximální bezpečnosti HÚ.

www.surao.cz