Månadsarkiv: juni 2022

Gästinlägg (J Wallenius) om kärnkraftsavfallets risker med ny kärnteknik

Publicerad den av
2

KcRN:s inledning: Runtom I världen pågår utvecklingsarbete för att ta fram kärnkraftsanläggningar i den så kallade generation IV, som bland annat ska utnyttja energiinnehållet i kärnbränslet mycket bättre. Samtidigt pågår också arbete för att ta fram små modulära reaktorer (SMR), som ska kunna serietillverkas och ha passiva säkerhetssystem. Inget av koncepten är helt nytt, och de båda koncepten kan (men behöver inte) tillämpas i en och samma anläggning.

Ett exempel på en kombinerad reaktortyp är SEALER som utvecklas av det svenska företaget LeadCold (Blykalla). En av de planerade fördelarna är att avfallet, dvs det använda kärnbränslet, inte ska behöva förvaras säkert i 100 000 år utan snarare i mindre än 1000 år. Använt kärnbränsle från ”konventionella” reaktorer, som de som används i Sverige idag, innehåller dels klyvningsprodukter (som Cs-137) som strålar intensivt och därför har kort halveringstid, och dels långlivade och därför svagt strålande aktinider (som Am-241).

Strålningen från klyvningsprodukter skulle i vissa scenarier kunna orsaka akuta strålskador, men syftet med att förvara använt kärnbränsle i 100 000 år är att hindra läckage av aktinider som skulle kunna ge stråldoser på någon mSv eller mindre, och därmed enligt vedertagna riskmodeller antas kunna ge en (mycket liten) ökning av risken för cancer. I SEALER och liknande koncept kan under vissa förutsättningar en skyddad sluten avfallsförvaring behövas bara tills klyvningsprodukterna sönderfallit. Cs-137 har en halveringstid på ca 30 år vilket betyder att efter 1000 år, dvs drygt 33 halveringstider, finns endast en tiotusendels promille kvar av det ursprungliga cesiuminnehållet.  

På KcRN har vi frågat oss vad detta skulle kunna betyda ur katastrofmedicinsk synvinkel och har därför inbjudit den svenske experten på området, professorn i reaktorfysik vid KTH och medgrundaren av Blykalla, Janne Wallenius, att göra ett gästinlägg om avfallshanteringen från snabba reaktorer:

Snabba reaktorer har fördelen att återvinning av både plutonium och restaktinider kan göras med minimal inverkan på reaktorsäkerhet under drift. Dessutom minskar produktionen av högre aktinider (americium, curium), vilket gör att inventariet av dessa ämnen i en sluten bränslecykel kan stabiliseras på en låg nivå. I det fall att både americium och curium återvinns, så sänks den tid som resterande avfall behöver djupförvaras från storleksordningen 100 000 år till mindre än 1000 år. Den senare siffran kommer från jämförande studier av konsekvenser av intrång i förvaret motsvarande tid efter förslutning som utförts i ett EU-projekt koordinerat av KTH. Samtidigt kan de behållare med klyvningsprodukter som skall djupförvaras packas tätare, emedan det i dagens koncept är värmeutveckling från Am-241 som är dimensionerande för avstånd.

Ofta framförs i debatten att dessa fördelar vore skäl nog för en större satsning på fjärde generationens kärnkraft, en teknik som jag själv varit med om att utveckla. Dock bör man då ha i åtanke att det kommer att resultera i en merkostnad för kärnkraftsproduktion, emedan alla kostnader för dagens slutförvar uppstår innan förslutning sker. Dessutom tillkommer en ström av medelaktivt avfall från återvinnningsanläggningar, som innebär att volymen av slutförvarsanläggningar netto inte kommer att minska. Kör man dessutom fjärde generationens reaktorbränsle till en högre utbränning än dagens, så kommer risker relaterat till avfallshantering på kort sikt att öka, snarare än att minska, emedan dessa främst är relaterade till det specifika klyvningsproduktsinventariet.

Därmed är det inte ekonomiskt intressant för en konkurrensutsatt kärnkraftsindustri att implementera fjärde generationens kärnkraft med återvinning av använt bränsle från dagens reaktorpark. Däremot kommer det i en potentiell framtid när snabba reaktorer med uranbränsle tas i drift, bli intressant att återvinna det använda bränslet från dessa reaktorer. Detta paradigmskifte beror på att de kan utformas som bridreaktorer, och därmed producera mer klyvbart material än de konsumerar. Om dessutom dessa reaktorer konstrueras så att de går till samma utbränning som dagens lättvattenreaktorer (≈ 5%) blir den specifika kostnaden för återvunnet bränsle plötsligt en storleksordning lägre än idag.

Sammanfattningsvis finns det incitament att fortsätta forska om återvinning av använt kärnbränsle. Dock kommer denna teknik förmodligen inte tillämpas på återvinning av avfall från dagens lättvattenreaktorpark.

