Vliv
těžby uranové rudy na životní prostředí
Ing. Martin NEUŽIL
Spirax-Sarco, s.r.o., Praha
1. Úvod
Výroba elektrické energie v jaderných elektrárnách (JE) je alternativou výroby
elektrické energie v tepelných (TE) a vodních elektrárnách (VE), která přispívá
k vyvážení energetického sektoru, a tím i ke stabilitě celé ekonomiky. Při výrobě
elektrické energie v JE nevznikají škodlivé emise pevných látek, oxidu siřičitého,
oxidů dusíku, atd. Velkou výhodou je skutečnost, že při výrobě elektrické energie
v JE nevznikají emise oxidu uhličitého, který přispívá k celkovému oteplování
naší planety (skleníkový efekt). Na druhé straně vznikají různé typy odpadů,
jejichž množství je sice menší než množství odpadů vznikající při výrobě elektrické
energie v TE (včetně těžby a úpravy uhlí), ale podstatnou nevýhodou je jejich
radioaktivita. Problémem se stávají vysoce radioaktivní kazety vyhořelého paliva
z jaderných reaktorů a odpady, které vznikají při těžbě a následném zpracování
uranové rudy. Vlastní těžba a následné zpracování uranové rudy poškozují životní
prostření. Velmi záleží na použité technologii těžby a technologickém postupu
při zpracování uranové rudy. Pro těžbu uranové rudy se používají tři základní
metody: hlubinná těžba, povrchová těžba a chemická těžba uranové rudy. Ve světě
je nejvíce rozšířená hlubinná těžba uranové rudy. V České republice se používala
zejména hlubinná těžba a chemická těžba uranové rudy. V současné době, kdy na
světovém trhu je přebytek levného uranu (uran z jaderných hlavic zbraní hromadného
ničení), je těžba uranové rudy v České republice utlumována (zejména chemická
těžba) a uran je dovážen.
2. Vliv hlubinné
těžby uranové rudy na životní prostředí
Poškození životního prostředí se velmi podobá poškození, které nastává při hlubinné
těžbě uhlí. Při těžbě vzniká zábor půdy, který negativně poznamenává celkový
ráz krajiny a snižuje možnost využívání krajiny, např. pro rekreační účely.
Při budování dolu dochází k narušení lesních porostů, neboť ložiska uranové
rudy se často nacházejí v zalesněných oblastech. Narušení lesních porostů, které
tvoří významný stabilizační prvek daného ekosystému, se projeví na celkové rovnováze
ekosystému. Vykácením části souvislého lesního porostu je snížena odolnost lesního
porostu proti účinkům povětrnostních vlivů (vítr, sněhové kalamity, atd.) a
následnému přemnožení různých škůdců (kůrovec a pod.). Kořenový systém lesa
též zadržuje vláhu, a proto při jeho narušení dochází k ovlivnění hydrogeologických
poměrů v dané oblasti. Odlesněná plocha je náchylnější k větrné a vodní erozi
půdy. Hluk a vibrace, které doprovázejí těžbu uranové rudy, plaší zvěř v širokém
okolí, zejména pokud je důl umístěn v zalesněné oblasti. Silným zdrojem hluku
a vibrací je mletí, drcení a skládkování vytěžené hlušiny a nákladní automobilová
doprava. Mletí a drcení vytěžené hlušiny obvykle provázejí silné emise radioaktivního
prachu, které též vznikají u všech přesypů pásových dopravníků (doprava hlušiny
na haldy). Zábor půdy též z namená překážky volnému pohybu živočichů a zabraňuje
využití půdy pro lesní či zemědělskou produkci, která tak přichází o nemalé
zisky (opportunity costs).
V ojedinělých případech může docházet k propadání poddolovaných oblastí, když
sloje uranové rudy nejsou v geologicky stabilních oblastech. Propadání poddolovaných
území způsobuje další problémy spojené s udržováním liniových staveb, využíváním
zemědělské půdy, vytvářením nových říčních koryt (viz řeka Ploučnice - Stráž
pod Ralskem), atd. Výše uvedené problémy způsobují vnější společenské náklady.
