Radioaktivt avfall

8 röster
14463 visningar
uppladdat: 2001-09-11
Inactive member

Inactive member

Nedanstående innehåll är skapat av Mimers Brunns besökare. Kommentera arbete
Bakgrund

Jag vill jobba med ämnet radioaktivt avfall eftersom det intresserer mig mycket mera än hur ett kärnkraftverk fungerar. Det var nämligen dessa två ämnen som jag fick välja mellan. Jag tror att det kommer bli mycket intressant att få lära sig mer om avfallshanteringen. Det är även bra att känna till hur de olika metoderna fungerar om jag i framtiden kommer att behöva ta ställning till vilken metod jag tycker borde användas.

Problem/Syfte

Min avsikt med detta arbete är att få en djupare insikt i radioaktivt avfall och att svara på frågorna ”Hur fungerar avfallshanteringen på kort sikt?”, ”Hur är slutförvaret tänkt?”, Vilka alternativametoder finns, för att ta hand om avfallet?” och ”Vilka för— och nackdelar finns med de olika metoderna?”

Hypotes

Det är mycket svårt att gissa sig till hur avfallshanteringen fungerar innan man har börjat med själva arbetet. Jag vet att det finns något som kallas djupförvar, eftersom att jag har sätt det i en av faktahäftena jag fick av min fysiklärare när jag skulle börja med arbetet. Resten väntar jag med att svara på tills jag vet svaren!

Undersökning

Jag har tänkt att söka efter fakta i de häften jag har fått av fysikläraren. Dessa häften kommer från SSK och Kraftverksföreningen. Jag har även planerat att leta efter fakta på internet och vid behov i Nationalencyklopedin.

Resultat


Kärnbränsle

För att förstå vad jag har tänkt berätta senare i denna uppsats, tror jag det är bra att veta vad som menas med kärnbränsle. Kärnbränsle består av urandioxid. Urandioxiden pressas samman till små cylindrar, så kallade kutsar som är en knapp centimeter i diameter och en dryg centimeter höga. Kutsarna upphettas och får då en form som liknar keramik.

Man paketerar bränslekutsarna i kapslingsrör gjorda av zirkaloy, en zirkoniumlegering som är speciellt lämpad för detta ändamål. Rören försluts med täta svetsar och monteras ihop till bränsleelement.

I reaktorn bildas det nya ämnen. En del är instabila och sönderfaller självmant. Vid sönderfallet sänds strålning ut. Klyvningen och sönderfallet gör att det bildas en mängd nya ämnen. När reaktorn stoppas avtar klyvningsprocessen men sönderfallningen fortsätter. Många av de ämnen som bildas har kort halveringstid och avger i och med detta mycket strålning. På en kort tid minskar därför strålningen från bränslet dramatiskt.
Detta bränsle är farligt framför allt på grund av att det innehåller radioaktiva ämnen som avger strålning.

Restprodukterna

Kärnkraftens restprodukter delas in i olika typer. Jag tycker även att man bör känna till lite om dessa, eftersom jag kommer att skriva en hel del om detta lite längre ner.

Lågaktivt avfall

Med lågaktivt menar man material som knappast släpper ut någon strålning alls. Hit räknas till exempel utslitna overaller, tasor och gamla verktyg. Lågaktivt avfall behandlas dock som radioaktivt avfall, men man kan hantera dessa utan strålskärmning

Medelaktivt avfall

Medelaktivt avfall innehåller mer radioaktiva ämen än de lågaktiva. Hit räknar man filtermassor som används vi rening av reaktorvatten, utbytta ventiler eller andra komponenter som är radioaktiva. När man arbetar med medelaktivt avfall hehöver man viss strålskärmning. Man gjuter in filtmassorna i betong eller bitumen, som är ett asfaltsliknande material.

Högaktivt avfall

Till det högaktiva avfallet räknas främst använt kärnbränsle från våra kärnkraftverk. Detta bränsle är mycket radioaktivt och avger mycket värme. Därför måste det under en lång tid strålskärmas och avkylas i vattenbassänger innan det förs till djupförvar. I Sverige sker detta i det centrala mellanlagret för använt bränsle, CLAB.

