Radioaktivt avfall (Svenska)

särskilt oroande i hanteringen av kärnavfall är två långlivade fissionsprodukter, Tc-99 (halveringstid 220 000 år) och i-129 (halveringstid 15,7 miljoner år), som dominerar radioaktiviteten i använt kärnbränsle efter några tusen år. De mest besvärliga transuranerna i använt bränsle är Np-237 (halveringstid två miljoner år) och Pu-239 (halveringstid 24 000 år)., Kärnavfall kräver sofistikerad behandling och hantering för att framgångsrikt isolera det från att interagera med biosfären. Detta kräver vanligtvis behandling, följt av en långsiktig förvaltningsstrategi som omfattar lagring, bortskaffande eller omvandling av avfallet till en giftfri form. Regeringar runt om i världen överväger en rad olika alternativ för avfallshantering och bortskaffande, även om det har gjorts begränsade framsteg mot långsiktiga lösningar för avfallshantering.,

under andra hälften av 1900-talet undersöktes flera metoder för bortskaffande av radioaktivt avfall av kärnkraftsnationer, vilka är:

• ”långsiktig lagring över mark”, inte genomförd.,
• ”bortskaffande i yttre rymden” (till exempel inuti solen), inte implementerat—eftersom det för närvarande skulle vara för dyrt.
• ”djup borrhål bortskaffande”, inte genomförs.
• ”Rock melting”, inte implementerat.
• ”bortskaffande i subduktionszoner”, inte implementerat.
• Ocean disposal, av Sovjetunionen, Storbritannien, Schweiz, USA, Belgien, Frankrike, Nederländerna, Japan, Sverige, Ryssland, Tyskland, Italien och Sydkorea (1954-93). Detta är inte längre tillåtet enligt internationella avtal.,
• ”bortskaffande på under havsbotten”, inte genomfört, inte tillåtet enligt internationella avtal.
• ”bortskaffande i isark”, avvisad i Antarktisfördraget
• ”direkt injektion”, av Sovjetunionen och USA.
• Kärntransmutation, med hjälp av lasrar för att orsaka betaförfall för att omvandla de instabila atomerna till de med kortare halveringstider.

i USA bröt avfallshanteringspolitiken helt ner med slutet av arbetet på det ofullständiga Yucca-Bergsregistret. För närvarande finns det 70 kärnkraftverk där använt kärnbränsle lagras., En blå Bandkommission utsågs av President Obama för att undersöka framtida alternativ för detta och framtida avfall. Ett djupt geologiskt förråd verkar gynnas. 2018 Nobelpriset för fysik-vinnaren Gérard Mourou har föreslagit att använda Chirped pulsförstärkning för att generera hög energi och låg varaktighet laserpulser för att överföra högaktivt material (ingår i ett mål) för att avsevärt minska dess halveringstid, från tusentals år till bara några minuter.,

Initial treatmentEdit

VitrificationEdit

långtidslagring av radioaktivt avfall kräver stabilisering av avfallet i en form som varken kommer att reagera eller försämras under längre perioder. Det är teoretiserat att ett sätt att göra detta kan vara genom förglasning. För närvarande på Sellafield blandas högnivåavfallet (PUREX first cycle raffinate) med socker och kalcineras sedan. Kalcinering innebär att avfallet passerar genom ett uppvärmt, roterande rör., Syftet med kalcineringen är att förånga vattnet från avfallet och nitratklyvningsprodukterna för att underlätta stabiliteten hos det glas som produceras.

den genererade kalcinen matas kontinuerligt in i en induktionsuppvärmd ugn med fragmenterat glas. Det resulterande glaset är ett nytt ämne där avfallsprodukterna är bundna i glasmatrisen när det stelnar. Som en smälta hälls denna produkt i cylindriska behållare av rostfritt stål (”cylindrar”) i en satsprocess. Vid kylning stelnar vätskan (”vitrifies”) i glaset., Efter att ha bildats är glaset mycket motståndskraftigt mot vatten.

