FoodPro Preloader

Brukt Nuclear Fuel: En Trash Heap Deadly for 250.000 år eller en fornybar energi kilde?


[ Dette er del 3 i en dybderapport om fremtiden for atomkraft .] En 98 meter lang, to miles lang grøft med bratte vegger 33 meter dypt som børster med magneter og radarreflektorer vil stå i årtusener som en advarsel til fremtidige mennesker, ikke å skamme seg med det som er skjult inne i Waste Isolation Pilot Project WIPP) utenfor Carlsbad, NM Parret med 48 stein eller betong 105 ton markører, etset med advarsler på syv språk som spenner fra engelsk til Navajo, samt menneskelige ansikter forstyrret i uttrykk for horror, er den massive installasjonen ment å stå for minst 10.000 år -

[ Dette er del 3 i en dybderapport om fremtiden for atomkraft .]

En 98 meter lang, to miles lang grøft med bratte vegger 33 meter dypt som børster med magneter og radarreflektorer vil stå i årtusener som en advarsel til fremtidige mennesker, ikke å skamme seg med det som er skjult inne i Waste Isolation Pilot Project WIPP) utenfor Carlsbad, NM Parret med 48 stein eller betong 105 ton markører, etset med advarsler på syv språk som spenner fra engelsk til Navajo, samt menneskelige ansikter forstyrret i uttrykk for horror, er den massive installasjonen ment å stå for minst 10.000 år - dobbelt så lenge de egyptiske pyramidene har overlevd.

Men plutoniumet som er skilt i saltgruven i midten av denne installasjonen, vil være dødelig for mennesker i minst 25 ganger så lenge, selv når saltveggene oser innover for å grave arven fra amerikanske atomvåpen. Og WIPP vil bare holde en brøkdel, men en dødeligere brøkdel, av mengden kjernefysisk avfall som USA planlegger å lagre på Yucca Mountain i Nevada eller et annet sted som er utpekt for å erstatte det som et permanent lager for rester av atomreaksjoner.

Desert Space Foundation, en kunstgruppe i Las Vegas, Nev., Sponset en konkurranse for å komme opp med et lignende advarselssystem for dette nettstedet. Vinneren: Genetisk modifiserte yucca-kaktusene ble koboltblå som ville bli plantet over hele Yucca Mountain-stedet for å betjene som en advarsel til fremtidige sivilisasjoner av det radioaktive avfallet innenfor fjellets hurtighet.

Men uhyggelig blå kaktus eller massive monolitter i ørkenen kan tiltrekke seg i stedet for å avvise fremtidige oppdagelsesreisende. Egyptens advarsler gjorde lite for å avskrekke moderne arkeologer. Det er allerede de som ser hva som ville bli skjult inne i Yucca som en ressurs snarere enn en forbannelse, for så mye som 95 prosent av energien i fissilt uran forblir i avfallet. "Størstedelen av energien er fortsatt i det brukte drivstoffet, " sier Rod McCullum, direktør for Yucca Mountain-prosjektet ved Nuclear Energy Institute (NEI), en industrigruppe. "Med Yucca Mountain, kan du trekke [kjernefysisk avfall] ut og oppgradere det."

Lonely Mountain
I 1987 vedtok kongressen lovgivningen som påkrevde departementet for energi (DOE) å ta i besittelse og lagre det brukte brennstoffet fra nasjonens 104 atomreaktorer innen den daværende tiden i februar 1998. Nå er 11 år etter planen DoEs primære svar - å begrave det dypt inne i Yucca Mountain - er ikke nærmere å være en permanent løsning.

Energiavdelingen sist i juni ble endelig brukt til US Nuclear Regulatory Commission (NRC), det føderale regjeringsorganet som overvåker nasjonens kjernefysiske kraftverk, for et lisens for å bygge depotet på Yucca. Men skattebetalere bruker fortsatt omtrent $ 1 milliard i året i bøter betalt av den føderale regjeringen) til verktøy for å kompensere dem for forsinkelsen.

