211service.com
En ny vision for nukleart affald
Da American Airlines Flight 11 fløj i lav højde ned ad Hudson River-dalen om morgenen den 11. september 2001, var dets mål det nordlige tårn i World Trade Center. Men dens påvirkning mærkes stadig ved en klynge af bygninger, den passerede omkring fem minutter, før den nåede nedre Manhattan, ved et atomreaktorkompleks kaldet Indian Point i Buchanan, NY. Ved siden af stedets to driftsreaktorer er to bygninger pakket med højradioaktive brugtbrændselsstave, i 12 meter dybe vandbassiner og farvet Ty-D-Bol blåt af bor tilsat for at dæmpe nukleare kædereaktioner. Den beroligende brummen fra pumperne, der cirkulerer bygningens varme, fugtige luft - og i høj grad holder vandet køligt - giver en atmosfære af industriel ro.
Uden det kølevand kan brændstofbeklædningen overophedes, smelte, antændes og frigive stråling. Hvorvidt virkningen af en Boeing 767 som Flight 11 kunne tømme en af pools og deaktivere backup vandpumper, starte en sådan brand, er langt fra klart. Ikke desto mindre har truslen om terrorisme i almindelighed og overflyvningen af Flight 11 i særdeleshed genoplivet debatten om, hvorfor alt dette farlige brændstof stadig er her – ja, hvorfor alt brugt brændsel produceret ved Indian Point i tre årtier stadig er her – og ikke ved Yucca Mountain, den føderale regerings gravsted nær Las Vegas, hvor det var meningen, at det skulle sendes for seks år siden.
Sent på den sidste sommer begyndte et byggeprojekt ved Indian Point, der vil gøre det muligt at trække brændstoffet ud af bassinerne. Men det kommer ikke til Yucca. Regeringen siger, at Yucca ikke vil være klar før 2010. Ledere i atomindustrien siger, at en mere sandsynlig dato er mellem 2015 og aldrig. Så i stedet for at rejse til Nevada, rejser Indian Points brændstof omkring 100 meter til en skrænt med udsigt over Hudson-floden. På en sensommerdag i år rev en rendegraver ahorn og sorte valnøddetræer ud for at gøre plads til en betonpude. Fra næste år vil de første af de planlagte 72 seks meter høje beton- og stålfade blive placeret der, en konfiguration, der tilføjer lagerkapacitet og dermed gør det muligt for de to kraftværker at fortsætte i drift. Selvom de giver en sikring mod en værst tænkelig brændstofbassin-nedsmeltning, er disse fade blot endnu en midlertidig løsning. Det faktum, at de overhovedet er nødvendige, repræsenterer det kolossale fiasko i det amerikanske energiministeriums Yucca-planer og -teknologi.
Men som tekniske og politiske fiaskoer går, har denne en sølv liner. Konventionel tænkning hævder, at Yuccas problemer skal løses hurtigt, så atomaffald kan slynges væk sikkert og permanent, dybt inde i et fjerntliggende bjerg. Men her er twisten: med atomaffald kan det faktisk betale sig at udsætte. Konstruktionen af fadfelter giver mulighed for at gentænke det konventionelle. Gennemgangen af flere årtier, mens affaldet ligger i fade, kunne være enormt nyttigt. Et århundrede ville give USA tid til at observere fremskridt med hensyn til affaldsopbevaring i andre lande. I mellemtiden ville naturligt radioaktivt henfald gøre affaldet køligere og dermed lettere at håndtere. Hvad mere er, teknologiske fremskridt i løbet af det næste århundrede kan give bedre langsigtede opbevaringsmetoder. Hvis det fortsætter i yderligere 50 år, er det lige meget. Det kan fortsætte i 100 eller 200 år, og det er sandsynligvis til det bedre, siger Allison Macfarlane, en geolog ved MIT og medredaktør af en kommende bog om Yucca. Vi har masser af tid til at lege med det.
