Tord Walderhaug Institutt for energiteknikk

Presentasjon om: "Tord Walderhaug Institutt for energiteknikk"— Utskrift av presentasjonen:

1 Tord Walderhaug Institutt for energiteknikk
Radioaktivt avfall fra produksjon av kjerneenergi Et uløselig problem? Tord Walderhaug Institutt for energiteknikk

2 Troms Folkeblad 2. august 2008
Tør vi spise reker? Siden det nå kommer opp at Murmansk-krysseren ved Sørøya er full av radioaktivitet, lurer jeg på hvordan det går med atomubåten som sank i Barentshavet etter en eksplosjon om bord? Vi spiser reker, skal vi fortsette med det? Kan noen gi meg et troverdig svar? Roald Sørensen Fjordgår

3 Folk er bekymret over radioaktivt avfall

4 Folk er dårlig informert om radioaktivt avfall

5 Andel av nasjonal elektrisitetsproduksjon
20% 0% 4% 56% 31% 33% 79% 47%

6 Kjernekraft gir et signifikant bidrag til global oppvarming og klimaforandringer

7 Om avfallet blir håndtert forsvarlig, skal da kjernekraft være et alternativ til elektrisitetsproduksjon?

8 Kjernekraft er ingen god miljøløsning, avfallsproblemet er like uløselig som det var for 50 år siden
Gunnar Kvassheim, leder for Stortingets energi- og miljøkomité, 30. mai 2007 Avfallet er enn så lenge et problemavfall - og et meget farlig sådant - som vi ikke har funnet gode løsninger for å ta trygt vare på Leder, Bergens tidende, 10. juli 2007 Den aller viktigste årsaken til at Bellona er imot kjernekraft er at industrien ikke har en endelig løsning for det langlivede radioaktive avfallet Nils Bøhmer, Bellona i Teknisk ukeblad, 10. mars 2006 Først og fremst handler det om de uløste problemene rundt håndtering av radioaktivt avfall Helen Bjørnøy, miljøvernminister, Bergens tidende 26. mars 2007

9 Innhold Karakterisering av radioaktivt avfall
Betingelser for håndtering av avfallet Deponi i geologisk stabile formasjoner Utslippsscenarier Naturlige analogier Framtidige løsninger

10 Reaktorbrensel

11 Elektrisitetsproduksjon
Ett brenselselement: 50 – 300 brenselspinner 150 – 500 kg uran Utbrent etter 3 år 0,1 – 0,3 TWh elektrisk kraft En reaktor 100 – 1000 brenselselementer 100 – 200 tonn uran 500 – 1600 MWe

12 Radioaktive stoffer i brukt brensel
Fisjonsprodukter Transuraner U-238 U-239 Np-239 Pu-239

13 Fisjonsprodukter Nedkjøring 1 dag 10 dager 1 år 50 år 1000 år Over 700
220 150 100 50 20 50 år: 98,5% av total radiologisk giftighet 1000 år: 0,3% av total radiologisk giftighet Halveringstid (år) Andel aktivitet radiol. H-3 12,3 0,05 - Kr-85 10,7 0,7 Sr-90 28,6 43 98,1 Cs-137 30,2 56 1,9 Sm-151 90 0,5 Eu-154 8,8 0,2 Halveringstid (år) Andel aktivitet radiol. Se-79 65 000 2,4 14 Zr-93 11 0,7 Tc-99 78 6,8 Pd-107 0,5 2,7 Sn-126 3,9 25 I-129 0,2 50

14 Transuraner 50 år: 1,5% av total radiologisk giftighet
Cm242 Cm243 Cm244 Pu238 Am241 Am242 Am243 Am244 Np237 Pu239 Pu240 Pu241 Pu242 Pu243 Pu244 Np239 U238 U237 U236 U235 U234 U239 50 år: 1,5% av total radiologisk giftighet 1000 år: 99,6% av total radiologisk giftighet

15 Utvikling av radiologisk giftighet
Fisjonsprodukter Transuraner Totalt

16 Løselighet / mobilitet

17 Prinsipper for deponering av radioaktivt avfall
Internasjonal enighet om at radioaktivt avfall skal tas hånd om på en slik måte at helsemessige konsekvenser for kommende generasjoner ikke blir større enn det som er akseptabelt i dag. Svenske myndigheter: Man skal med overveldende sikkerhet demonstrere at den årlige risiko for kreft eller arvelige skader for mennesker i framtiden vil bli lavere enn 1 til 1 million Risiko på 1 til 1 million svarer til en stråledose på mindre enn 1 % fra naturlig bakgrunnsstråling

18 Naturlig bakgrunnsstråling
Norge: 3,2 mSv i året Kosmisk Ekstern Intern Radon Verden: 2,4 mSv i året Typiske variasjoner: 1 – 10 mSv i året Ekstreme områder: Kerala, India: 5 – 40 mSv i året Ramsar, Iran: Opptil 200 mSv i året

19 Dypdeponering i geologisk stabilt fjell

20 Forventet utvikling Tidsperiode på over hundre tusen år:
Klimaforandringer og istider Storskala geologiske prosesser Annet (f.eks. meteorittnedslag) Innvirkning på en rekke faktorer: Termiske forandringer Mekaniske forandringer av fjell, jordskjelv Hydrogeologiske forandringer Kjemiske forandringer i og rundt deponiet Metning av buffer og trykk fra oppsvulming