Avfallshantering på kort sikt

I CLAB (Centralt mellanlager för använt bränsle) mellanlagras det använda kärnbränslet i en ungefärlig period av 40 år. Bränsle förvaras i vattenbassänger som är byggda ungefär 30 meter ner i berget.

I en vattenfylld hisskorg kommer lagringskasetterna innehållande använt kärnbränsle till bergrummet. Lagringskassetten förflyttas till en förutbestämd lagringsplats i bassängen. All hantering av bränslet sker under vatten eftersom att detta skyddar från strålningen och dessutom kyls bränslet, som fortfarande producerar värme. På bassängkanten är strålningsgraden så låg att man kan vistas i bergsrummet så länge man vill. Bassängvattnet hålls oavbrutet kallt och rent. Vattnet i sig blir inte radioaktivt, men däremot kan bränslestavarnas yta avge radioaktiva partiklar till vattnet. Dessa fångas dock upp av ett reningsfilter, som även tas om hand som radioaktivt bränsle när de är förbrukade. Det lagrade bränslet ger även ifrån sig restvärme som tas om hand och används till att värme upp hela CLAB-anläggningen. Temperaturen i vattnet är maximalt 36°C vis normal drift och överskottsvärmen kyls bort i värmeväxlare, som man med hjälp av ett mellankylsystem kyler ner med havsvatten.

Värmebildningen är ett skäl till att vi i Sverige har valt att mellanlagra bränslet före slutförvaringen. Efter cirka 40 år har radioaktiviteten och värmebildningen minskad med 90 procent. Om man önskar kan man förvara bränsle en längre tid i CLAB.


Vattenbassäng i CLAB

Hantering av låg- och medelaktivt avfall

Det låg- och medelaktiva avfallet som produceras på kärnkraftverken består av allt från sopor, förbrukade solskydd och overaller till jonbytarmassor (en slags filter som renar raktorvattnet) och reningsfilter. Hur avfallet tas hand om beror på aktivitetsinnehållet. Om materialet innehåller obetydligt aktivitetsinnehåll kan det friklassas och hanteras som vanligt industriavfall och eventuellt återanvändas. Annat material kan lämnas på upplag inom området eller sändas till förbränning.

De reningsfilter och jonbytarmassor som använts. omhändertas som medelaktivt avfall, detta innebär att avfallet isoleras från sin omgivning. Avfallet gjuts in i betong- och plåtfat och slutförvas i förvaret för låg- och medelaktiva avfall, SFR-1.

Slutförvar

Det viktigaste i ett långt tidsperspektiv är att se till att bränslet inte
kan lösas upp så att radioaktiva partiklar sprids i miljön. Strålningen från det
inneslutna bränslet är inget problem på ytan. Det räcker med några få meter
berg för att stoppa den.

Det högaktiva använda kärnbränslet innehåller klyvningsprodukter, oförbrukat uran och så kallade transuraner (ämnen som bildats från uran. Bland annat plutonium). En del av ämnena avger mycket kraftig gammastrålning under några hundra år. Ungefär en meter berg, stoppar denna strålning. Andra ämnen (till exempel plutonium) har svagare strålning men är ändå mycket skadliga under hundratusentals är, även i mycket små mängder om de kommer in i kroppen. Om ämnena är isolerade kan de inte skada oss. Därför är det viktigt att dessa ämnen inte sprids i naturen, så vi inte får dem i oss när vi äter och dricker.

Det svenska systemet

Efter cirka 40 års mellanlagrng i CLAB ska det använda bränslet kapslas in. Kapslarna planeras att ha dubbla väggar, av stål och koppar. Den inre stålbehållaren ger mekanisk stabilitet och den yttre kopparbehållaren ger skydd mot rostangrepp. Varje kapsel kommer att rymma tolv stycken bränsleelement som vardera innehåller 18 000 bränslekutsar. Inkapslinger planeras ske i CLAB, efter en utbyggnad av anläggningen. Denna planeras vara klar ungefär 2005.