Vår kommentar: Vi på KcRN tackar Janne Wallenius för det mycket intressanta inlägget som ger en hel del tänkvärda perspektiv på nya kärnavfallsfrågor. Uppenbarligen kommer det ofta omtalade förkortade lagringsbehovet inte att vara en omedelbar eller ens garanterad effekt av ny kärnkraftsteknik. Och som vi misstänkte kommer risken för de akuta strålskador som är KcRN:s huvudsakliga fokus inte att minska, tvärtom kan den i vissa scenarier öka till följd av mer klyvningsprodukter.

Östrogenets roll vid katarakt orsakad av strålning med hög LET (linear energy transfer)

Publicerad den av
Svara

Epidemiologiska studier har antytt att kvinnor löper ökad risk jämfört med män  att drabbas av strålinducerad katarakt vilket vi tidigare rapporterat, men den fysiologiska förklaringen och östrogenets eventuella roll till detta är ännu inte klarlagd. I djurstudier har man visat att tidpunkten då östradiolbehandlingen sattes in, i relation till strålexponeringen har betydelse för hur östradiol inverkar på risken för att utveckla gråstarr vid låg-LET strålning; vid östrogenadministrering som påbörjats före strålexposition ökade progressionen och incidensen av gråstarr hos råtta.

Ett mer oväntat resultat var att östrogen som sattes in efter strålexposition (låg-LET) dock verkade skyddande för utveckling av gråstarr. I en nyare artikel presenterar nu samma forskargrupp en studie vid vilken man specifikt har tittat på östrogenets (östradiols) roll vid gråstarr som uppkommer efter hög-LET-strålning. En ökad förståelse för denna specifika form av strålning och risken för kataraktutveckling är relevant för till exempel astronauter som utsätts för kosmisk strålning. Den kosmiska strålningen utgörs till ca 1% av högenergetiska laddade partiklar såsom 56Fe-joner, vilka genom sin höga relativa biologiska effektivitet står för en signifikant del av strålningen och ger upphov till  ökad risk för utveckling gråstarr för denna grupp individer.

I studien som presenteras av Garrett et al ville man undersöka hur tidpunkten för östrogentillförsel påverkade utvecklingen av strålinducerad katarakt hos råtthonor efter exponering för hög-LET-strålning. Råttorna indelades i fyra grupper som alla förseddes med inopererade implantat 1 vecka före strålexponering. På en grupp opererades ett permanent implantat med östradiol in, i den andra gruppen opererade man in en tom kapsel, i den tredje gruppen opererade man in ett implantat med östradiol vilket sedermera avlägsnades direkt efter strålexponering och i den fjärde gruppen opererade man in en kapsel med östradiol direkt efter strålexponeringen. Strålexponeringen bestod av 2 Gy givet med 600 MeV med 56Fe-joner till höger lins. Råttorna utvärderades (start 48-103 dagar efter strålexponering) var 2-4:e vecka och linsgrumlingarna klassificerades. Alla råttor utom en, utvecklade katarakt enligt förbestämda kriterier för linsgrumling.

Till skillnad från observationerna av östrogenets effekter vid strålning med låg-LET såg man i den aktuella studien att östradiol ökade incidensen av katarakt under hela observationsperioden samt påskyndade utvecklingen av gråstarr (i jämförelse med möss där äggstockarna opererats bort och som ej fick någon inopererad kapsel innehållande östradiol). Författarna till artikeln påpekar i sin diskussion att östradiols påverkan på risk för strålinducerad kataraktutveckling därmed kan vara olika beroende på om exponeringen gäller  låg- eller hög-LET strålning. Möjligtvis skulle en förklaring kunna vara att dessa olika typer av strålning kommer att skada DNA på olika sätt, till exempel att hög-LET orsakar fler direkta skador på DNA. En möjlig förklaring skulle därmed kunna vara att den skyddande effekt som man sett av östrogenbehandling efter exponering för låg-LETstrålning, baseras på att östrogenet kan reparera DNA-skador som medieras via fria radikaler, ”reactive oxygen species” (ROS). Författarna påpekar vidare begränsningen i tolkningen av resultaten givet att studien undersökt exponering med hög dosrat och att östrogenets potentiella reparationsmekanismer kan fungera annorlunda vid låg dosrat (fastän man enligt den internationella strålskyddskommissionen, ICRP, hittills inte kunnat påvisa någon dosrateffekt för själva strålinduktionen av katarakt).

Vår kommentar: detta är en intressant studie som indikerar att östrogen kan påverka risken för att utveckla katarakt på flera olika sätt samt att även typ av strålning i kombination med östrogen är viktigt att beakta. Det är dock svårt att dra några säkra slutsatser till risken för kataraktutveckling hos människa, men artikeln är välskriven och ger en bra inblick i det invecklade samspelet mellan olika slags strålning och könsskillnader i risk för att utveckla strålinducerad katarakt.