efter fyllning av en cylinder svetsas en tätning på cylinderhuvudet. Cylindern tvättas sedan. Efter att ha inspekterats för extern förorening lagras stålcylindern, vanligtvis i ett underjordiskt förråd. I denna form förväntas avfallsprodukterna vara immobiliserade i tusentals år.

glaset inuti en cylinder är vanligtvis en svart blank substans. Allt detta arbete (i Storbritannien) görs med hjälp av hot cellsystem., Socker tillsätts för att kontrollera ruteniumkemi och för att stoppa bildandet av de flyktiga RuO4 innehållande radioaktiva ruteniumisotoper. I väst är glaset normalt ett borosilikatglas (liknande Pyrex), medan det i före detta Sovjetunionen är normalt att använda ett fosfatglas. Mängden fissionsprodukter i glaset måste begränsas eftersom vissa (palladium, de andra Pt – gruppmetallerna och tellurium) tenderar att bilda metallfaser som skiljer sig från glaset. Bulk förglasning använder elektroder för att smälta jord och avfall, som sedan begravdes under jord., I Tyskland används en förglasningsanläggning, som behandlar avfallet från en liten upparbetningsanläggning för demonstration som sedan dess har stängts.

fosfat CeramicsEdit

förglasning är inte det enda sättet att stabilisera avfallet till en form som inte kommer att reagera eller försämras under längre perioder. Immobilisering via direkt inkorporering i en fosfatbaserad kristallin keramisk värd används också. Den olika kemin av fosfatkeramik under olika förhållanden visar ett mångsidigt material som tål kemisk, termisk och radioaktiv nedbrytning över tiden., Egenskaperna hos fosfater, särskilt keramiska fosfater, av stabilitet över ett brett pH-område, låg porositet och minimering av sekundärt avfall introducerar möjligheter till nya tekniker för immobilisering av avfall.

Jonbytedit

det är vanligt att medel aktivt avfall i kärnkraftsindustrin behandlas med jonbyte eller på annat sätt koncentrerar radioaktiviteten till en liten volym. Den mycket mindre radioaktiva massan (efter behandling) släpps ofta sedan ut. Det är till exempel möjligt att använda en järnhydroxidflok för att avlägsna radioaktiva metaller från vattenblandningar., Efter att radioisotoper har absorberats på järnhydroxiden kan det resulterande slammet placeras i en metalltrumma innan det blandas med cement för att bilda en fast avfallsform. För att få bättre långsiktig prestanda (mekanisk stabilitet) från sådana former, kan de vara gjorda av en blandning av FLYGASKA, eller masugnsslagg, och Portlandcement, i stället för normal betong (gjord med Portlandcement, grus och sand).,

SynrocEdit

Australian Synroc (synthetic rock) är ett mer sofistikerat sätt att immobilisera sådant avfall, och denna process kan så småningom komma till kommersiell användning för civilt avfall (det håller för närvarande på att utvecklas för USA: s militära avfall). Synroc uppfanns av Professor Ted Ringwood (en geochemist) vid Australian National University. Synroc innehåller pyrochlore och cryptomelan typ mineraler. Den ursprungliga formen av Synroc (Synroc C) konstruerades för flytande högnivåavfall (PUREX raffinate) från en lättvattenreaktor., De viktigaste mineralerna i denna Synrok är hollandit (BaAl2Ti6O16), zirkonolit (CaZrTi2O7) och perovskit (CaTiO3). Zirkonolit och perovskite är värdar för aktiniderna. Strontium och barium kommer att fixas i perovskite. Cesium kommer att fixas i hollanditen.

långsiktig hanteringredigera

tidsramen i fråga vid hantering av radioaktivt avfall varierar från 10 000 till 1 000 000 år, enligt studier baserade på effekten av uppskattade stråldoser. Forskare föreslår att prognoser om hälsorisker för sådana perioder ska undersökas kritiskt., Praktiska studier tar endast upp till 100 år när det gäller effektiva planerings-och kostnadsutvärderingar. Långsiktigt beteende av radioaktivt avfall är fortfarande ett ämne för pågående forskningsprojekt inom geoforecasting.