Alt sagt, produserer atomkraftreaktorene i USA mer enn 2.000 tonn radioaktivt avfall om året, ifølge DoE, og det meste slutter å sitte på stedet fordi det ikke er noe annet å si det. "Når vi fjerner drivstoff fra kjernen etter den endelige bruken, lagrer vi den i et basseng på stedet. Vi har kapasitet til å lagre den der i mange år, sier Bryan Dolan, visepresident for atomkraftutvikling hos Duke Energy Corp., som driver tre kjernekraftverk i South Carolina. Mengden plass som er nødvendig for å lagre den, tross alt, er "utrolig liten".

Faktisk har den amerikanske kjernevirksomheten produsert til sammen 64 000 tonn (en metrisk tonn tilsvarer 1, 1 US tonn) av radioaktive brukte brenselstenger totalt eller, med NEIs ord, nok til å dekke et fotballfelt omtrent syv meter dypt. (Selvfølgelig, faktisk konsentrering av stenger på denne måten ville sette av en kjernekjedereaksjon.)

1987-tiltaket betegnet Yucca Mountain-en rekke vulkanske bergarter 90 miles (160 kilometer) nordvest for Las Vegas i en ørkenbit i nærheten av tidligere kjernefysiske teststeder - som landets permanente depot for all dets brukte drivstoff. Kritikere, blant annet miljøvernere og innbyggere i Nevada, opplyser at nettstedet ikke er egnet for en rekke grunner, særlig på grunn av dens nærhet til feillinjene (jordskjelv har allerede skadet noen bygninger på Yucca Mountain) og fordi vann som strømmer gjennom sin stein, kan til slutt sirkulere radioaktivt avfall i jord eller drikkevann.

Men den føderale regjeringen har allerede brukt 11 milliarder dollar til å bygge en slags omvendt gruve, en dyp aksel kjedet inn i siden av fjellet som er kledd i rustfritt stål der det skal begrave avfallet. For å fullføre depotet ville det være minst 90 milliarder dollar i alt, ifølge et estimat fra Bush-administrasjonen i 2008, og vil ikke komme tidlig før 2017.

Det fjerne målet virker mer og mer usannsynlig. Den mektige Nevada-demokraten, flertallsleder i senatet Harry Reid, er en ledende motstander av lagring av kjernefysisk avfall i hjemlandet. Pres. Barack Obama ser ut til å være enig. I 2007 skrev Obama, en junior senator fra Illinois, i et brev til Reid og Sen Barbara Boxer (D-Calif.), Og bemerket at "valget av Yucca Mountain har feilet, tiden for debatt på dette nettstedet er over, og det er på tide å begynne å utforske nye alternativer for sikre, langsiktige løsninger basert på lydfag. "

Og den 5. januar sa Reid i en uttalelse at Obama "gjentok sitt løfte om å jobbe med meg for å forhindre at dumpen blir bygget."

Finne et alternativ eller finne ut hvordan man gjør Yucca Mountain arbeid - det er allerede så mye kjernefysisk avfall i USA at ifølge NRC, hvis Yucca allerede var åpent, ville det bli fylt til sin lovbestemte grense på 70 000 tonn- vil ta opp "en betydelig del av min tid og energi, " vitner energiminister Stephen Chu, en fysiker, under sin senatbekreftelseshøring tidligere denne måneden. "Vi trenger en plan om hvordan du kan kaste bort avfallet sikkert over en lang periode."

Tilbake i 1983 valgte DoE åtte mulige kandidater for permanent oppbevaring annet enn Yucca, inkludert Vacherie saltkuppelen i Louisiana; Richter og Cypress Creek salt kupler i Mississippi; salt senger i Deaf Smith og Swisher fylker, begge i Texas; så vel som davis og lavendel canyons i Utah; og den vulkanske basalten under Hanford, Wash. Andre foreslåtte alternativer har inkludert å begrave det radioaktive avfallet til sjøs eller skyte det inn i rommet.