Hlavním problémem hlubinné těžby uranu je produkce pevných, kapalných a plynných
radioaktivních odpadů. Pevné radioaktivní odpady jsou tvořeny hlušinou, která
vzniká při ražbě podzemních šachet a štol. V minulosti nevznikaly při těžbě
uranové rudy haldy důlních odpadů, neboť veškeré pevné odpady byly použity při
výstavbě "výdřevy" (Příbram). S nástupem moderních těžních technologií došlo
k jemnému drcení hlušiny, kterou nebylo možno použít na "výdřevu", a proto začaly
vznikat haldy důlních odpadů. Hlušina obvykle bývá slabě radioaktivní, ale nemusí
být radioaktivní (různé prokopy). Haldy zabírají velkou plochu a nepříznivě
působí na krajinu.Haldy důlních odpadů ovlivňují místní klimatické podmínky,
neboť mají vliv na proudění vzduchu v dané oblasti (vítr). Navíc chybějící vegetační
kryt způsobuje rychlé ohřátí povrchu haldy vlivem sluneční radiace, což způsobuje
vznik stoupavých vzdušných proudů, které mají také vliv na místní klimatické
podmínky. Nezpevněný povrch haldy je zdrojem emisí radioaktivního prachu a radonu.
V případě intenzivnějších dešťů dochází k vodní erozi a radioaktivní bahno je
zanášeno do okolí, kde způsobuje znečištění a kontaminaci nejen půdy, ale i
povrchových a podzemních vod. Kontaminovaná půda a povrchová či podzemní voda
může způsobit kontaminaci potravního řetězce. Haldy vytěžené hlušiny způsobují
značné tlaky na podloží, které mohou negativně ovlivnit stávající geologické
a hydrogeologické podmínky. Výše uvedená rizika lze snížit tříděním hlušiny.
Hlušinu, která není radioaktivní, lze použít při stavbě silnic, dálnic, železničních
náspů apod. Tím se výrazně sníží množství hlušiny, kterou je nutné skladovat
na haldách. K omezení radioaktivních emisí, větrné a vodní eroze je vhodné haldy
pokrýt vrstvou zeminy a vytvořit přirozený vegetační kryt (např. zatravněním).
Slabě radioaktivní hlušina může být použita při stavbě sypaných hrází mokrého
složiště kapalných odpadů, které vznikají v procesu předúpravy a úpravy uranové
rudy. V žádném případě nesmí být radioaktivní štěrk či písek použit při výstavbě
obytných budov, jak se to v minulosti občas stávalo (Jáchymov). V každém případě
se nedoporučuje budovat haldy radioaktivní hlušiny v blízkosti vodotečí. Ideálním
řešením, při kterém téměř nevznikají haldy důlních odpadů, je doprava vytěžené
hlušiny zpět do vytěžených částí hlubinného dolu, čímž se podstatně omezí riziko
případného propadání poddolovaných oblastí. Výše uvedené řešení vyžaduje dobrou
organizaci těžních prací.
Kapalné radioaktivní odpady jsou tvořeny především kontaminovanou podzemní vodou,
neboť při hlubinné těžbě uranové rudy je nutné čerpáním snížit hladinu podzemní
vody. To je citelný zásah do hydrogeologických poměrů v dané lokalitě, který
způsobuje pokles hladiny podzemní vody v širokém okolí. Výsledkem jsou problémy
se zásobováním pitnou vodou, neboť dochází k vysychání studní a je nutné budovat
soustavy pro zásobování pitnou vodou, které způsobují vnější společenské náklady.
Odčerpávaná důlní voda je radioaktivní a musí být před vypuštěním do vodoteče
filtrována. Bazény s radioaktivní důlní vodou mohou způsobit kontaminaci povrchových
vod při protržení hráze, např. vlivem intenzívních dešťů či zemětřesení apod.
Radioaktivní důlní voda nemusí být vždy filtrována, může být např. použita pr
o léčebné účely (viz Jáchymov). Při vytěžení ložiska uranové rudy je nutné stále
odčerpávat důlní vodu, jinak dojde k vyrovnání hladin podzemní vody a zaplavení
hlubinného dolu. Výsledkem je kontaminace podzemních vod uranovou rudou s nízkým
obsahem uranu, jejíž těžba je ekonomicky neefektivní.
Plynné radioaktivní odpady jsou tvořeny zejména emisemi radonu a radioaktivního
prachu, které vytváří soustava důlního větrání. Plynné radioaktivní emise znečišťují
široké okolí. Ventilátory vhání do podzemí neznečištěný okolní vzduch (těžní
věž) a kontaminovaný vzduch je odsáván z podzemních prostor hlubinného dolu
a vyfukován do okolí (výdušná věž). To je nezbytné pro odvedení značného množství
radioaktivního prachu, který vzniká v procesu těžby uranové rudy a který jinak
způsobuje rakovinu plic horníků. Velké ventilátory způsobují značný hluk, který
má negativní účinky na okolí. Dříve se používalo pouze přirozené větrání podzemních
prostor dolu, které bylo charakteristické množstvím větracích šachet. Tyto šachty
starých vytěžených dolů jsou sice zaslepeny, ale ne plynotěsně. A tak dochází
k nežádoucím emisím radonu spárami ve zdivu (Jáchymov). Dalším nebezpečím je
možnost propadání časem poškozeného zdiva, což způsobuje nečekané problémy při
obdělávání lesů a zemědělských ploch, kdy dochází k propadnutí zeminy pod koly
traktoru nebo jiného stroje.
