Tuumaenergeetikas jäätmeid tekib miljoneid kordi vähem kui fossiilenergeetikas.

Mitte kõik, mis tuumajaamas elektri tootmisest üle jääb, pole tuumajäätmed. Materjalid nagu uraan, plutoonium, toorium või muud radioaktiivsed ained, mida kavatsetakse kasutada või mida on võimalik kasutada energia tootmiseks, loetakse „tuumamaterjalideks“. Tuumamaterjaliks, mitte radioaktiivseteks jäätmeteks, loetakse tavaliselt ka kasutatud tuumkütus, mida ei ole veel viidud lõppladestusjaama. Põhjus sellele on lihtne – kasutatud tuumkütusest on võimalik peale selle ümber töötlemist uuesti elektrit toota.

Tuumajäätmed

Jäätmed on tööstusliku tootmise juurde kuuluv nähtus, millega tuleb tegeleda sõltumata kasutatud materjalidest või protsessi iseloomust. Eriti oluline on hinnata ning minimeerida jäätmete mõju elusolendite tervisele ning looduskeskkonnale. Radioaktiivsed ehk tuumajäätmed tekivad muu hulgas nii tuumareaktorites elektri ja meditsiiniliste isotoopide tootmisel, haiglates kui ka uurimisasutustes.

Tuumaenergeetika on üks vähestest tööstusharudest, mis on seadnud iseendale kohustuseks tegeleda kõigi tekkivate jäätmetega ja seda terve elutsükli ulatuses. Piinliku täpsusega jälgitakse, dokumenteeritakse ning tegeletakse jäätmevoogudega uraani kaevandamisest, energia tootmise ja tekkinud jääkainete lõppladestamiseni välja.

Tänu sellisele rangele lähenemisele on suuremahulisi radioaktiivsete ainete lekkeid praktiliselt välditud ning hoolimata sellest on tuumaenergia hind püsinud konkurentsivõimeline.

Tuumkütuse energiatihedus võrreldes teiste kütuseliikidega on väga suur. Näiteks sisaldab üks kilogramm uraani miljoneid kordi enam energiat kui sama hulk fossiilset kütust. Just seetõttu on tuumaenergeetikas tekkivate jäätmete koguhulk võrreldes muude tööstuslike tegevustega suhteliselt väike.

Millest koosneb kasutatud tuumkütus?

Enamikus reaktorites kasutatakse kütusena uraandioksiidi, mille aktiivsus on väga madal ja erikäitlemist ei vaja (kiirgustase ühe meetri kaugusel värske uraanoksiidi tünnist on ligikaudu pool sellest, mida põhjustab kosmiline kiirgus tavalisel lennureisil). Reaktoris toimub energia tootmine tuumareaktsioonide abil uraani „põletades“, mille tulemusena muudetakse osa uraanist aga uuteks elementideks. Tänapäevastest reaktoritest pärinev kasutatud tuumkütus sisaldab umbes 94% uraani, 5% lõhustumissaaduseid ja 1% plutooniumi.

Uraan on sisuliselt mitteradioaktiivne ning seda on võimalik uuesti kütusena kasutada.

Plutoonium on väga heade omadustega reaktorikütus, millest enamus kasutatakse selle tekkimisel reaktoris koheselt uraani kõrval energia tootmiseks ära. Tavalises vesijahutusega reaktoris toodetakse umbes 30% energiast just plutooniumi lagunemisel. Reaktorist eemaldatud kütusesse alles jäänud plutoonium on võimalik eraldada ja kasutada uue tuumkütusena nagu teeb näiteks Prantsusmaa, tuumarelvades (tavareaktoris toodetud plutoonium relvamaterjaliks siiski ei sobi) või lõppladestada vastavates hoidlates, kuna tegemist on pika elueaga ent samas hõlpsasti varjestatava radioaktiivse materjaliga.

Seega pärineb lõviosa tuumajäätmete radioaktiivsusest nn. laguproduktidest, millest paljud on kas mitteradioaktiivsed või väga lühikese lagunemisajaga. Radioaktiivse lagunemise käigus tekib ka jääksoojust (ingl k decay heat), mistõttu hoiustatakse kasutatud kütust reaktori lähedal asuvates basseinides esimesed paarkümmend aastat, mille vältel väheneb nende aktiivsus tuhandeid kordi. Jääksoojus langeb 7%-ni täisvõimsusest juba reaktori seiskamise hetkel ning on esimese nädala järel juba 0.2%. Pärast vaheladustamist on võimalik osa, mis enam kiirgusohtu ei põhjusta, kasutatud tuumkütusest eraldada ning käidelda kui tavajäätmeid. Aeglasema lagunemisega, kuid suhteliselt madala radioaktiivsusega elemendid nagu jood-129 ja tehneetsium-99 (kokku umbes 7% kõikidest laguproduktidest) tuleb kas reaktorites ümber töödelda või ohutult spetsiaalsetes salvedes hoiustada.

