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.