Povrchová těžba uranové rudy se volí v takovém případě, pokud sloje uranové
rudy jsou uloženy v malé hloubce pod povrchem. Výhodou je vyšší efektivita těžby
než při hlubinné těžbě. Při povrchové těžbě dochází k poškozování životního
prostředí obdobným způsobem jako při hlubinné těžbě. Hlavním problémem je velkoplošná
devastace krajiny a narušení ekosystému způsobené plochou dolu a výsypkami.
3. Vliv chemické těžby uranové rudy na životní prostředí
Podstatou chemické těžby uranové rudy je podzemní louhování uranové rudy. Při
podzemním louhováním uranové rudy se používá dvou typů vrtů. Jedny vrty slouží
k vhánění chemikálií, které jsou potřebné k chemickému louhování, druhé vrty
slouží k odčerpání produktů louhování (zejména soli UO2). Produkty podzemního
louhování jsou separovány a čištěny v závodě na zpracování uranové rudy. Výhodou
chemické těžby uranové rudy je menší zabraná plocha, velmi malé množství vytěžené
hlušiny (pouze odpad z vrtů) a hlavně v podzemí odpadá náročná a zdraví nebezpečná
činnost horníků. Na druhé straně při použití chemické těžby uranové rudy se
používají velmi agresívní a nebezpečné chemikálie (vysoce koncentrovaná (96
%) kyselina sírová, kyselina dusičná, amoniak, fluorovodík, atd.). Vliv chemické
těžby uranové rudy na životní prostředí je schematicky znázorněn na obr. 3.
Největším problémem při chemické těžbě uranové rudy je rozsáhlá kontaminace
podzemních prostor, která vede k rozsáhlému znečištění podzemních a následně
i povrchových vod. Výsledkem jsou problémy při zásobování obcí a měst pitnou
vodou. Tyto problémy se obvykle řeší budováním systému zásobování pitnou vodou
z povrchového zdroje, který leží daleko od oblasti těžby. Vybudování systému
zásobování pitnou vodou stojí nemalé investiční prostředky (vnější náklady).
Při podzemním louhování uranové rudy dochází také ke značnému ovlivnění geologických
a hydrogeologických poměrů.
Velmi nebezpečné životnímu prostředí jsou i odpady vznikající v závodě na zpracování
uranové rudy. Odpady jsou často skladovány na mokrém složišti (odkališti). Plocha
odkaliště zabírá značnou plochu, která by jinak mohla být využita pro zemědělskou
produkci. Hlavním problémem odkaliště je riziko kontaminace půdy a podzemních
vod. Rozsáhlá vodní plocha odkaliště je zdrojem slabě radioaktivního záření
a nebezpečných výparů, které ohrožují široké okolí. Navíc hrozí riziko protržení
sypaných hrází při případných intenzivních deštích nebo jiných živelných katastrofách
(zemětřesení, povodně, atd.). Po protržení hráze by došlo k velkoplošné kontaminaci
půdy, povrchových a podzemních vod. Riziko kontaminace půdy a podzemních vod
lze snížit situováním odkaliště v oblastech s nepropustným podložím či vodotěsnými
izolacemi dna odkaliště (plastové fólie, jílová vrstva, apod.), což ovšem zvyšuje
náklady na vybudování odkaliště. V každém případě v okolí odkaliště a místa
chemické těžby by měly být vybudovány kontrolní vrty monitorující případné znečištění
podzemních vod.
Samotný závod na zpracování uranové rudy je zdrojem hluku a nebezpečných emisí.
V areálu závodu je skladováno velké množství velmi nebezpečných a agresivních
chemikálií, které mohou při živelných katastrofách (povodně, zemětřesení, atd.)
způsobit rozsáhlé znečištění všech složek životního prostředí. Při zpracování
uranové rudy je potřeba velké množství elektrické energie a tepla, a proto součástí
závodu na zpracování uranové rudy je obvykle teplárna, která způsobuje další
znečištění životního prostředí. Obecně lze říci, že při chemické těžbě uranové
rudy dochází k velké koncentraci technologií, které velmi silně ohrožují životní
prostředí. Dochází tak k silné degradaci často velmi čisté a průmyslem nedotčené
krajiny, která je oblíbenou rekreační oblastí s mnoha historickými objekty (Máchovo
jezero, Bezděz, Ralsko, atd.). V současné době se od chemické těžby uranu, která
je značně ekonomicky efektivní, ustupuje nejen v České republice, ale i v zahraničí.