ovan jord disposalEdit

torr fat lagring innebär typiskt att ta avfall från ett använt bränsle pool och försegla den (tillsammans med en inert gas) i en stålcylinder, som är placerad i en betongcylinder som fungerar som en strålskydd. Det är en relativt billig metod som kan göras på en central anläggning eller intill källreaktorn., Avfallet kan enkelt hämtas för upparbetning.

geologisk disposalEdit

processen för att välja lämpliga djupa slutförråd för avfall på hög nivå och använt kärnbränsle pågår nu i flera länder med den första förväntas tas i drift någon gång efter 2010., Det grundläggande konceptet är att lokalisera en stor, stabil geologisk formation och använda gruvteknik för att gräva en tunnel, eller storborrade tunnelborrmaskiner (liknande de som används för att borra Kanaltunneln från England till Frankrike) för att borra en axel 500 meter (1,600 ft) till 1,000 meter (3,300 ft) under ytan där rum eller valv kan utgrävas för bortskaffande av högaktivt radioaktivt avfall. Målet är att permanent isolera kärnavfall från den mänskliga miljön., Många människor förblir obekväma med den omedelbara stewardship upphörande av detta bortskaffningssystem, vilket tyder på evig förvaltning och övervakning skulle vara mer försiktig.

eftersom vissa radioaktiva arter har halveringstider som är längre än en miljon år, måste även mycket låga containerläckage och migreringshastigheter för radionuklider beaktas. Dessutom kan det kräva mer än en halveringstid tills vissa kärnmaterial förlorar tillräckligt med radioaktivitet för att sluta vara dödliga för levande saker., En 1983 års översyn av det svenska programmet för deponering av radioaktivt avfall av Vetenskapsakademien fann att landets uppskattning av flera hundra tusen år—kanske upp till en miljon år-är nödvändig för avfallsisolering ” fullt berättigad.”

havsbotten deponering av radioaktivt avfall har föreslagits av konstaterandet att djupa vatten i Nordatlanten inte utgör ett utbyte med grunda vatten under cirka 140 år baserat på uppgifter om syreinnehåll som registrerats under en period av 25 år., De inkluderar begravning under en stabil abyssal slätt, begravning i en subduktionszon som långsamt skulle bära avfallet nedåt i jordens mantel och begrava under en avlägsen naturlig eller mänsklig gjord ö. Även om dessa tillvägagångssätt alla har förtjänster och skulle underlätta en internationell lösning på problemet med deponering av radioaktivt avfall, skulle de kräva en ändring av havsrätten.

Artikel 1 (Definitioner), 7., i 1996 års protokoll till konventionen om förhindrande av havsförorening genom dumpning av avfall och andra ämnen (Londondumpningskonventionen) anges följande:

”Hav”: alla andra marina vatten än staternas inre vatten, samt havsbotten och dess underliggande lager.det omfattar inte underjordiska arkiv som endast nås från land.”

den föreslagna landbaserade subduktiva avfallshanteringsmetoden förfogar över kärnavfall i en subduktionszon som nås från mark och är därför inte förbjuden enligt internationell överenskommelse., Denna metod har beskrivits som det mest hållbara sättet att avskaffa radioaktivt avfall och som den senaste tekniken från och med 2001 när det gäller avfallshantering av kärnavfall.En annan metod som kallas Remix & Return skulle blanda högnivåavfall med urangruva och kvarnsavfall ner till nivån för den ursprungliga radioaktiviteten av uranmalm, sedan ersätta den i inaktiva urangruvor., Detta tillvägagångssätt har förtjänsten att skapa arbetstillfällen för gruvarbetare som skulle fördubblas som avfallspersonal och att underlätta en vagga till gravcykel för radioaktiva material, men skulle vara olämpligt för använt reaktorbränsle i avsaknad av upparbetning, på grund av närvaron av mycket giftiga radioaktiva element som plutonium i det.

