V Hanfordu, na severozápadě USA ve státě Washington, je v podzemních nádržích uskladněno více než 200.000 m3 radioaktivního odpadu, který je vedlejším produktem výroby plutonia během II. světové a následně studené války. Tento odpad je uskladněn ve 177 stárnoucích podzemních tancích, z nichž více jak 60 už má problémy s průsaky, které vedou ke kontaminaci podzemí a ohrožují řeku Columbia, druhou největší řeku pacifického pobřeží Severní Ameriky.
Za účelem zpracování a stabilizace radioaktivního odpadu se nyní v Hanfordu staví vitrifikační továrna (Waste Treatment Plant – WTP). V té se, zjednodušeně řečeno, radioaktivní odpad smísí s látkami tvořícími sklo, roztaví se při 1150° C v elektrické peci a vzniklé sklo se nalije do ocelových kontejnerů, kde sklo zchladne a ztuhne. Ve formě skla je pak radioaktivní odpad stabilní a odolný vůči svému okolí, a po jeho uskladnění v podzemním úložišti tak bude po další stovky až tisíce let docházet pouze k bezpečnému vyzařování a poklesu radiace.
Ačkoliv je vitrifikace radioaktivních odpadů už odzkoušená a v podstatě zvládnutá technologie, ještě nikdy nebyla použita v takovém rozsahu a na tak komplexní odpad, jaký je skladován v Hanfordu. Vitrifikační továrna je tak obrovským inženýrským oříškem, a jedním z celosvětově nejnáročnějších asanačních projektů. Jen továrna na předzpracování a separaci odpadů na nízko a vysoce radioaktivní odpad má půdorys 165 x 65 metrů, a je 12 podlaží vysoká.
V rámci této mezinárodní spolupráce se v naší laboratoři zabýváme vývojem modelu pro tavení odpadního kmene (směs jaderného odpadu s látkami tvořícími sklo) v tavicí peci. Pomocí našeho modelu bude možné spočítat rychlost tavení, a vlastně vůbec optimalizovat celý tavicí proces.
Vybrané publikace
Pokorný R., Hilliard Z., Dixon D., Schweiger M., Guillen D., Kruger A., Hrma P. (2015). One-Dimensional Cold Cap Model for Melters with Bubblers. Journal of the American Ceramic Society, 98, 3112-3118.
Lee, S., VanderVeer, B. J., Hrma, P., Hilliard, Z. J., Heilman-Moore, J. S., Bonham, C. C., Pokorny, R., Dixon, D. R., Schweiger, M. J. and Kruger, A. A. (2017). Effects of Heating Rate, Quartz Particle Size, Viscosity, and Form of Glass Additives on High-Level Waste Melter Feed Volume Expansion. Jornal of the American Ceramic Society. doi:10.1111/jace.1462