Men den føderale regjeringen har brukt mer enn to tiår med å utvikle Yucca, og la den være den letteste kandidaten til et permanent lager. I fraværet fortsetter DoE å betale bøter til de ulike atomkraftverkene rundt om i landet for ikke å gi oppbevaring for avfallet, og det brukte kjernevirksområdet stiger opp.

Brukt drivstoff
For tiden brukte nasjonens kjernefysiske anlegg brukt brensel på stedet i bassenger eller tørkekasser. "Vårt byrå er på rekord for å være sikker på at brenselet kan lagres trygt på stedet ved reaktorer i enten bassenger eller tørkekasser i minst 90 år, " sier David McIntyre, en talsmann for NRC.

De glødende kjernebrenselstavene hviler under 40 fot (12 meter) blekblått vann (laced med bor for å blokkere svane nøytroner, de uladede atompartiklene som initierer en atomreaksjon) og sakte forfall i ti år eller mer. Nye reaktorer vil bli bygd med minst 18 års bruk av brukt brenselagringskapasitet, ifølge Ed Cummins, visepresident for reguleringssaker og standardisering ved kjernereaktor-maker Westinghouse Electric Co. "De tidligste plantene forventes i 2015, så du re 2033 "før noen ekstra skritt, for eksempel å sende brukt brensel til et depot, måtte bli tatt.

Men nesten alle kjernekraftverkene i USA har allerede gått tom for lagringsplass, fordi disse bassengene ikke var designet for å være langsiktige beholdere, og nok plass må beholdes i tilfelle krise som en nedsmelting. I mangel av en langsiktig løsning (for eksempel å begrave avfallet dypt inne i Yucca Mountain), har atomkraftindustrien vendt seg til såkalt tørketanklagring.

Dette innebærer å senke de radioaktive brukte stengene i helium eller en annen inert gass og slå dem inn i en stålbeholder som er ytterligere innkapslet i en konkret cask-til en kostnad på omtrent $ 1 million per cask. De innkapslede stengene klarer fortsatt å utgjøre omtrent en millirem stråling pr. Time og varme utsiden av 100-pluss tonn betonghus til så mye som 90 grader Fahrenheit (32 grader Celsius).

"Disse er plassert i rader på en betongpute for stabilitet. De er egentlig ute i luften, " sier NRCs McIntyre. "Generelt setter de dem innenfor det kontrollerte området på reaktorområdet, slik at de er beskyttet under plantens fysiske sikkerhet."

Nesten 9000 tonn brukte brennstenger er allerede lagret innkapslet i rundt 900 slike filler - hovedparten av dem lagret vertikalt i betongfat, men noen plasseres horisontalt i betongbunkere. Deres beslutningstakere-selskaper som Holtec International og AREVAs Transnuclear, Inc. og NRC i New Jersey baserer seg på at slik tørrbeholderoppbevaring varer i minst et århundre, om ikke lenger. "De har hatt en utmerket sikkerhetsrekord de siste 22 årene de har vært i bruk, " sier McIntyre. "Alle tegn er at de er trygge."

Men noen miljøvernere og andre kjernefysikkritikere hevder at slike tørre kasser presenterer et fristende mål for terrorister og en katastrofe for miljøet hvis de brytes. Faktisk har San Luis Obispo, California, kapittel av Mødre for Fred, suvered NRC og kraftværet Pacific Gas & Electric Co.-eiere av Diablo Canyon kraftverk - for ikke å ta hensyn til virkningen av et potensial terrorangrep når man vurderer miljørisikoen ved et nytt, foreslått tørr oppbevaringsområde på stedet.