Regeringen må nu acceptere, at dens Yucca-plan er en fiasko, og at fade er de facto-løsningen. Indian Points fadpude bliver ikke den første; omkring to dusin driftsreaktorer har dem allerede. Andre kommer sandsynligvis snart på listen. Og nogle fade – i Rowe, MA, Wiscasset, ME, Charlevoix, MI og et sted nær Sacramento, CA – er nukleare forældreløse børn, der har overlevet deres reaktorer. Hver fadpude er nogenlunde på størrelse med en fodboldbane, oplyst, overvåget af bevægelsessensorer og tv med lukket kredsløb og omgivet af barberwire og bevæbnede vagter. I betragtning af den bekymring for hjemlandets sikkerhed, som nukleare affaldsanlæg udgør, og behovet for at beskytte dem individuelt, ønsker vi virkelig, at 60 af dem – der betjener alle 125 kommercielle reaktorer, der nogensinde har været i drift – skal rejse sig rundt i landet, mange tæt på befolkningscentre? Hvis fade er løsningen for den næste generation eller to, bør de placeres ét sted.
Yucca er allerede på spinkel grund; i juli sagde en føderal appeldomstol, at for at åbne gravpladsen i bjergene, skulle regeringen vise, at den kunne indeholde affald i hundredtusinder af år. Omfattende videnskabelige analyser fra Energiministeriet viser, at det ikke kan. Rettens afgørelse kaster hele spørgsmålet tilbage til den amerikanske kongres, som nu skal beslutte, om de overhovedet skal gå videre med Yucca. Dette giver mulighed for at tilpasse politik med fysik og opgive Yucca-eller-bust-dogmet, der har domineret debatten i næsten 20 år. Fade, centralt placeret, kunne gøre det meget nemmere at løse problemet med højniveauaffald og også øge den nationale sikkerhed meget hurtigere.
Tunnelsynet
Den føderale fiksering på Yucca Mountain strækker sig nu over to årtier. Fra begyndelsen af 1980'erne indvilligede regeringen i at tage affald fra ethvert atomkraftværk, der betalte en tarif på en tiendedel af en cent pr. kilowatt-time genereret af dets reaktorer. Alle virksomheder meldte sig hurtigt til. Men udvælgelsen af Yucca, 150 kilometer nordvest for Las Vegas, blev aldrig drevet af videnskab. Stedet blev valgt af den højtstående gruppe af geologer og fysikere, den amerikanske kongres. Indtil videre har Energiministeriet brugt omkring 6 milliarder dollars på udvikling, herunder at bygge en otte kilometer lang, U-formet tunnel gennem bjerget, nogle steder næsten 300 meter under overfladen. Den planlægger at bruge mindst 50 milliarder dollars mere på at bygge snesevis af sidetunneller, pakke affaldet i stålcontainere, der ligner tankskibsdelen af en benzinlastbil, placere affaldet i tunnelerne og drive stedet i 50 til 100 år før. forsegler det for evigt.
Problemer har plaget Yucca siden begyndelsen. I Senatets debat understregede fortalere, hvor tørt det er. Yucca ligger faktisk i det, der nu er en ørken. Men det viser sig, at jorden er fugtig. Selv de omkring 19 centimeter regn, bjerget får hvert år, er et stort problem. Over tid kan fugt korrodere selv de bedste legeringer, som mennesket kender. Korrosion ville betyde, at regnvand, der siver gennem jorden, kunne transportere radioaktive materialer med sig og føre dem til kunstvandingssystemer og drikkevandsbrønde i regionen og dermed levere betydelige doser af stråling til intetanende mennesker generationer.
Varme er et andet problem. De korterelevende radioaktive isotoper i brugt brændsel, hovedsageligt cæsium-137 og strontium-90, giver en enkelt brændstofsamling, frisk ud af reaktoren, en varmeydelse svarende til den af omkring 20 håndholdte hårtørrere. Derfor har hvert kraftværk et tilstødende lagerbassin, der cirkulerer kølevand. Når brændstoffet var under jorden ved Yucca, ville det være varmt nok til at koge grundvandet til damp. Damp kan korrodere beholderne eller bryde op omkring sten, hvilket øger usikkerhed om sikker begravelse. At sprede affaldet ud ville sprede varmen, men det ville også i høj grad reducere Yuccas lagerkapacitet. Så er der problemet med radioaktivt henfald. Højenergipartikler kan interagere med omgivende materialer, nedbryde dem eller få dem til at afgive brint, en gas, der kan eksplodere eller brænde.
