Ile jest reaktorów jądrowych oraz składowisk odpadów jądrowych na świecie?
Obecnie pracuje ponad 440 reaktorów jądrowych, które służą celom energetycznym. Do tego trzeba doliczyć ponad 100 reaktorów badawczych, reaktory przeznaczone do celów militarnych oraz reaktory napędowe (napędzające lotniskowce, łodzie podwodne czy też lodołamacze). Co ciekawe najbliższy reaktor jądrowy znajduje się w Otwocku w Instytucie Badań Jądrowych, jest typu badawczego i na cześć Marii Skłodowskiej-Curie nosi nazwę „Maria”. Oprócz tego część krajów sąsiadujących z Polską posiada reaktory energetyczne (Słowacja: 4 + 2 w budowie, Ukraina: 15, Białoruś: 1 +1 w budowie, Czechy: 6). Na ten moment na świecie budowane są reaktory jądrowe generacji 3+ (przykładowo reaktor EPR w francuskim Flamanville). Nowa generacja reaktorów zapewnia jeszcze większe bezpieczeństwo oraz wydajności energetyczne.
Opracowuje Pan technologię chemiczną, za pomocą której poprawia się bezpieczeństwo energetyki jądrowej. Na czym ona polega?
Celem badań do mojej pracy doktorskiej jest stworzenie detektorów opartych na szkłach fosforanowych, dzięki którym będzie możliwe określanie zaabsorbowanych dawek promieniowania jonizującego w materiałach. Szkła te posiadają odporność chemiczną, mechaniczną oraz są odporne na wysokie dawki promieniowania. W swojej pracy modyfikuję skład takich szkieł – między innymi dodaje do nich metale ziem rzadkich (np. terb czy dysproz). Prowadzę również prace nad optymalną formą wytwarzanych dozymetrów (kompozyty polimer-szkło, proszki czy tabletki z czystego szkła). Głównie wykorzystuję zjawisko termoluminescencji, polegające na generowaniu światła podczas podgrzewania próbek, które zostały uprzednio napromienione. Nowatorskość moich badań polega między innymi na wykorzystaniu zamiast kryształów - szkieł oraz zastosowanie ich w dozymetrii bardzo dużych dawek promieniowania, występujących w reaktorach jądrowych czy składowiskach odpadów promieniotwórczych.
Gdzie, poza wspomnianymi elektrowniami, znajduje zastosowanie ta technologia?
Duże (przemysłowe) dawki promieniowania używane są nie tylko w energetyce, ale również w przemyśle przerobu tworzyw sztucznych (sieciowanie polimerów), higienizacji przypraw, w badaniach i konserwacji zabytków, jak również podczas wytwarzania i sterylizacji materiałów biomedycznych (np. hydrożele czy implanty). We wszystkich tych przypadkach krytyczną wartością jest dawka promieniowania absorbowana przez materiał.
Czy możliwe jest bezpieczne przechowywanie odpadów jądrowych?
Tak, jak najbardziej. Możemy podzielić je na odpady nisko, średnio oraz wysoko aktywne. Odpady nisko oraz średnio aktywne składowane są powszechnie na całym świecie w specjalnie do tego zaprojektowanych i monitorowanych składowiskach. Pojemniki oraz środki bezpieczeństwa projektowane są w taki sposób, aby były w stanie zachować swoje właściwości barierowe w bardzo długim okresie czasu (ponad 300 lat). W kwestii składowisk odpadów wysokoaktywnych na ten moment ciągle trwają prace nad doborem odpowiednich miejsc składowania oraz materiałów, które pozwolą je odpowiednio zabezpieczyć. W praktyce przemysłowej odpady są zalewane w szkle fosforanowym lub borokrzemowym, a następnie umieszczane w specjalnych pojemnikach stalowych i poddawane ciągłemu chłodzeniu.
PŁ ma swój udział w pracach nad rozwojem nowych materiałów do składowisk odpadów promieniotwórczych.