21 Klimaendringer

22 Utslipp forutsetter at beholdere svikter
Mulige scenarier: Leirbuffer vaskes bort med påfølgende hurtig korrosjon av kobberkapsling Kraftig jordskjelv med forkastning fører til brudd på beholdere

23 Utslipp som følge av jordskjelv og hurtig korrosjon
Resultater fra forundersøkelse ved Laxemar (Oskarshamn) og Forsmark

24 Menneskelige handlinger
Myndighetskrav: Konsekvenser ved nedsatt funksjon av deponiet som følge av menneskelige handlinger Mottiltak: Lokalisering i område med ingen utnyttbare naturressurser Deponi lagt langt under normale dyp for å finne vann Tiltak for å bevare informasjon om deponiet så lenge som mulig

25 Boring ned i deponiet Antagelser: Scenariet:
Teknologi til å bore til store dyp er tilgjengelig Kunnskap og formålet med deponiet er gått tapt Ikke i stand til å analysere og forstå det de har funnet Scenariet: Diamantboring for utforskning Borehullet blir forlatt åpent Familie starter med gårdsdrift på stedet en måned etter og benytter vannet fra borehullet til drikkevann og vanning av jorder

26 Bruk av vann fra et borehull gjennom deponiet

27 Naturlige analogier Naturlige prosesser som sannsynliggjør resultatene fra modellberegningene Korrosjon av kobber og jern Holdbarhet til sement (vil bli brukt til å fylle igjen tunneler og forsegle deponiet) Leire til å forhindre transport av radionuklider

28 Kobberkanon fra Kronan
Det svenske krigsskipet Kronan eksploderte og sank 1. juni 1676 Noen kobberkanoner ble halvt begravd i bunnslam Korrosjonshastighet i slam: 0,15 µm/år (5 cm på år)

29 Spiker fra Inchtutil Romersk fort fra 84 e.Kr.
Trakk seg tilbake og etterlot en million spiker (70 tonn) nedgravd på to meters dybde

30 Keiser Hadrians mur Mur tvers over England fra rundt 130 e.Kr.
Steinblokker og sement med omtrentlig samme kvalitet som moderne Portland sement

31 Skogen i Dunarobba, Italia
1,5 millioner år gamle trestubber begravd i leire Stubbene hadde ikke begynt å råtne og hadde samme egenskaper som nytt tre

32 Cigar lake (Canada) Uranmalm 450 meter under bakken
Dannet for 1,3 milliarder år siden Rundt uranåren er et 1 – 20 meter lag med leire Ikke spor av radioaktivitet fra malmen på overflaten

33 Naturlig kjernereaktor i Oklo (Gabon)
Forutsetninger: 1,7 milliarder år siden Minst 3% anriking Høy konsentrasjon Tilgang på vann Isotopprosent U-235 U-238 I dag 0,7 99,3 1 milliard år siden 1,6 98,4 2 milliarder år siden 3,7 96,3 3 milliarder år siden 8,0 92,0 4 milliarder år siden 17 83 5 milliarder år siden 31 69

34 Transport av radionuklider i Oklo
Kun beveget seg noen få meter i løpet av 1,7 milliarder år

35 Argumentasjon for sikkerhet
Beregninger basert på pessimistiske forutsetninger viser at det svenske deponikonseptet med stor sannsynlighet vil oppfylle myndighetenes krav. Det er verdt å merke seg at dette gjelder beregninger basert på at det som kan gå galt, går galt Høyere stråledoser, for eksempel ti ganger så høye, vil da være enda mindre sannsynlig Selv en slik dose vil fremdeles være mindre enn 10 % av dosen fra naturlig bakgrunnsstråling og må betraktes som en helt ubetydelig risikoøkning Virkelig alvorlige konsekvenser, som nødvendigvis må innebære flere hundre ganger høyere dose enn myndighetenes grense, har dermed en så liten sannsynlighet at de i realiteten kan utelukkes

36 4. generasjons reaktorteknologi
Framtidige løsninger 4. generasjons reaktorteknologi

37 Generation IV International Forum
Bærekraftig (Ressursbruk, forurensing, avfall) Økonomisk (Konkurransedyktig) Sikker og pålitelig (Ikke behov for atomberedskap) Sikkerhet mot spredning av nukleært materiale

38 4. generasjons reaktorteknologi
Hurtige reaktorer Fisjonering av alle transuraner Pyrometallurgisk reprossesering Transmutasjon av langlivede nuklider

39 Utvikling av radiologisk giftighet

40 Thorium Thorium-232 er et fertilt grunnstoff, ikke fissilt Th-232
Pa-233 U-233

41 Th-232 og U-233 i reaktorer U238 Pu239 U239 Pu240 Np239 Pu241 Np238 Pu242 Pu243 Pu244 Np237 Pu238 Am241 Am242 Am243 Am244 Cm242 Cm243 Cm244 U237 U236 U235 U234 U233 Pa233 Th233 Th232 U232 Th231 Pa232 Pa231 Th229 Th230 Forsvinnende lite transuraner i forhold til reaktor basert på uran Men andre langlivede radionuklider: Pa-231 ( år) Th-229 (7 340 år) Th-230 ( år)

42 Takk for oppmerksomheten
Konklusjon 4. generasjons reaktorteknologi og kjernekraft basert på thorium vil kunne gi mindre mengde avfall som er langlivet og med høy radiologisk giftighet Noe avfall vil likevel kreve dypdeponering i fjell Takk for oppmerksomheten