Kapslarna skall sedan transporteras till djupförvaret som skall ligga cirka 500 meter ner i i urberget, där de packas in i en speciell lera, bentonit. I urberget stängs bränslet in av flera barriärer. För att kommande generationer skall få valfrihet vill SKB (Svensk kärnbränslehantering AB) bygga ett förvar, som inte kräver någon övervakning.

Djupförvarets barriärer

1. Det använda bränslet är i sig själv en slags barriär. Den kemiska formen, urandioxid, är nämligen mycket svårlöslig i vatten. Det är faktiskt lättare att lösa upp det omgivande urberget! På detta sätt utgör bränslet självt ett skydd mot spridning och de radioaktiva ämnena.

2. Den tjocka kapseln är vattentät och klarar rostangrepp i bergets kemiska miljö. Koppar är en metall som inte rostar i den syrefattiga världen på 500 meters djup, Stålet är tänkt att ge mekanisk stabilitet.

3. Kapseln packas in i en speciell lera, bentonitlera, som sväller när den blir våt och hindrar därmed vattenflöde runt kopparkapseln. Leran bromsar transporter av kemiska ämnen och försvårar därmed kemiska processer. Dessutom skyddar kapseln mot att berget rör sig.

4. Berget har på stort djup en mycket låg henomströmning av grundvatten. Om någon radioaktivitet mot allt förmodan skulle komma ut i grundvattnet fungerar berget som ett filter och fångar upp de flesta radioaktiva ämnena.

Djupförvar

Så gör man i andra länder

Finland har ungefär samma metod som Sverige. Efter mellanlagring planerar man att slutförvara i långa tunnlar cirka 500 meter ner i urberget.

Frankrike hör till de länder som har relativt många kärnkraftverk. Avfallshanteringen inriktas på upparbetning (förklaring: se alternativa metoder) av det använda kärnbränslet och förvaring av avfallet djupt nere i berggrunden.

Japan har rikat in sig på att upparbeta sitt kärnbränsle och driver forskning kring transmutation (förklaring: se alternativa metoder). Under tiden mellanlagrar man avfallet i 30 till 50 år innan det skall slutförvaras. Slutförvaret planerar man lägga flera hundra meter ner i berggrunden.

Idag mellanlagrar Kanada det högaktiva avfallet i vattenbassänger som liknar svenska CLAB. Man planerar att förpacka avfallet i korrosionståliga (rostar inte) behållare och placera dessa i tunnlar, när man skall slutförvara det. Dessa skall placeras 500-1000 meter ner i berggrunden. Behållarna skall omges av sand och lera.

Rysslands huvudalternativ för använt bränsle som kommer från lättvattenreaktorer går ut på att att bränslet upparbetas, förglasas och sedan slutförvaras djupt nere i berg. För använt bränsle som kommer från grafitmodererade reakotorer har man ännu inte bestämt någon sluförvaringsmetod.

Schweiz använder en metod som går ut på att upparbeta det använda bränslet. Det förglasade avfallet planerar man att förvara i norra Schweiz ungeför 1200 meter ner i stabil berggrund. Avfallet kapslas in i stålbehållare och läggs i tunnlar som är omgivna av bentonitlera.

I Storbritannien planerar man att mellanlagra upparbetat och förglasat avfall i minst 50 år. Sedan placeras avfallet i stålbehållare och kyls av cirkulerande luft. Platsen för slutförvaret kommer att bestämmas senare.

Idag sänder Tyskland huvudsakligen sitt använda bränsle på upparbetning. Det högaktiva bränslet mellanlagras till slutförvaret är klart. Man planerar att slutförvaringen av förglasat upparbetningsavfall skall ske i bergsalt (vattenfri miljö).

I USA har man beslutat att man skall undersöka om Yucca Mountain i delstaten Nevada är en lämplig plats för slutförvaret för använt bränsle och annat högaktivt avfall. Tills vidare förvaras det högaktiva avfallet på kärnkraftverken. Slutförvaringen planeras ske i tunnlar cirka 300 meter ner i berggrunden.


Alternativa metoder

Metoder att minska mängden radioaktiva ämnen

Upparbetning

I det använda bränslet finns det uran och plutonium som kan återanvändas efter att det har sklits från övriga ämnen. Denna process kallar man för upparbetning och sker i en speciell, kemisk fabrik. De ämnen som återstår är högaktiva och måste därför slutförvaras på samma sätt som använt bränsle.

