Radioaktivt avfall

Av spesiell bekymring i nuclear waste management er to long-lived fisjon produkter, Tc-99 (half-life 220,000 år) og jeg-129 (half-life 15.7 millioner år), som dominerer brukt brensel radioaktivitet etter et par tusen år. De mest plagsomme transuranic elementer i brukt brensel er Np-237 (half-life to millioner år) og Pu-239 (half-life 24,000 år)., Kjernefysisk avfall krever avansert behandling og ledelse for å lykkes med å isolere det fra samspill med biosfæren. Vanligvis er dette nødvendiggjør behandling, etterfulgt av en langsiktig forvaltningsstrategi som involverer lagring, avhending eller transformasjon av avfallet inn i en ikke-giftig form. Regjeringer rundt om i verden vurderer en rekke avfallshåndtering og deponering valg, selv om det har vært mindre framgang mot langsiktige waste management løsninger.,

I den andre halvdel av det 20. århundre, flere metoder for disponering av radioaktivt avfall ble undersøkt av kjernefysiske nasjoner, som er :

• «Lang-sikt over bakken lagring», ikke er implementert.,
• «Disposisjon i verdensrommet» (for eksempel inne i Solen), ikke er gjennomført—det som ville være aktuelle for dyrt.
• «Dype borehullet disposisjon», ikke er implementert.
• «Rock smelte», ikke er implementert.
• «Disposisjon i subduksjonssoner», ikke er implementert.
• Ocean disposisjon, av SOVJETUNIONEN, Storbritannia, Sveits, Usa, Belgia, Frankrike, Nederland, Japan, Sverige, Russland, Tyskland, Italia og Sør-Korea (1954-93). Dette er ikke lenger tillatt etter internasjonale avtaler.,
• «Sub-havbunnen disposisjon», ikke er gjennomført, ikke er tillatt etter internasjonale avtaler.
• «Disposisjon i ice sheets», avviste i Antarktis-Traktaten
• «Direct injection», av SOVJET og USA.
• Kjernefysiske transmutation, ved hjelp av laser for å føre beta forfall til å konvertere den ustabile atomer til de med kortere halveringstid.

I Usa, waste management policy helt brøt ned med avslutningen av arbeidet på ufullstendig Yucca Mountain i Depotet. I dag er det 70 kjernekraftverk områder der det brukte brenselet blir lagret., En Blue Ribbon-Kommisjonen ble oppnevnt av President Obama for å se på fremtidige muligheter for denne og fremtidige avfall. En dyp geologisk depotet synes å være begunstiget. 2018 nobelprisen i Fysikk-vinneren Gérard Mourou har foreslått å bruke Chirped puls forsterkning for å generere høy-energi og lav-varighet laser pulser å omdanne svært radioaktivt materiale (som finnes i en target) for å redusere sin half-life, fra tusenvis av år for å kun et par minutter.,

Første treatmentEdit

VitrificationEdit

langtidslagring av radioaktivt avfall krever stabilisering av avfall i en form som vil verken reagerer heller ikke brytes ned for lengre perioder. Det er en teori om at en måte å gjøre dette på kan være gjennom vitrification. Tiden på Sellafield high-nivå avfall (PUREX første syklus raffinate) er blandet med sukker og deretter også brent. Calcination innebærer passerer avfallet gjennom en oppvarmet, roterende rør., Formålene med calcination er å fordampe vann fra avfall, og de-nitrat den fisjon produkter for å hjelpe stabilitet av glass produsert.

‘calcine’ generert mates kontinuerlig inn en induksjon oppvarmet ovn med fragmentert glass. Den resulterende glass er et nytt stoff som avfall produkter er limt inn i glasset matrix når den stivner. Som en smelte, dette produktet er helt i rustfritt stål sylindriske beholdere («sylinder») i en batch prosess. Når avkjølt, væske stivner («vitrifies») i glasset., Etter å ha blitt dannet, glasset er svært motstandsdyktig mot vann.