Løsningen kan være en eller flere midlertidige lagringssteder, sentraliserte depoter hvor slike tørre filler kan lagres til et permanent lager er åpnet. Elleve samfunn i Idaho, Illinois, Kentucky, New Mexico, Ohio, South Carolina, Tennessee og Washington State har uttrykt interesse i å være vert for et slikt anlegg, ifølge NEI. "Det burde være hvor det kan bli plassert, og det skal være på frivillig sted, sier NEIs McCullum. "Alt som er på vei til Yucca Mountain fra de fleste reaktorene, " som er i den østlige delen av USA

gjenvinning
I 1972 avsluttet General Electric Co. en bygning i Morris, Ill., Som ville ha presentert en annen alternativ løsning på problemet med kjernefysisk avfall: opparbeidelse. Den amerikanske regjeringen opprinnelig jobbet med denne teknologien-kalt PUREX (for gjenvinning av plutonium og uran) - i både Barnwell, SC og West Valley, NY, for å skille ut plutonium og andre gjenbrukbare fisjonsprodukter fra atomavfall. I dag har Frankrike, Japan, Russland og Storbritannia opparbeidelsesanlegg som utvinner friskt brennstoff ved å berikke brukte kjernefysiske stenger - om enn også å produsere radioaktivt avfall biprodukter som må dumpes.

Problemet er at dette også er hvordan regjeringer skiller ut plutonium for bruk i atomvåpen, noe som potensielt skaper et fristende mål for tyveri. "Et av de største hindringene for å øke sikkerheten er spredning av opparbeideringsanlegg, som produserer separert plutonium som kan brukes i våpen", sier fysikeren Edwin Lyman, en senior stabsforsker ved Union of Concerned Scientists (UCS), et nonprofit som talsmenn for et sunt miljø og sikrere verden. "Vi tror ikke noen opparbeidelsesordning som eksisterer eller foreslått kan redusere den alvorlige bekymringen for spredning og nuklear terrorisme." Noen 250 tonn plutonium nok til 30 000 atomvåpen - har allerede blitt opparbeidet av de nevnte landene, ifølge gruppen.

Bush-administrasjonen gjenopplivet interessen for slik opparbeidelse via det globale kjernefysiske partnerskapet (GNEP) i 2006. Dette DoE-programmet foreslår å starte gjenvinning av kjernekraft i USA ved å bygge et nytt opparbeideranlegg, noe som ba GE om å gjenåpne Morris, Ill., nettsted, blant annet selskaper som går fremover. Samtidig har Energiavdelingen oppnådd 21 nasjoner, fra Australia til Kasakhstan, for å utvikle en slik opparbeidelsesteknologi på en sikker måte, i mange tilfeller ved å sende fremtidig brukt drivstoff til dette foreslåtte amerikanske anlegget.

Nasjonalt forskningsråd, forskningsarmen fra US National Academy of Sciences, bemerker imidlertid at slik opparbeidelse er upraktisk og kostbar. I 1996 anslått at opparbeidelse av eksisterende brukt kjernedrivstoff kunne koste mer enn 100 milliarder dollar. Elleve år senere erklærte Rådet videre at forskning og utvikling av slik teknologi under GNEP bør stoppes, fordi pengene kunne bli bedre brukt på andre områder av kjernefysisk forskning, for eksempel neste generasjons reaktorer.

Kjernekraftindustrien har heller ikke vist stor entusiasme for opparbeidelse på grunn av den høye prislappen. "Dette GNEP-programmet er rettet mot å prøve å forstå om du kan øke bruken av brukt drivstoff økonomisk, " sier Westinghouses Cummins. "Jeg vil foreslå at det ikke er veldig økonomisk."

En rapport fra 2007 utstedt av Colorado tankesenter, The Keystone Center - En analyse av kjernekraft av nyttekonsulenter, miljøvernere, politimenn og andre eksperter, er enig i at "opparbeidelse av brukt brensel ikke vil være kostnadseffektiv i overskuelig fremtid."

"Kommersiell brukt brensel har plutonium i det, og du kan tenke på det som en malm som kan bli myntet for fissilt materiale, " lyman notater. Men "kostnaden for å utvinne plutonium fra den malmen er fortsatt mye, mye høyere enn prisen på uran."