W ramach projektu Gekon opracowaliśmy techniki wytwarzania siarkobetonów, w których potwierdziliśmy wysoką odporność na duże dawki promieniowania oraz odporność na wymywanie z nich izotopów promieniotwórczych. Uzyskaliśmy między innymi patent pt.: ”Sposób zabezpieczania odpadów promieniotwórczych zwłaszcza zawierających izotopy cezu, strontu, kobaltu i ich analogów aktynowców i lantanowców”.
Na jakiej aparaturze Pan prowadzi badania?
W moich pracach przede wszystkim wykorzystuje wysokoaktywne źródła promieniowania jonizującego dostępne w Międzyresortowym Instytucie Techniki Radiacyjnej. Na szczególną uwagę zasługuje liniowy akcelerator elektronów oraz komora radiacyjna posiadająca źródła kobaltowe. Te dwa źródła promieniotwórcze pozwalają mi uzyskać dawki promieniowania, które mogą wystąpić podczas pracy elektrowni jądrowej czy też podczas długiego składowania wysokoaktywnych odpadów promieniotwórczych. Wykorzystuję również komorę służącą do pracy z otwartymi źródłami promieniotwórczymi, wysokotemperaturowe piece do syntez szkła, jak również detektory półprzewodnikowe oraz scyntylacyjne do badań promieniotwórczości. Nasza uczelnia posiada wiele wysoce specjalistycznych urządzeń badawczych, a ich liczba stale się powiększa.
Jakie mity związane z energią jądrową warto rozwiać?
Niestety istnieje ich wiele. Przykładowo: materiał po napromienieniu sam staje się promieniotwórczy - jest to oczywiście niemożliwe, materiał poddany promieniowaniu jest w stu procentach bezpieczny i sam z siebie nie jest radioaktywny. Oprócz tego duża grupa ludzi nie zdaje sobie sprawy, iż wokół nas znajduje się wiele naturalnych źródeł promieniotwórczych, które istnieją w materiałach budowlanych, glebie i wodzie. Każdy z nas co roku pochłania określoną dawkę promieniowania, które pochodzi również z kosmosu. Uważam, iż jedynym wyjściem, aby prowadzić zrównoważoną dyskusję na temat energetyki jądrowej jest ciągła edukacja społeczeństwa.
Nie zapominajmy, że promieniowanie jonizujące jest nam bardzo potrzebne. Techniki radiacyjne od samego początku miały za cel poprawę oraz ratowanie zdrowia i życia. Dzisiaj nie wyobrażamy sobie badań bez zdjęć rentgenowskich, mammografii czy całej gałęzi nauki jaką jest medycyna nuklearna. Promieniowanie pozwala również na produkowanie coraz doskonalszych implantów pozwalających na lepsze życie pacjentów po urazach.
W historii nagród JM wpisze się Pan jako pierwszy doktorant najlepiej publikujący w 2020 r. Jak Pan odbiera to wyróżnienie?
To dla mnie ogromny zaszczyt. Jest mi niezmiernie miło, iż moje prace badawcze zostały docenione przez władze uczelni. Oczywiście wszystkie te publikacje nie mogłyby powstać bez wsparcia władz Wydziału Chemicznego, dyrekcji Międzyresortowego Instytutu Techniki Radiacyjnej, jak również wsparcia mojego zespołu badawczego. Do tej pory ukazało się łącznie 8 prac mojego autorstwa lub współautorstwa. Jestem wyjątkowo dumny z faktu, iż publikacje mojego autorstwa zamieszczane są w cenionych zagranicznych czasopismach naukowych takich jak „Journal of alloys and compounds” czy „Journal of hazardous materials”.
Dlaczego warto być naukowcem?
To bardzo trudne pytanie, uważam, że bycie naukowcem to zarówno zawód jak i pasja. W pracy naukowca ekscytującym jest fakt, iż każdego dnia coraz to bardziej poszerzamy granice wiedzy. Bycie naukowcem to wieczna ciekawość świata, zadawanie najprostszych pytań, „jak?”, ”dlaczego?” oraz łączenie faktów z wielu dziedzin nauki.