Etter at du har fylt en sylinder, et segl er sveiset på topplokket. Sylinderen er vasket. Etter å ha blitt undersøkt for ytre kontaminasjon, stål sylinder er lagret, vanligvis i en underjordisk depotet. I denne formen avfall produkter er forventet å være immobilisert i tusenvis av år.

glasset inne i en sylinder er vanligvis en svart glanset stoff. Alt dette arbeidet (i Storbritannia) er gjort ved hjelp av varme celle-systemer., Sukker er lagt til styre ruthenium kjemi og å stoppe dannelsen av flyktige RuO4 som inneholder radioaktivt ruthenium isotoper. I Vest, glasset er normalt en borsilikatglass (tilsvarende Pyrex), mens det i det tidligere Sovjetunionen er det vanlig å bruke en fosfat glass. Mengden av fisjon produkter i glasset må være begrenset fordi noen (palladium, de andre Pt gruppe metaller, og tellurium) har en tendens til å danne metallic faser som separat fra glasset. Bulk vitrification bruker elektroder til å smelte, jord og avfall, som deretter begravd under jorden., I Tyskland en vitrification anlegget er i bruk, og dette er behandling av avfall fra en liten demonstrasjon reprosessering anlegg som siden har blitt stengt ned.

Fosfat CeramicsEdit

Vitrification er ikke den eneste måten å stabilisere avfall i en form som ikke vil reagere eller brytes ned for lengre perioder. Immobilisering via direkte innblanding i et fosfat basert krystallinsk keramiske vert også brukes. De ulike kjemi av fosfat keramikk under ulike forhold demonstrere et allsidig materiale som tåler kjemisk, termisk og radioaktiv nedbrytning over tid., Egenskapene av fosfater, spesielt keramisk fosfater, av stabilitet over et bredt pH-område, lav porøsitet og minimalisering av sekundært avfall introduserer muligheter for nye avfall immobilisering teknikker.

Ion exchangeEdit

Det er vanlig for middels aktivt avfall i atomindustrien å bli behandlet med ionebytting eller andre metoder for å konsentrere seg radioaktivitet i et lite volum. Den mye mindre radioaktivt bulk (etter behandling) er ofte så utladet. For eksempel er det mulig å bruke en jern-hydroksid floc å fjerne radioaktive metaller fra vandige blandinger., Etter radioisotopes er absorbert på jern-hydroksid, den resulterende slammet kan være plassert i et metall trommelen før de blir blandet med sement for å danne en solid waste form. For å få bedre langsiktig resultat (mekanisk stabilitet) fra slike former, de kan være laget av en blanding av fly ash, eller masovn slagg, og Portland sement, i stedet for vanlig betong (laget med Portland sement, grus og sand).,

SynrocEdit

Den Australske Synroc (syntetisk rock) er en mer sofistikert måte å immobilisere slike avfall, og denne prosessen kan etter hvert komme til kommersiell bruk for sivile avfall (det er for tiden blir utviklet for det AMERIKANSKE forsvaret avfall). Synroc ble oppfunnet av Professor Ted Ringwood (en geochemist) ved Australian National University. Den Synroc inneholder pyrochlore og cryptomelane type mineraler. Den opprinnelige form for Synroc (Synroc C) ble designet for væske på høyt nivå avfall (PUREX raffinate) fra en lys-vann-reaktoren., De viktigste mineralene i denne Synroc er hollandite (BaAl2Ti6O16), zirconolite (CaZrTi2O7) og perovskite (CaTiO3). Den zirconolite og perovskite er verter for den actinides. Den strontium og barium vil bli løst i perovskite. Den cesium vil bli løst i hollandite.

langsiktig managementEdit

Den tidsramme som er aktuelle når du arbeider med radioaktivt avfall varierer fra 10 000 til 1 000 000 år, ifølge studier basert på effekten av estimerte stråledoser. Forskerne foreslår at prognoser for helse ulempe for slike perioder bør vurderes kritisk., Praktiske studier vurder bare opp til 100 år så langt som effektiv planlegging og kostnader evalueringer er bekymret. Langsiktig oppførsel av radioaktivt avfall er fortsatt et tema for en pågående forskningsprosjekter i geoforecasting.

