Nuklearni otpad je radioaktivni otpad proizveden u nuklearnim reaktorima ili koji je ostao od istraživačkih projekata, medicinske upotrebe i proizvodnje nuklearnog oružja. Metode razvrstavanja mogu se donekle razlikovati od zemlje do zemlje, ali dvije kategorije — visokoradionski otpad (HLW) i otpad niske razine (LLW) — općenito su priznate, na temelju radioaktivnosti, izvora i poluraspada. Ovi materijali su potencijalno opasni jer emitiraju ionizirajuće zračenje, koje može oštetiti ili ubiti stanice, proizvesti mutacije i urođene defekte te uzrokovati rak. Stupanj rizika ovisi o razini i vrsti radioaktivnosti, pri čemu su neki materijali vrlo opasni u sirovom obliku, a drugi u većini slučajeva predstavljaju malu prijetnju. Sigurno odlaganje nuklearnog otpada je kontinuirano i kontroverzno pitanje.
Vrste i izvori
Visokoaktivni otpad sastoji se uglavnom od istrošenih gorivih šipki iz nuklearnih reaktora. Te se elektrane oslanjaju na nuklearnu fisiju za stvaranje topline, a gorivo se pravi u šipke koje se mogu pomicati u jezgru reaktora i iz nje kako bi se kontrolirao proces. Nakon nekog vremena, brzina fisije u štapu će se smanjiti do točke u kojoj više nije učinkovita, a štap će biti uklonjen. Uklonjene šipke poznate su kao šipke za istrošeno gorivo i vrlo su radioaktivne, sadrže brojne fisijske proizvode – radioaktivne elemente nastale procesom fisije. Ti se elementi raspadaju različitom brzinom, a tijekom vremena, štapovi postaju manje radioaktivni, ali će ostati potencijalno opasni još mnogo tisuća godina.
Niskoaktivni otpad u SAD-u uključuje u biti sve što ne spada u kategoriju visokoaktivnog otpada. Dolazi iz raznih izvora. Sastoji se od materijala koji su došli u dodir s radioaktivnim tvarima ili koji su sami postali radioaktivni uslijed izlaganja nekim oblicima zračenja, kao i od malih količina radioizotopa iz istraživačkih ustanova i bolnica. Primjeri su dijelovi zaštitne odjeće koju nosi osoblje koje radi s radioaktivnim materijalima, te šprice i igle koje se koriste za ubrizgavanje radioizotopa u medicinske svrhe. Obično ostaje potencijalno opasan između nekoliko desetaka i nekoliko stotina godina.
Neke zemlje imaju srednju kategoriju otpada. To nije priznato u SAD-u, ali se koristi u Europi, a uključuje odbačene dijelove nuklearnih reaktora koji su došli u dodir s nuklearnim gorivom, te materijale koji nastaju razgradnjom reaktora. Druga kategorija je “mlinska jalovina”, koja je ostaci od vađenja urana iz njegove rude. Oni su samo malo radioaktivni i obično se smatra da predstavljaju više kemijsku nego radiološka opasnost, jer često sadrže otrovne teške metale.
Odstranjivanje
Visokoradionski otpad općenito se skladišti na licu mjesta u nuklearnim elektranama sve dok ne postane dostupno odgovarajuće mjesto za odlaganje. Tijekom ovog početnog razdoblja skladištenja drži se ispod najmanje 20 stopa (6 metara) vode, koja apsorbira zračenje. Omiljena opcija za dugotrajno odlaganje je duboko pod zemljom, s radioaktivnim materijalom u staklu i pažljivo praćenim. Pronalaženje prikladnog odlagališta je, međutim, problematično, jer planovi za skladištenje visoko radioaktivnog otpada na bilo kojem mjestu nailaze na žestoko protivljenje. Istrošeno gorivo se također može skladištiti iznad zemlje u velikim metalnim i betonskim spremnicima.
Druga mogućnost za istrošeno gorivo je ponovna obrada. Nakon što je snop nuklearnog goriva uklonjen iz reaktora, on još uvijek sadrži većinu svog izvornog urana, ali pomiješan s visoko radioaktivnim fisijskim produktima. Ovaj radioaktivni koktel može se odvojiti kroz proces koji se zove nuklearna reprocesura, koji razvrstava elemente u istrošenom gorivu i omogućuje da se korisno gorivo povrati i ponovno iskoristi. Ovaj proces još uvijek ostavlja za sobom dio visokoradioaktivnog otpada koji je potrebno zbrinuti, ali je količina znatno manja. Od 2013. ponovna obrada se ne prakticira u SAD-u, ali se provodi u Velikoj Britaniji i Francuskoj.
Niskoaktivni otpad skladišti se u posebnim spremnicima koji, prema potrebi, imaju stupanj zaštite koji odgovara razini i vrsti radioaktivnosti. Tvari koje emitiraju alfa zračenje ne zahtijevaju zaštitu, jer su opasne samo ako se progutaju ili udahnu. Međutim, gama zračenje i emiteri neutrona zahtijevaju značajnu zaštitu. Kao i kod visokoaktivnog otpada, materijali su zakopani pod zemljom, ali obično relativno blizu površine.
Rizik koji predstavlja nuklearni otpad
Nuklearni otpad potencijalno je opasan jer emitira vrste zračenja koje imaju dovoljno energije da ioniziraju atome, što znači da atomi postaju električni nabijeni zbog, na primjer, uklanjanja elektrona. U ljudskom tijelu ovi nabijeni atomi mogu komunicirati s drugim atomima, uzrokujući kemijske promjene u stanicama i DNK. Visoke razine ionizirajućeg zračenja ubijaju stanice i mogu uzrokovati trenutne po život opasne učinke, dok niže razine mogu uzrokovati genetska oštećenja i rak. Međutim, da se stvari stave u perspektivu, nuklearni otpad nije nužno opasniji od kemijskih otrova, koji se proizvode u mnogo većim količinama. Procjenjuje se da je izloženost javnosti uzročnicima raka iz termoelektrana na ugljen mnogo veća nego iz nuklearnog otpada, zbog kemikalija i prirodnih radioaktivnih elemenata koji se ispuštaju u atmosferu izgaranjem ugljena.