Tidligt i år tog forskere ved det katolske universitet i Amerika, hyret af staten Nevada, prøver af den slags metal, som energiministeriet ønsker at bruge på Yucca og puttede dem i noget vand blandet med mineralerne i bjerget. Da en række talere forelæste journalister om, hvorfor Yucca var en dårlig idé, sauterede forskerne metallet over en brænder. Da forelæsningerne var færdige, var prøverne korroderet, nogle af dem hele vejen igennem. Hvor trofast stuntet gengav Yucca Mountains kemi, kan diskuteres. Men det er klart, at Yucca er genstand for alvorlig tvivl. Du skal tænke et sted tilbage i præmissstrukturen for det hele, noget var frygteligt galt, siger Stewart Brand, en San Francisco-baseret konsulent, der engang rådgav den canadiske regering om, hvad de skulle gøre med sit eget affald.
Køler brændstof
Argumentet mod fade er, at de blot er midlertidige, ikke beregnet til at tjene længere end måske 100 år, og at de er en slags overgivelse, der overlader denne generations affaldsproblem til en fremtidig generation at løse. Alligevel er deres forgængelighed præcis det, der er godt ved dem. Et århundrede derefter vil brugt reaktorbrændsel være køligere og mere modtagelig for permanent bortskaffelse. Faktisk vil det gennemsnitlige brændstofbundts varmeeffekt inden for få årtier være nede på to eller tre hårtørrere. Efter 150 år vil der kun være en og tredive sekunder af cæsium og strontium tilbage. Det resterende materiale kan begraves tættere sammen uden at koge underjordisk vand. Reduceret varme betyder reduceret usikkerhed.
Indrømmet, brugt brændsel vil langt fra være sikkert efter så relativt kort en periode. Selv efter 100 år vil det stadig være så radioaktivt, at et par minutters direkte eksponering vil være dødeligt. Der går mange, mange, mange tusinde år, før det er et no nevermind, siger Geoffrey Schwartz, fadchef for Indian Point, som er ejet af Entergy Nuclear. Men det brugte brændsel bliver mere godartet som tiden går.
Brændstoffet kunne også være mere værdifuldt. I årtier har industrien og embedsmænd erkendt, at brugt reaktorbrændsel indeholder en stor mængde ubrugt uran, såvel som et andet meget godt reaktorbrændstof, plutonium, som produceres som et biprodukt ved driften af reaktoren. Begge kan let udvindes, selvom prisen på nyt uran lige nu er så lav og omkostningerne ved udvinding så høje, at oparbejdning af brugt brændsel ikke er praktisk. Og det politiske klima favoriserer ikke en teknologi, der gør potentielt bombebrændstof – plutonium – til en genstand for international handel. Men tingene kan være anderledes om 100 år. For det første kunne det samme brændstof oparbejdes meget lettere, da de potentielt værdifulde komponenter vil være i en matrix af materiale, der ikke er så intenst radioaktivt.
Og om 100 år kan fremskridt inden for oparbejdningsteknologi gøre økonomien overbevisende. Den eksisterende amerikanske teknologi stammer fra den kolde krig og involverer omfattende kemiske trin, der skaber enorme mængder flydende affald. Men der findes et alternativ: elektrometallurgisk oparbejdning. Selvom forskningen i teknikken har haltet på det seneste på grund af det økonomiske klima, kan konceptet blive taget mere alvorligt i fremtiden. Elektroder kunne sortere affaldet (atomerne dannet, når uran spaltes) fra det anvendelige uran (uran-235, der stadig er tilgængelig til fission og uranium-238, der kan omdannes til plutonium i en reaktor), på samme måde som guldsmede bruge elektrometallurgi til at påføre sølvplade. De resulterende affaldsmængder ville være langt mindre.
Måske vigtigst af alt, om 100 år kan energiforsyning og -efterspørgsel være meget anderledes. Oparbejdet nukleart brændsel kan meget vel blive en kritisk del af energiforsyningen, hvis verden er løbet tør for billig olie, og vi beslutter, at afbrænding af kul er for skadelig for vores atmosfære. Hvis det sker, har vi måske 1.000 atomreaktorer. På den anden side har vi måske ingen reaktorer, afhængigt af udviklingen af alternative energikilder som sol og vind. På dette tidspunkt er det svært at sige, men vi er ikke forpligtet til at træffe beslutningen nu; vi kan lægge det brugte brændsel på fade i 50 år og så beslutte, om det er hvede eller avner.