I Sverige har man beslutat att inte använda upparbetning. Bland annat skulle kostnaderna bli för stora. Ytterligare ett skäl var möjligheten att det plutonium som skapades skulle kunna användas till kärnvapen.

Transmutation

Med transmutation menar man att man med hjälp av kärnreaktorer omvandlar ett ämne till ett annat. Idén är att omvandla långlivade radioaktiva ämnen till stabila ämnen eller ämnen med kortlivad radioaktivitet. Först upparbetar man bränslet. Därefter bestrålas de långlivade avfallsämnena med neutroner. Dock blir det alltid en liten mängd radioaktivt avfall som måste slutförvaras.


Slutförvaringsmetoder

Djupa hål

Avfallet förvaras på ett mycket stort djup, två till fyra kilometer ner i berget. I varje borrhål placerar man ett stort antal kapslar. Denna metod är intressant, men man vet dock fortfarandre för lite om berget och grundvattnets egenskaper på dessa djup.

WP-Cave

Denna metod är tänkt så att man placerar kapslar med använt bränsle i ett stort antal solfjäderformade uppborrade kanaler i fyra nivåer några hundra meter ner i berget. Eftersom bränslet behöver kylas med luft sammanbinder man tunnlar och schakt. Detta behövs under några hundra år. Runt om detta system av bergtunnlar bryts en flera meter tjock kanal som fylls med en blandning av bentonitlera och sand. Utanför denna borrar man en ”bur” bestående av av tunnlar som är sammanbundna av borrhål. Detta fungerar på så sätt att grundvattnet inte strömmar direkt genom den del av berget där bränslet och den skyddade lerbarriären ligger.

Övervakad lagring

Med denna metod menar man att det använda bränslet lagras i övervakade anläggningar för obestämd tid framöver. Idag sker sådan lagring i till exempel CLAB i Oskarshamn. Denna sorts lagring kan man fortsätta med under en mycket lång tid. Man kan även flytta bränslet till luftkylda behållare som förvaras ovan jord i en bunker, i en pyramid eller i bergrum.

Havsbotten

Man placerar det använda bränslet på flera tusen meters djup i något av de stora världshaven. Avfallskapslarna låter man falla in i djupa lager som finns på de stora ”slätterna” där jordskorpan är som stabilast. Avfallet isoleras därmed av lagren.

Denna metod frågasätts av flertalet länder, trots att metoden anses vara relativt riskfri ur strålnings- och säkerhetssyndpunkt.
Dumpningar av låg- och medelaktivt avfall gjordes av flera länder i början av 1980-talet, men har nu upphört. Metoden är förbjuden enligt svensk lag.

Uppskjutning i rymden

Metoden innbär att man, med hjälp av raketer, skjuter upp avfallet i världrymden. De mest radioaktiva ämnena måste dock först upparbetas, för att vikten inte skall bli allt för stor. Perfekt vore om man kunde skjuta upp avfallet rakt in i solen och därför skulle det förbrännas mycket effektivt.
Idag är denna metod inte realisitisk på grund av de konsekvenser en raketolycka skulle föra med sig.

För— och nackdelar

Att välja metod för att ta hand om det avfallet är inte bara ett tekniskt problem. Det handlar lika mycket om olika vägval när det gäller ekonomi, politik och etik.

Idag är priset man får för järnmalm lågt. För ett land som Sverige, med ett begränsat kärnkraftsprogram, är upparbetning inte något rimligt alternativ. Det blir helt enkelt för dyrt. I en del andra länder använder man sig dock av upparbetning. Men det finns även andra nackdelar med upparbetning. Tyvärr är upparbetning en besvärlig och komplicerad process som kräver stora och dyra anläggningar. Dessutom är det mycket svårt att undvika vissa radioaktiva utsläpp från upparbetningsanläggningen. Teoretiskt är alltså upparbetning ett mycket bra alternativ, men i praktiken är det kontroversiellt. Det använda bränslet innehåller dessutom plutonium, som kan användas vid kärnvapentillverkning. Risken för att kärnvapenteknologin sprids blir då större. Fördelar med upparbetning är att det är en mycket bra metod för att minska mängden radioaktiva ämnen.