Over bakken disposalEdit

Tørr cask lagring vanligvis innebærer å ta avfall fra brukt brensel basseng og tetting det (sammen med en inert gass) i en stål sylinder, som er plassert i en konkret sylinder som fungerer som en stråling shield. Det er en relativt rimelig metode som kan gjøres på et sentralt anlegg eller i tilknytning til kilden reaktoren., Avfallet kan enkelt hentes for reprosessering.

Geologiske disposalEdit

prosessen med å velge passende dyp siste depot for høyt nivå avfall og brukt brensel er nå i gang i flere land med det første forventes å komme i drift i noen tid etter 2010., Det grunnleggende konseptet er å finne en stor, stabile geologiske formasjoner og bruk mining teknologi for å grave en tunnel, eller stor-bore tunnel kjedelig maskiner (lignende de som brukes til å bore Channel Tunnel fra England til Frankrike) for å bore en aksel 500 meter (1,600 ft) 1000 meter (3,300 ft) under overflaten der rommene eller hvelv kan være gravd ut for salg av high-nivå radioaktivt avfall. Målet er å permanent isolere kjernefysisk avfall fra menneskelig miljø., Mange mennesker forblir ukomfortable med umiddelbar forvaltning opphør av denne disposisjon systemet, noe som tyder på evigvarende styring og overvåking vil være mer fornuftig.

Fordi noen radioaktive arter har halveringstider lenger enn en million år, selv svært lave container lekkasje og radionuklide migrasjon priser må tas hensyn til. Videre, det kan kreve mer enn en halv livet til noen kjernefysiske materialer mister nok radioaktivitet til å slutte å være dødelig for levende ting., En 1983 gjennomgang av den svenske radioaktivt avfall-programmet ved the National Academy of Sciences fant at landets estimat av flere hundre tusen år, kanskje opp til en million år—være nødvendig for avfall isolasjon «fullt forsvarlig.»

havbunnen deponering av radioaktivt avfall har blitt foreslått av den slutning at dype farvann i Nord-Atlanteren ikke presentere en utveksling med grunt vann for ca 140 år basert på innhold av oksygen data som er tatt opp over en periode på 25 år., De inkluderer begravelse under en stabil abyssal plain, begravelse i en subduction sone som ville sakte bære avfall nedover i Jordens mantel og begravelse under en ekstern naturlige eller menneskeskapte øya. Mens disse metodene alle har fortrinn, og vil tilrettelegge for en internasjonal løsning på problemet med deponering av radioaktivt avfall, de ville kreve en endring av Loven i Havet.

Artikkel 1 (Definisjoner), 7., av 1996-Protokollen til Konvensjonen om Forhindring av Marin Forurensning ved Dumping av Avfall og Annet materiale, (London Dumping Convention) uttaler:

«»Havet» betyr alle havområder andre enn den interne farvann av Stater, så vel som av havbunnen og undergrunnen der, og det inkluderer ikke sub-havbunnen kjeldene er kun tilgjengelig fra land.»

Den foreslåtte land-basert subductive avfall metode disponerer kjernefysisk avfall i en subduction sone tilgjengelig fra land og derfor ikke er forbudt ved internasjonale avtalen., Denne metoden har blitt beskrevet som den mest levedyktig middel til deponering av radioaktivt avfall, og som state-of-the-art som i 2001 i kjernefysisk avfall-teknologi.En annen tilnærming betegnet Remix & gå Tilbake ville blande høyt nivå avfall med ei gruve og mill avgang ned til nivået av den opprinnelige radioaktivitet av uran malm, deretter erstatte det i inaktiv uran gruver., Denne tilnærmingen har fordelene ved å gi arbeidsplasser for gruvearbeidere som ville dobbelt så disposisjon ansatte, og av å legge til rette et vugge-til-grav syklus for radioaktivt materiale, men ville være upassende for brukt brensel i reaktoren fravær av gjenvinning, på grunn av tilstedeværelsen av svært giftige radioaktive elementer som for eksempel plutonium i det.