Der er en sidste, mere praktisk grund til, at vi måske vælger at tage plutonium ud af brugt brændsel til reaktorbrug: det gør resten lettere at opbevare. For det meste vil det, der er tilbage, ikke være radioaktivt i næsten lige så lang tid, og den store mængde materiale vil være lavere. Mark Deinert, en fysiker ved Cornell University, siger, at oparbejdning, ligesom genbrug, fjerner omkring halvdelen af materialet fra affaldet, hvilket dramatisk reducerer lageromkostningerne og effektivt fordobler kapaciteten af et anlæg som Yucca.
Satser på bedre opbevaring
Mens nukleart affald ville være lettere at håndtere om 50 eller 100 år, ville det stadig kræve isolation i flere hundrede tusinde år. Men der er al mulig grund til at forvente, at lagringsteknologien vil blive bedre i det næste århundrede. Når vi beslutter os for permanent at bortskaffe affaldet, enten efter oparbejdning eller uden oparbejdning, er vi måske klogere til metallurgi, geologi og geokemi, end vi er nu.
I dag er den grundlæggende teknologi hos Yucca et rustfrit stålmateriale kaldet legering 22, dækket af en paraply af titanium - et drypskjold mod vand, der siver ned gennem tunneltaget. Det kunne se lige så primitivt ud om 100 år, som Wright-brødrenes 1903 Flyer ser ud for os i 2004. Eller det kan simpelthen være forældet. Rumopsendelsesteknologi kan blive lige så pålidelig, som jetfly er i dag, hvilket giver os en næsten idiotsikker måde at smide affald ud i solens kredsløb. Geokemiens mysterier kan være lige så gennemsigtige, som den menneskelige genetiske kode er ved at blive, hvilket ville betyde, at vi med tillid kunne sige, hvilken slags pakke der ville holde affaldet indelukket i de næste par hundrede tusinde år.
Eller der kan være nemmere måder at behandle affaldet på. For eksempel kunne partikelacceleratorer, der rutinemæssigt bruges til fremstilling af medicinske isotoper, være et middel til at gøre affaldet mere godartet. Princippet er allerede blevet demonstreret eksperimentelt: Affyring af subatomære partikler på højaktivt radioaktivt affald kan ændre langlivede radioaktive materialer til kortlivede. Richard A. Meserve, en tidligere formand for U.S. Nuclear Regulatory Commission og nu formand for et National Academy of Sciences panel om nukleart affald, siger, at denne teknologi, kendt som transmutation, kan blive mere praktisk om 100 år. Teknologien med acceleratorer er avanceret de seneste par år, siger han, og det er et godt bud på, at det bliver ved med at gøre det.
Nogle alternative lagringsteknologier har muligvis kun brug for et par års forskning og udvikling. Den ene er keramisk emballage. Keramik har god modstandsdygtighed over for stråling og varme, og de ruster ikke. I øjeblikket er der ingen, der støber keramik, der er stort nok til at rumme brændstofelementer, som typisk er omkring fire meter lange. Men der er ingen teoretisk grænse for størrelserne af keramik; der har simpelthen ikke været noget økonomisk incitament til at lave gigantiske. Det vil der heller ikke være, før den eneste sandsynlige kunde for dem, Energiministeriet, beslutter, at det metal, det handler efter nu, ikke er op til opgaven.
Et andet alternativ kræver blanding af affald med keramik eller mineraler for at danne et stenlignende materiale, der omfatter omkring 20 procent affald. Affaldet vil være kemisk bundet i stabile materialer, der ikke er tilbøjelige til at reagere med vand. Med et par årtiers afdragsfrihed kunne ingeniører bygge prøver og teste dem i barske miljøer. Men selvom ideen har eksisteret i mere end 10 år, er der ingen, der har lagt seriøse forskningspenge i den, da dens eneste mulige amerikanske kunde, Energy Department, har været engageret i Yucca.