4. Vliv zpracování uranové rudy na životní prostředí
Závod na zpracování uranové rudy bývá umísťován v blízkosti hlubinných (povrchových)
dolů uranové rudy (nízké transportní náklady) a znásobuje tak negativní účinky
hlubinné těžby uranové rudy. Negativní vliv závodu na zpracování uranové rudy
na životní prostředí je velmi podobný závodu na chemické zpracování uranové
rudy a je schematicky zachycen na obr. 4. Vytěžená uranová ruda je v areálu
hlubinného dolu drcena a předupravována. Další úpravy a zpracování uranové rudy
až do výsledného poloproduktu (uranový koncentrát - žlutý koláč) jsou prováděny
v závodu na zpracování uranové rudy. Samotný závod je zdrojem hluku a nebezpečných
emisí. Hlavním problémem však zůstává produkce mírně radioaktivních odpadů.
Odpady jsou skladovány v mokrém složišti (odkališti), které je značnou hrozbou
pro životní prostředí. Obvykle jsou používána střídavě dvě odkaliště. Jedno
se používá pro ukládání odpadů, druhé (už naplněné odpady) slouží k zpětnému
získávání zbytků uranové rudy z uloženého odpadu. Okaliště zabírají značnou
plochu a jsou zdrojem ionizujícího záření a nebezpečných emisí. Dále mohou způsobit
znečištění a kontaminaci půdy a podzemní případně povrchové vody stejným způsobem
jako v případě odkališť u chemické těžby uranové rudy. Pokud je kapacita jednoho
odkaliště vyčerpána a odkaliště je vyschlé, další odkaliště se obvykle buduje
na ploše starého odkaliště vybudováním nových sypaných hrází. Při tom nedochází
k záboru další půdy, ale na druhou stranu se silně zvyšuje tlak na podloží a
riziko protržení sypané hráze v případě v živelných katastrof. Navíc sypané
hráze (vytěžená hlušina - štěrk) nemají vegetační kryt a dochází tak ke stejnému
nežádoucímu ovlivnění místního klimatu jako v případě hald vytěžené hlušiny
(změna proudění vzduchu). U starých odkališť je nutné zabezpečit, aby nedocházelo
vlivem větru k emisím radioaktivního prachu (zavlažování, zatravnění, apod.).
5. Závěr
Z výše uvedeného je zřejmé, že těžba a následné zpracování uranové rudy podstatně
snižují výhody výroby elektrické energie v jaderných elektrárnách. Článek obsahuje
pouze výčet nejdůležitějších negativních vlivů na životní prostředí, které jsou
spojeny se začátkem palivového cyklu jaderných elektráren. Jsou zde naznačeny
postupy, jak snížit či podstatně omezit negativní dopady těžby a následného
zpracování uranové rudy na životní prostředí. Do celkových nákladů na těžbu
a zpracování uranové rudy je nutné hned od prvních ekonomických úvah a studií
zahrnout náklady spojené s útlumem a likvidací těžby a náklady na rekultivaci
těžbou poničených oblastí. Dále je nutné při rozhodování o ekonomické efektivitě
těžby neopomenout vnější (externí) společenské náklady, které mohou podstatně
snížit eko nomickou výnosnost těžby. Na závěr je nutné zdůraznit, že pouze šetření
elektrickou energií nemá žádné negativní účinky na životní prostředí, a proto
šetření energiemi musí být podpořeno vhodnou legislativou a finančními výhodami.
Použitá literatura:
[1] Hally, J., Beneš, P., Kolaříková, J.: Ionizující záření, ČEÚ, Praha 1993.
[2] Neužil, M.: Analysis of the Environmental Impact of Power Generation Technologies,
Glasgow Caledonian University 1994, másterská práce.
[3] Neužil, M.: Analysis of the Environmental Impact of Power Generation Technologies
in the Czech Republic, Glasgow Caledonian University 1994, másterská práce.
[4] Neužil, M.: Economic Analysis of the Environmental Impact of Power Generation
Technologies in the Czech Republic, Glasgow Caledonian University 1995, másterská
práce.
[5] Neužil, M.: Analysis of the Environmental Legislation in the Czech Republic,
Glasgow Caledonian University 1995, másterská práce.