Gästinlägg (J Wallenius) om kärnkraftsavfallets risker med ny kärnteknik

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.

2 tankar på “Gästinlägg (J Wallenius) om kärnkraftsavfallets risker med ny kärnteknik

Lämna ett svar till Johan Swahn Avbryt svar

Fyll i dina uppgifter nedan eller klicka på en ikon för att logga in:

WordPress.com-logga

Du kommenterar med ditt WordPress.com-konto. Logga ut /  Ändra )

Twitter-bild

Du kommenterar med ditt Twitter-konto. Logga ut /  Ändra )

Facebook-foto

Du kommenterar med ditt Facebook-konto. Logga ut /  Ändra )

Ansluter till %s