djupförvaring av borrhål är begreppet bortskaffande av högaktivt radioaktivt avfall från kärnreaktorer i extremt djupa borrhål. Djup borrhål bortskaffande syftar till att placera avfallet så mycket som 5 kilometer (3.,1 mi) under jordens yta och förlitar sig främst på den enorma naturliga geologiska barriären för att begränsa avfallet säkert och permanent så att det aldrig skulle utgöra ett hot mot miljön. Jordskorpan innehåller 120 biljoner ton torium och 40 biljoner ton uran (främst vid relativt spårkoncentrationer av delar per miljon vardera som lägger upp över skorpans 3 × 1019 ton massa), bland andra naturliga radioisotoper., Eftersom fraktionen av nuklider som förfaller per tidsenhet är omvänt proportionell mot en isotops halveringstid, skulle den relativa radioaktiviteten hos den mindre mängden radioisotoper som produceras av människor (tusentals ton i stället för trillioner ton) minska när isotoperna med betydligt kortare halveringstider än huvuddelen av naturliga radioisotoper förfallna.

i januari 2013 avvisade Cumbria county council Storbritanniens centrala regeringsförslag om att börja arbeta på en underjordisk lagringsdump för kärnavfall nära Lake District National Park., ”För varje värdgemenskap kommer det att finnas ett betydande gemenskapsfördelspaket och värt hundratals miljoner pund”, säger Ed Davey, energisekreterare, men ändå röstade det lokala valda organet 7-3 mot forskning som fortsatte, efter att ha hört bevis från oberoende geologer att ” de brutna lagarna i länet var omöjliga att överlåta med sådant farligt material och en fara som varade i årtusenden.,”

horisontell borrhåls bortskaffande beskriver förslag om att borra över en km vertikalt och två km horisontellt i jordskorpan, för bortskaffande av högnivåavfallsformer som använt kärnbränsle, cesium-137 eller Strontium-90. Efter emplacement och retrievability period, borrhål skulle återfyllas och förseglas. En serie tester av tekniken genomfördes i November 2018 och sedan igen offentligt i januari 2019 av ett amerikanskt baserat privat företag., Testet visade emplacement av en testkanister i ett horisontellt borrhål och hämtning av samma behållare. Det fanns inget verkligt högaktivt avfall som användes i detta test.

TransmutationEdit

det har förekommit förslag på reaktorer som konsumerar kärnavfall och överför det till annat, mindre skadligt eller kortlivat kärnavfall. I synnerhet var den integrerade snabbreaktorn en föreslagen kärnreaktor med en kärnbränslecykel som inte producerade något transuranavfall och som faktiskt kunde konsumera transuranavfall., Det fortsatte så långt som storskaliga tester, men avbröts sedan av den amerikanska regeringen. Ett annat tillvägagångssätt, som anses vara säkrare men kräver mer utveckling, är att ägna subkritiska reaktorer till transmutation av de överblivna transuranerna.

en isotop som finns i kärnavfall och som utgör en oro när det gäller spridning är Pu-239. Det stora beståndet av plutonium är ett resultat av dess produktion inom urandrivna reaktorer och av upparbetning av plutonium av vapenkvalitet under vapenprogrammet., Ett alternativ för att bli av med detta plutonium är att använda det som bränsle i en traditionell ljusvattenreaktor (LWR). Flera bränsletyper med olika verkningsgrad för förstöring av plutonium studeras.