Dype borehullet disposisjon er begrepet deponering av et høyt nivå av radioaktivt avfall fra atomreaktorer i svært dype borehull. Dype borehullet disposisjon søker å plassere avfall så mye som 5 km (3.,1 mi) under overflaten av Jorden, og baserer seg primært på den enorme naturlige geologiske barrieren for å begrense avfall trygt og permanent slik at det aldri bør utgjøre en trussel mot miljøet. Jordskorpen inneholder 120 milliarder tonn thorium og 40 billioner tonn uran (først og fremst på relativt spore konsentrasjoner av deler per million hver for å legge seg opp gjennom jordskorpen er 3 × 1019 tonn masse), blant andre naturlige radioisotopes., Siden brøkdel av nuclides råtnende per tidsenhet er omvendt proporsjonal en isotop ‘ s half-life, den relative radioaktivitet i mindre mengde av human-produsert radioisotopes (tusenvis av tonn i stedet for milliarder av tonn) ville avta når isotoper med langt kortere halveringstid enn hovedtyngden av naturlige radioisotopes forfalt.

I januar 2013, Cumbria fylkeskommune avvist SKIPSFART sentrale regjeringen forslag om å starte arbeidet på en underjordisk lagring deponi for kjernefysisk avfall nærheten av Lake District National Park., «For noen vertslandet, vil det være en betydelig samfunnet fordeler pakke og verdt hundrevis av millioner av pounds» sa Ed Davey, Energi Sekretær, men likevel, lokale folkevalgte organ stemte 7-3 mot forskning fortsetter, etter å ha hørt bevis fra uavhengige geologer som «brukket lag av fylket var umulig å overlate med slike farlige materialer og en fare for varig årtusener.,»

Horisontal drillhole disposisjon beskriver forslag til drill over en km vertikalt, og to km horisontalt i jordskorpen, i den hensikt å avhende høyt nivå avfall former, for eksempel brukt kjernebrensel, Cesium-137, eller Strontium-90. Etter emplacement og retrievability periode, drillholes ville være backfilled og forseglet. En rekke tester av teknologien ble gjennomført i November 2018 og deretter igjen i offentlig januar 2019 av en USA-baserte private selskap., Testen viste emplacement av en test-beholderen på en horisontal drillhole og henting av samme beholder. Det var ingen faktiske high-nivå avfall brukt i denne testen.

TransmutationEdit

Det har vært forslag for reaktorer som bruker kjernefysisk avfall og omdanne det til andre, mindre skadelig eller kortere levetid, kjernefysisk avfall. Spesielt integrert rask reaktoren var en foreslått kjernefysiske reaktoren med en kjernefysiske brenselssyklusen som produserte ingen transuranic avfall og, faktisk, kan konsumere transuranic avfall., Det gikk så langt som stor-skala tester, men ble deretter avbrutt av den AMERIKANSKE Regjeringen. En annen tilnærming, anses som tryggere, men krever mer utvikling, er å vie subcritical reaktorer til transmutation av venstre-over transuranic elementer.

En isotop som er funnet i kjernefysisk avfall og som representerer et problem i forhold til spredning er Pu-239. Den store lager av plutonium er et resultat av sin produksjon innenfor uran-drevet reaktorer og gjenvinning av våpen-grade plutonium under våpen program., Et alternativ for å bli kvitt dette plutonium er å bruke det som drivstoff i en tradisjonell lys-water reactor (LWR). Flere typer drivstoff med ulike plutonium ødeleggelse effektivitet er under studien.

Transmutation ble forbudt i Usa i April 1977 av President Carter på grunn av fare for plutonium spredning, men President Reagan opphevet forbudet i 1981. På grunn av de økonomiske tap og risiko, bygging av reprosessering planter i løpet av denne tiden gjorde ikke fortsette. På grunn av høy etterspørsel etter energi, arbeid på metoden har fortsatt inn i EU., Dette har resultert i en praktisk kjernefysisk forskning reaktoren kalles Myrrha som transmutation er mulig. I tillegg, et nytt forskningsprogram kalt ACTINET har vært i gang i EU for å gjøre transmutation mulig på en stor, industriell skala. I henhold til President Bush ‘ s Global Nuclear Energy Partnership (GNEP) av 2007, Usa er nå aktivt for å fremme forskning på transmutation teknologien som er nødvendig for å drastisk redusere problemet med atomavfall behandling.,