Pika elueaga jäätmed ja nendest vabanemine

Plutooniumi ja pika elueaga laguproduktide kõrval sisaldab kasutatud tuumkütus väga vähestes kogustes ka muid pika elueaga radioaktiivseid elemente nagu neptuunium, ameriitsium ja küürium. Ühest küljest on need kasulikud näiteks suitsudetektorites ja tomograafias, kuid teisalt tuleb neidki pikka aega kontrollitud keskkonnas hoida – just see on põhjus, miks rõhutatakse vajadust sadu tuhandeid aastaid tuumajäätmetega tegelemiseks.

Järeltulevate põlvkondade koorma vähendamiseks on võimalik neid materjale kasutada neljanda põlvkonna kiirete neutronitega reaktorite kütuse koostis. Nii on tuumkütuse kasutamine ühe hoobiga tõhusam ja jätkusuutlikum.

Alles jääb vaid väike hulk suhteliselt madala aktiivsusega jäätmeid, mis konserveeritakse tahkel kujul lekketihedates konteinerites, mis omakorda paigutatakse vähemalt poole kilomeetri sügavusele stabiilsese maapõue. Euroopas on sellised lõppladestusjaamad planeerimis- või ehitusjärgus kõigis tuumaenergiat kasutavates riikides (meile lähimad asuvad Soomes ja Rootsis).

Rahvusvaheliste ja regionaalsete lõppladestusjaamade ning kütuse liisimise (kütuse tarnija võtab kasutatud kütuse tagasi) vormid on lõpplahendustena kaalumisel rahvusvahelistes organisatsioonides.

Jäätmete liigid ja nende hulk

Eelkirjeldatu põhjal saab tuumaenergeetika jäätmed liigitada nende radioaktiivsuse taseme ja poolestusaja alusel madala, keskmise ja kõrge tasemega lühikese ja pika elueaga jäätmeteks. Madala ja keskmise radioaktiivsusega jäätmeid tekib pea igas tuumkütusetsükli osas ning nad moodustavad 97% kõigist tuumajäätmetest.

Madala ja keskmise tasemega jäätmeid võib ohutult ladestada maapinna lähedastes hoidlates. Kõrge radioaktiivsusega jäätmete, mis tekivad tuumareaktoris energiatootmise ning kasutatud kütuse ümbertöötlemise käigus, hulk on väike. Seda isegi juhul kui nende sekka arvata kasutatud tuumkütus, mille kogu energiasisaldusest ainult väike osa on ära kasutatud ja mida mitmetes riikides (nt Prantsusmaa) pidevalt värskeks kütuseks ümber töödeldakse.

Näiteks toodavad 450 reaktorit maailmas 11 % elektrivajadusest ning umbes 34 000 kuupmeetrit kõrgradioaktiivseid jäätmeid aastas. Alates 1950-ndatest, mil elektri tootmine tuumaenergiast alguse sai, on maailmas tekkinud kasutatud tuumkütuse hulk võrreldav ühele jalgpalliväljakule mahtuva 12-14 meetri kõrguse hunnikuga. Võrdluseks, põlevkivist elektri tootmisel tekib Eestis iga aasta 5-8 miljonit tonni tuhka ja poolkoksi.

Tuumajäätmed kaovad ise

Kokkuvõtteks tekib tuumaenergeetikas jäätmeid terve tuumkütusetsükli ulatuses, kuid võrreldes teiste suuremahuliste tööstusharudega on nende hulk väike. Tuumajäätmed on küll radioaktiivsed, kuid selle radioaktiivsuse tase ajas väheneb ning saavutab lõpuks loodusliku taseme. Alles jäävad stabiilsed ja potentsiaalselt muudes valdkondades kasulikud materjalid. Väike hulk pika eluea ent madala aktiivsusega jäätmeid on võimalik ohutult sügaval stabiilses maapõues hoiustada.

---

Iga materjalikilo on tuumaenergeetikas arvel alates kaevandamisest kuni ümbertöötlemise või lõppladustamiseni.

Mis on tuumkütus?

Tuumajaamade kütuseks on tavaliselt uraan, täpsemalt uraandioksiidist pressitud pelletid.

Vaheladustus

Kasutatud tuumkütus peab esmalt mõnda aega vaheetappides “jahtuma”, enne kui seda saab ohutult sügavale maa alla lõppladustada.

Lõppladustus

Soomes ja Rootsis on juba rajamisel lõppladustusjaamad, kus kasutatud tuumkütus viiakse sügavale maa alla, kus see keskkonnale mingit ohtu ei kujuta ja eluslooduse või põhjaveega vähemalt miljoni aasta jooksul kokku ei puutugi.

---