Nackdelar med transmutation är att det är kommer att bli dyrt att utveckla denna metod och det kommer att ta lång tid. Transmutation innebär dessutom en rejäl sastning på ny kärnteknik. För att man skall kunna transmutera långlivade ämnen måste de först upparbetas från använt bränsle eller upparbetningsavfall. För detta måste en ny upparbetningsteknik utvecklas och tas till bruk. Därför anser SKB att transmutation inte är ett aktuellt alternativ i Sverige. Även om tekniken utvecklas kommer det alltid att finnas kvar en del långlivat avfall som kommer att ställa samma krav på hantering och slutförvar som använt bränsle. Detta gäller även upparbetning. Fördelar med transmutation är att det är ett bra sätt att minska mängden radioaktiva ämnen.

Man kan helt enkelt skicka avfallet till slutförvaring som det är. På många sätt är det en enkel lösning, vilket dock innebär slöseri med uran. Dessutom blir avfallet radioaktivare och därmed farligare. Dessutom vet ingen vad som egentligen sker när man skall slutförvara avfallet. Vi har fortfarande allt för liten kunskap om berg med mera.

I Sverige planerar vi att använda oss av slutförvaringsmetoden djupförvar. Detta är den metod som Sverige, och de flesta andra länder, anser säkrast och den metod man vet mest om. Den svenska urberget är en mycket bra plats för ett slutförvar för använt kärn-bränsle. Rörelserna i berget är sällsynta och små. Här förekommer heller ingen vulkanisk aktivitet.
Dessutom är omsättningen av vatten liten, vilket gör att de kemiska förhållandena blir stabila.

Trots detta finns nackdelen att man trots allt vet mycket lite om vad som egentligen händer när man skall slutförvara det radioaktiva avfallet i urberget. Man kanske också kan räkna det faktum att man först behöver mellanlagra avfallet innan det slutförvaras som en nackdel. Fördelar är självklart att det är den säkraste metoden man hittills känner till. Man vet även mycket om 500-meters nivån, som är tänkt att användas vid djupförvar, eftersom man har stora erfarenheter från gruvbrytning och borrhålsundersökningar. En fördel till är att man har tänkt bygga ett förvar som inte kräver någon övervakning.

Metoden djupa hål är tänkvärd, men människan vet för lite om bergets och grundvattnets egenskaper på de djup som är tänkta. Ett förvar på så stort djup kan ha fördelar gentemot förvar på mindre djup. Men det stora djupet medför också flera svårigheter. Höga temperaturer och bergspänningar samt hög salthalt gör att det kan bli svårt att inrätta ett försvar. Bergspänningar är så stora att det kan bli riskfyllt och dyrt att bygga tunnlar.

Positivt med WP-Cave är att byggandet och driften kan göras säker. Dock är det svårt att visa att förvaret är säkert långt in i framtiden efter förslutninng. I jämförelse med andra metoder är detta alternativ dyrare och miljöpåverkan större eftersom man spränger ut betydligt större volymer berg i de andra alternativen.

Övervakad lagring uppfyller inte miljö— och strålskyddskraven. Metoden lämnar ansvaret till kommande genrationer. Vi kan inte med säkerhet förvänta oss, eller begära, att människor skall fortsätta övervaka det använda bränslet i flera tusentals år. Det är inte en lösning som är acceptabel på lång sikt. Positivt är att man kan fortsätta lagringen under en lång tid. Man kan även förflytta bränslet. Dock kräver ett övervakat system underhåll och övervakning. Metoden måste avbrytas innan en ny istid.

Enligt de internationella vetenskapliga utredningar är havsbotten ett relativt riskfritt alternativ ur strålnings- och säkerhetssynpunkt. Men detta ifrågasätts dock av många länder.

Metoden som kallas uppskjutning i rymden är inte ett realistiskt alternativ idag på grund av de konsekvenser som en eventuell raketolycka skulle innebära. Negativt kan vara att man först måste upparbeta avfallet, detta för att vikten inte skall bli för stor.