Det har også vært teoretiske studier som involverer bruk av fusion reaktorer som såkalte «actinide brennere», hvor en fusjon reaktoren plasma-for eksempel i en tokamak, kan være «dopet» med en liten mengde av de «mindre» transuranic atomer som ville bli forvandlet (som betyr fissioned i actinide tilfelle) for å lettere elementer på deres påfølgende bombingen av svært høy energi nøytroner produsert av fusjon av deuterium og tritium i reaktoren., En studie ved MIT fant at bare 2 eller 3 fusion reaktorer med parametere lik som den Internasjonale Termonukleære Experimental Reactor (ITER) kunne omdanne hele årlige mindre actinide produksjon fra alle lys-vann-reaktorer i dag opererer i Usa flåten, samtidig generere omtrent 1 gigawatt strøm fra hver reaktor.

Re-useEdit

et Annet alternativ er å finne programmer for isotoper i kjernefysisk avfall, slik som å bruke dem., Allerede, cesium-137, strontium-90 og et par andre isotoper er tatt ut for visse industrielle applikasjoner som for eksempel mat-bestråling og radioisotop termoelektriske generatorer. Mens re-bruk ikke eliminere behovet for å administrere radioisotopes, kan det redusere mengden av avfall som produseres.,

Den Kjernefysiske Assistert Hydrokarbon Produksjon Metode, Kanadiske patentsøknad 2,659,302, er en metode for midlertidig eller permanent lagring av kjernefysisk avfall som består av plassering av avfall i ett eller flere registre eller borehull bygget inn i en ukonvensjonell olje-formasjonen. Den termiske flux av avfall, brudd på dannelse og endrer den kjemiske og/eller fysiske egenskaper av hydrokarbon materialet i de underjordiske dannelse for å tillate fjerning av endret materiale., En blanding av hydrokarboner, hydrogen og/eller andre dannelse væsker er produsert fra formasjonen. Radioaktivitet på høyt nivå radioaktivt avfall gir spredning motstand mot plutonium plassert i periferien av depotet eller den dypeste delen av borehullet.

Breeder reactors kan kjøre på U-238 og transuranic elementer, som utgjør flertallet av brukt brensel radioaktivitet i 1000–100 000 år tidsrom.

Plass disposalEdit

Plass disposisjon er attraktiv fordi det fjerner kjernefysisk avfall fra planeten., Det har betydelige ulemper, slik som muligheten for katastrofale feil av en starte bilen, som kan spre radioaktivt materiale i atmosfæren og rundt om i verden. Et høyt antall lanserer ville være nødvendig fordi ingen enkeltperson rakett ville være i stand til å utføre svært mye av materialet i forhold til den totale mengden som må deponeres. Dette gjør forslaget upraktisk økonomisk, og det øker risikoen for minst ett eller flere lansere feil., For å ytterligere komplisere saker, internasjonale avtaler om regulering av et slikt program ville trenge å bli etablert. Kostnader og utilstrekkelig reliability av moderne rakettskytefelt systemer for plass disposisjon har vært et av motivene for interesse i ikke-rakett spacelaunch systemer slik som masse drivere, plass heiser, og andre forslag.,

Nasjonal styring plansEdit

Sverige og Finland er lengst sammen i å binde seg til en bestemt disposisjon teknologi, mens mange andre behandle brukt brensel eller kontrakt med Frankrike eller Storbritannia for å gjøre det, ta tilbake den resulterende plutonium og high-nivå avfall. «Et økende etterslep av plutonium fra reprosessering er under utvikling i mange land…, Det er tvilsomt at reprosessering gjør økonomisk forstand i dagens miljø av billig uran.»

