Definition #
Radioaktivt affald omfatter ethvert materiale, der enten i sig selv er radioaktivt eller er blevet forurenet med radioaktivitet, og som ikke anses for at have nogen yderligere anvendelse. Disse materialer kan komme fra forskellige kilder såsom atomkraftværker, medicinske faciliteter, forskningslaboratorier eller industrielle processer.
I modsætning til andre farlige industrimaterialer falder fareniveauet for alt radioaktivt affald – dets radioaktivitet – med tiden. Det henfalder til ikke-radioaktive grundstoffer. Hvert radionuklid har en halveringstid – tid, det tager for halvdelen af dets atomer at miste halvdelen af sin radioaktivitet. Radionuklider med lang halveringstid har tendens til at være alfa- og beta-emittere – hvilket gør deres håndtering lettere – mens dem med korte halveringstider har tendens til at udsende de mere gennemtrængende gammastråler.
Klassificering af affald #
Radioaktivt affald klassificeres typisk afhængigt, primært af dets radioaktivitetsniveau som enten lavaktivt (LLW), mellemniveau (ILW) eller højniveau (HLW) [1].
Lavradioaktivt affald (LLW) #
Ud af det samlede radioaktive affald udgør LLW 90% af mængden der produceres men kun 1% af den samlede radioaktivitet. Det omfatter alt fra papirer, kasserede ventiler og pumper, brugte filtre, arbejdstøj og værktøj m.v.
Dets opbevaringsbeholdere er nogle gange den type (gule) tønder, du vil se afbildet i populære afbildninger af atomaffald, men dette affald er hverken unikt for atomkraft, og det er heller ikke en alvorlig fare. Denne type kan håndteres og bortskaffes i mindre specialiserede faciliteter designet til lavaktivt radioaktivt affald.
Mellem-radioaktivt affald (ILW) #
ILW udgør omkring 7 % af volumen, men kun 4 % af radioaktiviteten af alt radioaktivt affald. Det er mere radioaktivt end LLW, men den varme, det genererer (<2 kW/m3), er ikke tilstrækkeligt til at blive taget i betragtning ved design eller valg af lager- og deponeringsfaciliteter. Ting, der generelt falder ind under denne kategori, er beholdere, pumper, filtre, medicinske isotoper og tilhørende medicinsk udstyr og dele af nedlagte atomreaktorer. Det kræver generelt afskærmning, men ikke køling [3].
De fleste ILW er pakket i 500L tromler eller 3m3 stålkasser, hvor affaldet immobiliseres i cementbaserede materialer. Disse pakker opbevares i midlertidige butikker, indtil en passende bortskaffelsesvej bliver tilgængelig. Som med HLW er den foretrukne mulighed for geologisk deponering.
Højaktivt radioaktivt affald (HLW) #
Højaktivt affald (HLW) udgør 3 % af den samlede mængde nukleart affald, men tegner sig for 95 % af radioaktiviteten. Det er tilstrækkeligt radioaktivt til, at dets henfaldsvarme kan øge dens temperatur og temperaturen i omgivelserne betydeligt. Som følge heraf kræver HLW køling og afskærmning.
Den foretrukne mulighed for håndtering af HLW er geologisk deponering, som involverer at placere emballeret radioaktivt affald i et konstrueret, underjordisk depot, hvor klippen udgør en barriere [4].
Brugt nukleart brændsel (SNF) #
Brugt brændsel refererer til det nukleare brændsel, der er blevet brugt i en reaktor. Det er ikke en flydende grøn masse, men fast metal bestående af små brændstofpiller i lange metalrør kaldet stænger. En struktureret gruppe af brændstofstænger kaldes en brændstofsamling.
Sammensætning #
Når det kommer ud af en atomreaktor, er brugt nukleart brændsel en blanding af to bestanddele:
Fissionsprodukter
Udgør ca. 3 procent af affaldet og er ansvarlige for den kortvarige radioaktivitet. De dannes som nedbrydningsprodukter under fissonsprocessen, hvor atomkerner splittes. Det omfatter elementer: cæsium-137, strontium-90, jod-131.
Actinider
Actiniderne tegner sig for det meste af den langvarig radioaktivitet i affaldet. Det er muligt at adskille actiniderne og bruge dem igen, hvilket resulterer i en reduktion til mindst 300 år sammenlignet med op til 1.000 år. De dannes, når uran fanger en eller flere neutroner uden at spalte. Det omfatter elementer: uran, plutonium og de mindre actinider (americium, neptunium og curium).
Radioaktiviteten #
Frisk taget ud af reaktoren er brændslet rig på fissionsprodukter med meget korte halveringstider. Således sker meget af radioaktiviteten i de første uger, timer eller endda sekunder efter. Det sker sikkert i kølebassinet. Allerede i det første år efter fjernelse fra reaktoren forsvinder 99 % af aktiviteten. Efter 40 år er der kun en tusindedel tilbage af den oprindelige aktivitet. Det er i modsætning til det meste andet ikke-radioaktive elementer over hele verden. De er ekstremt giftige og mister ikke deres giftighed over tid men vare for evigt. Det gælder Bly, Cadmium, Arsen og Kviksølv.
Halveringstiden forveksles ofte med ”farlig radioaktivitet”. Det bygger på en grundlæggende misforståelse af at radioaktive materialer udsender en konstant mængde stråling i denne halveringstid. Det forholder sig sådan, at højere radioaktivitet er lig med kortere halveringstid og omvendt. Radioaktive materialer er ikke farlige, fordi de har lange halveringstider, faktisk omvendt. kulstof-14 har en halveringstid på hele 5.730 år. Men er alligevel en nyttig, radioaktiv og harmløs del af enhver menneskekrop
Hvor meget #
En stor 1000 megawatt letvandsreaktor producerer 3 kubikmeter (25-30 tons) om året (uoparbejdet). Det fylder kun svarende til et stort klædeskab. Hvis brændslet oparbejdes og forglasses, vil affaldsmængden være betydeligt mindre. De kommende fjerde generations atomreaktorer (Gen-IV) vil kunne at genanvende affaldet og reducere både mængde og tid med en faktor på 100.
Til sammenligning anslås mængden af aske produceret af kulkraftværker i USA alene til 130.000.000 tons om året [6], og flyveaske anslås at frigive 100 gange mere stråling end et tilsvarende atomkraftværk og dette kan ikke genanvendes.
Der er to muligheder for håndtering af brugt atombrændsel: Genoparbejdning for at genvinde og genbruge den brugbare del af den elle langtidsopbevaring og endelig bortskaffelse uden genbehandling.
Kilder
- What is nuclear waste and what do we do with it? – World Nuclear Association (world-nuclear.org)
- Low-level waste (LLW-LL) – laradioactivite.com (radioactivity.eu.com)
- Intermediate-level waste (ILW-LL) – laradioactivite.com (radioactivity.eu.com)
- High-level waste (HLW) – laradioactivite.com (radioactivity.eu.com)
- https://web.archive.org/web/20160201064831/http://www.world-nuclear.org/info/Nuclear-Fuel-Cycle/Nuclear-Wastes/Radioactive-Waste-Management/
- https://www.epa.gov/coalash/coal-ash-basics