Slutsats— vad jag har kommit fram till, mina egna åsikter

Ärligt talat, jag tycker det verkar som man vet för lite om vad som egentligen kommer att hända med avfallet när man skall slutförvara det. ”Metoden är intressant, men kunskaperna om berget och grundvattnets egenskaper på dessa djup är sämre än kunskaperna om 500-metersnivån, där man har stora erfarenheter från gruvbrytning och borrhålsundersökningar”, står det i På djupet Fakta och debatt om Sveriges radioaktiva avfall.

Visst, man har stora erfarenheter från det ena och det andra. Men hur kan människan i hela fridens namn vara så säkra på att det är så riskfritt nere i djupförvaret? Tänk om kärnavfallet ändå sprider sig, trots att det är så säkert som det påstås? Det skulle innebära en katastrof. Jag tar säkert i lite nu, det är säkert så säkert som man säger. Men tänk om? Jag vet att ingen kan veta exakt vad som kommer att hända, eftersom man inte har börjat att slutförvara än. Det påstås att det kommer att gå hur bra som helst, men hur kan man vara så säker? De andra metoderna verkar ännu osäkrare. Detta tycker i och för sig de flesta andra också — det är ju därför man har valt slutförvaringsmetoden djupförvar i Sverige.

Att köra ner avfallet i havsbotten, som man gjorde tidigare, tycker jag verkar vara väldigt osäkert. Om avfallet skulle sprida sig, trots att det skall vara så pass säkert som de säger, skulle det bli en katastrof för vattnet i haven.

Att använda metoden övervakad lagring tycker jag i och för sig verkar relativt säkert, men tänker man över huvud taget på den kommande generationer om man skulle ta denna metod som slutförvaringmetod? Jag menar, om vi skall använda oss av denna metod måste vi lita på att den kommande generationen är beredd att utveckla och använda den teknik de önskar för slutförvaring. Det vore som om vi inte kan bestämma oss för vad som är säkert eller inte. Vi kan väl inte förvara avfallet på CLAB hur länge som helst? I allafall måste vi avveckla denna me... Ladda upp arbete

...läs fortsättningen genom att logga in dig.

Medlemskap krävs

För att komma åt denna sida måste du vara medlem och inloggad.

Är du inte redan medlem?

Bli medlem nu och få tillgång till allt innehåll på hela Mimers Brunn.

Kommentera arbetet: Radioaktivt avfall

 
Tack för din kommentar! Ladda om sidan för att se den. ×
Det verkar som att du glömde skriva något ×
Du måste vara inloggad för att kunna kommentera. ×
Något verkar ha gått fel med din kommentar, försök igen! ×

Kommentarer på arbetet

Inga kommentarer än :(


Källor för arbetet

Saknas


Källhänvisning

Inactive member [2001-09-11]   Radioaktivt avfall
Mimers Brunn [Online]. http://mimersbrunn.se/article?id=794 [2017-04-30]

Rapportera det här arbetet

Är det något du ogillar med arbetet? Rapportera
Vad är problemet?



Mimers Brunns personal granskar flaggade arbeten kontinuerligt för att upptäcka om något strider mot riktlinjerna för webbplatsen. Arbeten som inte följer riktlinjerna tas bort och upprepade överträdelser kan leda till att användarens konto avslutas.
Din rapportering har mottagits, tack så mycket. ×
Du måste vara inloggad för att kunna rapportera arbeten. ×
Något verkar ha gått fel med din rapportering, försök igen. ×
Det verkar som om du har glömt något att specificera ×
Du har redan rapporterat det här arbetet. Vi gör vårt bästa för att så snabbt som möjligt granska arbetet. ×

Ladda upp ditt arbete

Dela med dig, ladda upp ditt arbete och hjälp andra! Mimers Brunn söker ständigt nya arbeten på alla nivåer. Inget arbete är stort eller för litet för att ligga uppe på Mimers Brunn.

Ladda upp arbete

Mimers Brunn tipsar om

Att skriva projektarbete

Projektarbete är ditt största projekt under gymnasietiden. Mimers Brunn hjälper dig, hur man ökar sina chanser att få MVG på projektarbete. Att skriva projektarbete