Transmutation förbjöds i USA i April 1977 av President Carter på grund av risken för plutoniumproliferation, men President Reagan upphävde förbudet 1981. På grund av de ekonomiska förlusterna och riskerna återupptogs inte byggandet av upparbetningsanläggningar under denna tid. På grund av den höga efterfrågan på energi har arbetet med metoden fortsatt i EU., Detta har resulterat i en praktisk kärnforskningsreaktor kallad Myrrha där transmutation är möjlig. Dessutom har ett nytt forskningsprogram kallat ACTINET startats i EU för att möjliggöra transmutation i stor industriell skala. Enligt president Bushs globala Kärnenergipartnerskap (GNEP) från 2007 främjar Förenta Staterna nu aktivt forskning om transmutationsteknik som behövs för att markant minska problemet med behandling av kärnavfall.,

det har också gjorts teoretiska studier som omfattar användning av fusionsreaktorer som så kallade aktinidbrännare där en fusionsreaktorplasma, som i en tokamak, skulle kunna ”dopas” med en liten mängd av de ”mindre” transuranatomer som skulle överföras (vilket betyder fission i aktinidfallet) till lättare element vid deras successiva bombardering av de mycket höga energi neutroner som produceras genom fusion av deuterium och tritium i reaktorn., En studie vid MIT fann att endast 2 eller 3 fusionsreaktorer med parametrar som liknar den i den internationella termonukleära Experimentreaktorn (Iter) kunde överföra hela den årliga mindre aktinidproduktionen från alla ljusvattenreaktorer som för närvarande är verksamma i Förenta staternas flotta samtidigt som de genererar ungefär 1 gigawatt kraft från varje reaktor.

återanvändning

ett annat alternativ är att hitta ansökningar om isotoper i kärnavfall för att återanvända dem., Redan, cesium-137, strontium-90 och några andra isotoper extraheras för vissa industriella tillämpningar såsom bestrålning av livsmedel och radioisotop termoelektriska generatorer. Även om återanvändning inte eliminerar behovet av att hantera radioisotoper, kan det minska mängden avfall som produceras.,

metoden för framställning av Kärnassisterat kolväte, Kanadensisk patentansökan 2,659,302, är en metod för tillfällig eller permanent lagring av kärnavfall som innefattar placering av avfallsmaterial i ett eller flera förråd eller borrhål konstruerade i en okonventionell oljebildning. Det termiska flödet av avfallsmaterialen bryter bildandet och förändrar kolvätematerialets kemiska och/eller fysikaliska egenskaper inom den underjordiska bildningen för att möjliggöra avlägsnande av det förändrade materialet., En blandning av kolväten, väte och/eller andra bildningsvätskor produceras från bildningen. Radioaktiviteten hos högaktivt radioaktivt avfall ger spridningsresistens mot plutonium som placeras i förvarets periferi eller den djupaste delen av ett borrhål.

uppfödare reaktorer kan köras på U-238 och transuraniska element, som utgör majoriteten av använt kärnbränsle radioaktivitet i 1,000–100,000-åriga tidsperiod.

Space disposalEdit

Space disposaledit är attraktivt eftersom det tar bort kärnavfall från planeten., Det har betydande nackdelar, såsom potentialen för katastrofala fel på ett lanseringsfordon, som kan sprida radioaktivt material i atmosfären och runt om i världen. Ett stort antal lanseringar skulle krävas eftersom ingen enskild raket skulle kunna bära mycket av materialet i förhållande till det totala belopp som behöver bortskaffas. Detta gör förslaget opraktiskt ekonomiskt och ökar risken för minst ett eller flera startfel., För att ytterligare komplicera saken måste internationella avtal om reglering av ett sådant program upprättas. Kostnader och otillräcklig tillförlitlighet hos moderna raketuppskjutningssystem för rymdförvaring har varit ett av motiven för intresse för icke-raket spacelaunch-system som massförare, rymdhissar och andra förslag.,

nationell förvaltningsplansedit

Sverige och Finland är längst med i att begå en viss teknik för slutförvaring, medan många andra upparbetar använt kärnbränsle eller kontrakt med Frankrike eller Storbritannien för att göra det, ta tillbaka det resulterande plutoniumet och högnivåavfallet. ”En ökande eftersläpning av plutonium från upparbetning utvecklas i många länder…, Det är tveksamt om upparbetning är ekonomiskt meningsfullt i den nuvarande miljön av billigt uran.”