I mange Europeiske land (for eksempel Storbritannia, Finland, Nederland, Sverige og Sveits) risiko eller dose grense for et medlem av det offentlige utsatt for stråling fra en fremtidig høyt nivå av kjernefysisk avfall anlegget er betydelig strengere enn det som er foreslått av International Commission on Radiation Protection eller foreslått i Usa., Europeiske grensene er ofte strengere enn den standard som er foreslått i 1990 av International Commission on Radiation Protection med en faktor på 20, og mer strenge med en faktor på ti, i stedet for den standard som er foreslått av den AMERIKANSKE Environmental Protection Agency (EPA) for Yucca Mountain kjernefysisk avfall deponiet for de første 10.000 år etter nedleggelsen.

Den AMERIKANSKE EPA er foreslått standard for mer enn 10.000 år er 250 ganger mer ettergivende enn den Europeiske grensen. Det AMERIKANSKE EPA foreslått en juridisk grense på maks 3.,5 millisieverts (350 millirem) hver årlig til lokale personer etter 10 000 år, noe som ville være opp til flere prosent av eksponering for tiden mottatt av noen bestander i høyeste naturlige bakgrunn områder på Jorden, selv om USA United States Department of Energy (DOE) spådd at mottatt dose ville være langt under denne grensen. Over et tidsrom på flere tusen år, etter de mest aktive kort halveringstid radioisotopes forfalt, begrave USA, atomavfall øke radioaktivitet i toppen 2000 meter av stein og jord i Usa (10 millioner km2) med ca 1 del i 10 millioner kroner over den akkumulerte mengden av naturlige radioisotopes i et slikt volum, men nærheten av nettstedet ville ha en langt høyere konsentrasjon av kunstig radioisotopes underground enn det som i gjennomsnitt.,

MongoliaEdit

Etter alvorlig opposisjon hadde oppstått om planer og forhandlinger mellom Mongolia med Japan og de Forente Stater om å bygge atomvåpen-avfall fasiliteter i Mongolia, Mongolia stoppet alle forhandlinger i September 2011. Disse forhandlingene hadde startet etter at USA Nestleder Sekretær for Energi Daniel Poneman besøkte Mongolia i September 2010. Forhandlingene fant sted i Washington, D.C. mellom tjenestemenn i Japan, Usa og Mongolia i februar 2011., Etter denne de Forente Arabiske Emirater (UAE), som ønsket å kjøpe kjernebrensel fra Mongolia, deltar i forhandlingene. Talene ble holdt hemmelig, og selv om Mainichi Daily News rapporterte på dem i Mai, Mongolia offisielt benektet eksistensen av disse forhandlingene. Imidlertid skremt av denne nyheten, mongolsk borgere protesterte mot planene, og krevde regjeringen trekke tilbake planer og formidle informasjon., Den mongolske President Tsakhiagiin Elbegdorj utstedt en presidentkandidat for på September 13 forbyr alle forhandlinger med fremmede stater eller internasjonale organisasjoner om kjernefysisk avfall lagring planer i Mongolia. Den mongolske myndigheter har anklaget avisen for å distribuere falske påstander rundt om i verden. Etter presidential order, mongolsk president sparket person som angivelig var involvert i disse samtalene.,

Ulovlige dumpingEdit

Myndigheter i Italia undersøker en ‘Ndrangheta mafia klanen anklaget for menneskehandel og ulovlig dumping av atomavfall. I henhold til en whistleblower, en leder av Italias state energy research agency Enea betalt klanen for å bli kvitt 600 tønner med giftig og radioaktivt avfall fra Italia, Sveits, Frankrike, Tyskland, og Usa, med Somalia som mål, der avfallet ble gravlagt etter kjøp av lokale politikere., Tidligere ansatte i Enea er mistenkt for å betale den kriminelle til å ta avfall av hendene på 1980-og 1990-tallet. Forsendelser til Somalia har fortsatt inn i 1990-årene, mens ‘Ndrangheta-klanen også blåste opp skipslaster av avfall, inkludert radioaktive sykehus avfall, sende dem til havbunnen utenfor Calabria-kysten. I henhold til miljø-gruppen Legambiente, tidligere medlemmer av ‘Ndrangheta har sagt at de ble betalt for å synke skip med radioaktivt materiale for de siste 20 årene.