Ikke desto mindre peker advokater, inkludert forskere ved Idaho, Argonne, Los Alamos og Oak Ridge nasjonale laboratorier, til en reprosesserende fremtid for såkalte hurtigoppdrettere, som bruker plutonium til å generere elektrisitet - og i ferd med fisjonering genererer enda flere plutonium, en teoretisk uutslettelig energikilde. "I teorien kan det produsere en selvbærende energiforsyning, " anerkjenner Lyman. "Men i praksis er det aldri jobbet."

Faktisk ble Monju racerreaktoren i Tsuruga på Japans vestkyst stengt i 1995 etter litt mer enn et års drift på grunn av politisk motstand og vanskeligheter med å kjøre den, inkludert en brann forårsaket av en lekkasje av det flytende natriumkjølingsmiddelet, til tross for en kostnad på over 6 milliarder dollar å bygge. * "Oppdrettere er vanskelige reaktorer, de er komplekse reaktorer, " sier Westinghouse Cummins. "Det har vært noen bygget, men ikke mange flere. De er bare ikke økonomiske for øyeblikket."

Og selv om oppbearbeiding eller raske oppdrettere kunne gjøres for å jobbe billig og effektivt - eliminere brukte reaktorstenger som radioaktivt avfall - vil det fortsatt være tusenvis av tonn kjernefysisk avfall som trenger et fast hjem.

Det andre kjernefysiske avfallet
USA produserer så mye som 45 000 kubikkmeter radioaktivt materiale fra atomkraftverket årlig - et tall som spiker høyere dramatisk når gamle kjernefysiske anlegg blir avviklet, for eksempel Maine Yankee i Wiscasset, Me., I 1997. Avhengig av arbeidstakernes overtrinn til vannfiltre, har noen av denne strømmen av kjernefysisk avfall ikke lenger et sted for bortskaffelse, heller ikke særlig de høyt radioaktive materialer som er klassifisert som klasse B og C, for eksempel reaktorkarhodene. "Det har bare ett sted det kan gå, " sier Ralph Andersen, helsepersonell ved NEI, "et dyp geologisk lagringssted, " som Yucca Mountain.

Nasjonalt atomvåpen i Barnwell, SC, ble stengt for overføring av slikt avfall fra atomkraftverk i 36 stater i juli 2008. En ny dump i Texas, som ble gitt en lisens av staten i denne måneden, vil bare akseptere lavt nivåutslipp fra den staten og Vermont, sammen med like begrensede dumper i Utah og Washington State. Dette har også forlatt brukere av nukleare produkter som sykehus og universiteter som krypterer for å finne et sted å avhende deres radioaktive rester.

Så nå sitter avfallet fra flertallet av reaktorer på østkysten og Midtvesten typisk ved siden av det brukte kjernevirksområdet i tørre fat på stedet. Med hensyn til sikkerhet er det det beste som kan gjøres for tiden.

"Hvor vil jeg lagre radioaktive materialer? Et sted hvor det var væpnede sikkerhetsansvarlige med betongbygg, " sier Andersen. "Det vi har på et atomkraftverk er en bevæpnet festning som er laget av betong."

* Erratum: (1/29/09): Denne setningen ble endret etter publisering. Det ble opprinnelig uttalt at Monju hurtigoppdrettsreaktoren brukte smeltet saltkjølevæske. Takk til bhoglund for å påpeke feilen.

Hva er torv tå?George Church: De-Extinction er en god ideForsker: Ban patenter på geoengineeringsteknologiSpacecraft oppdager partikkel akselerator på SaturnArctic Sea Ice Hits Record Lav Vinter PeakDiminutive Discovery: Moon-Size Exoplanet Circling Sunlike Star Smallest YetContinental Telescope Array kan bruke Usher Astronomy Revolution i AfrikaMed One Space Observatory Down, bruker NASA en annen til kart CO2