i många europeiska länder (t.ex. Storbritannien, Finland, Nederländerna, Sverige och Schweiz) är risken eller dosgränsen för en medlem av allmänheten som utsätts för strålning från en framtida anläggning för kärnavfall på hög nivå betydligt strängare än den som föreslagits av Internationella kommissionen för strålskydd eller föreslagits i USA., Europeiska gränser är ofta strängare än den standard som föreslogs 1990 av Internationella kommissionen för strålskydd med en faktor på 20, och strängare med en faktor på tio än den standard som föreslagits av US Environmental Protection Agency (EPA) för Yucca Mountain nuclear waste repository för de första 10 000 åren efter stängning.

den amerikanska EPA: s föreslagna standard för mer än 10 000 år är 250 gånger mer tillåtande än den europeiska gränsen. Det amerikanska ekonomiska partnerskapsavtalet föreslog en rättslig gräns på högst 3.,5 millisieverts (350 millirem) varje år till lokala individer efter 10 000 år, vilket skulle vara upp till flera procent av den exponering som för närvarande mottas av vissa populationer i de högsta naturliga bakgrundsregionerna på jorden, Även om US United States Department of Energy (DOE) förutspådde att den mottagna dosen skulle ligga mycket under den gränsen. Under en tidsram på tusentals år, efter de mest aktiva korta halveringstiden radioisotoper förfallna, begrava USA, kärnavfall skulle öka radioaktiviteten i USA (10 miljoner km2) med cirka 1 del på 10 miljoner över den kumulativa mängden naturliga radioisotoper i en sådan volym, men närheten av platsen skulle ha en mycket högre koncentration av artificiella radioisotoper under jord än ett sådant genomsnitt.,

MongoliaEdit

efter allvarlig opposition hade uppstått om planer och förhandlingar mellan Mongoliet med Japan och Förenta staterna för att bygga anläggningar för kärnavfall i Mongoliet, slutade Mongoliet alla förhandlingar i September 2011. Dessa förhandlingar hade inletts efter USA: s biträdande energiminister Daniel Poneman besökte Mongoliet i September 2010. Samtal ägde rum i Washington, DC mellan tjänstemän i Japan, USA och Mongoliet i februari 2011., Efter detta Förenade Arabemiraten (UAE), som ville köpa kärnbränsle från Mongoliet, gick med i förhandlingarna. Samtalen hölls hemliga och även om Mainichi Daily News rapporterade om dem i Maj, förnekade Mongoliet officiellt förekomsten av dessa förhandlingar. Men oroad av denna nyhet protesterade mongoliska medborgare mot planerna och krävde att regeringen återkallade planerna och avslöjade information., Den mongoliska presidenten Tsakhiagiin Elbegdorj utfärdade en presidentorder den 13 September som förbjuder alla förhandlingar med utländska regeringar eller internationella organisationer om planer för lagring av kärnavfall i Mongoliet. Den mongoliska regeringen har anklagat tidningen för att distribuera falska påståenden runt om i världen. Efter presidentens order avskedade den mongoliska presidenten individen som förmodligen var inblandad i dessa samtal.,

Illegal dumpingEdit

myndigheterna i Italien undersöker en” Ndrangheta maffiaklan anklagad för trafficking och illegalt dumpar kärnavfall. Enligt en whistleblower betalade en chef för Italiens Statliga energiforskningsbyrå Enea klanen för att bli av med 600 trummor giftigt och radioaktivt avfall från Italien, Schweiz, Frankrike, Tyskland och USA, med Somalia som destination, där avfallet begravdes efter att ha köpt lokala politiker., Tidigare anställda i Enea misstänks betala brottslingarna för att ta bort avfall från sina händer på 1980-talet och 1990-talet. transporter till Somalia fortsatte in på 1990-talet, medan Ndrangheta-klanen också blåste upp avfallslaster, inklusive radioaktivt sjukhusavfall, och skickade dem till havsbädden utanför den kalabriska kusten. Enligt miljögruppen Legambiente har tidigare medlemmar i Ndrangheta sagt att de betalades för att sänka fartyg med radioaktivt material under de senaste 20 åren.