Den situation viser ingen tegn på forandring. Energiministeriet har efter kongressens ordrer indtil videre afvist at overveje alternativer. Man-Sung Yim, en atomforsker ved North Carolina State University i Raleigh, hævder, at nogle af disse teknologier allerede er modne, men er blevet skubbet til side i energiministeriets, muligvis forgæves, travlt med at åbne Yucca. Min læsning på dette tidspunkt er, at folk, der arbejder på Yucca Mountain-projektkontoret, ikke rigtig ønsker at ændre designet. Jo flere forandringer du bringer ind, jo mere forsinkede processerne, siger Yim. Det er ærgerligt, for vi kunne gøre det bedre.
Central Casking
Men jagten på den perfekte løsning (forudsat at dyb geologisk deponering endda kunne perfektioneres) har ignoreret en realistisk løsning. Og når det perfekte fejler, som det nu ser ud til at være sandsynligt, vil vi stå tilbage med noget, ingen rationel person ville have valgt: affaldspladser spredt fra kyst til kyst, på steder, hvor reaktorer plejede at være, hver med sin egen sikkerhedsstyrke, vedligeholdelsesmandskab, og udelukkelseszone. Vi er her for at drive en forretning så effektivt som muligt, siger John Sanchez, projektlederen, der overvågede planlægningen af puden på Indian Point, da han arbejdede hos Consolidated Edison, stedets tidligere ejer. I en perfekt verden ville du ikke have 60 af noget som helst, hvis du kunne have en. Men efter 20 års forfølgelse af geologisk bortskaffelse og 15 år med at jagte Yucca og undgå enhver omtale af en plan B, dukker netop sådan en ad hoc og suboptimal løsning op.
Og det opstår uden støtte fra Energiministeriet. Under vidnesbyrd for Senatets energikomité hen over sommeren sagde Kyle McSlarrow, energiministeriets vicesekretær, at fortsatte fremskridt hen imod etablering af et højniveauaffaldsdepot på Yucca Mountain-stedet er absolut nødvendigt. Han fortalte et andet udvalg samme dag, at med fremskridt hen imod Yuccas åbning, så industrien tydeligt, at atomkraft-muligheden virkelig var tilbage på bordet. (Afdelingen ville ikke stille McSlarrow eller andre embedsmænd til rådighed for kommentarer til denne artikel.)
Fadopbevaring er ikke kønt, men hvad er der galt med ideen om et industridepot, et par hektar afsat til det næste århundrede eller deromkring, et enkelt, bevogtet sted i et lidt befolket område, et sted, der om ti år eller deromkring vil kun være bemærkelsesværdig, fordi det er et sted, hvor sneen ikke hænger fast? Macfarlane fra MIT siger, at at gøre et sådant websted sikkert og terrorsikkert ville højst koste 6,5 milliarder dollars. er det ikke det værd? Hvor meget har vi brugt på Irak? Se hvad vi fik for de penge. Og der er mere i fare her, siger hun.
At finde en central side giver åbenlyse udfordringer; ingen ønsker nogen form for radioaktivt affaldssted i hans eller hendes baghave. Men efter længerevarende forhandlinger indgik en gruppe forsyningsingeniører, inklusive Sanchez, en aftale med Skull Valley-banden fra Goshute-indianerstammen om en lang lejekontrakt på en del af dens reservat 80 kilometer vest for Salt Lake City. Området er allerede vært for et luftvåbens bombeområde, et nervegasdepot og forbrændingsanlæg og en losseplads for lavaktivt radioaktivt affald; Goshutes regner med, at de kan bruge lejen til at købe sig jord i et pænere kvarter.
Nogle eksperter mener, at den føderale regering kunne overtage Goshute-projektet og skubbe det til fuldførelse, men der er en hage - en ironisk en, i betragtning af frygten for et 11. september-stil angreb på et atomanlæg. Nuclear Regulatory Commission har fastslået, at en F-16'er, der styrter ind i tønderne på vej til eller fra teststedet, er en troværdig ulykke. Men selvom et sådant styrt uden tvivl ville være katastrofalt, giver fade nogle sikkerhedsfordele i forhold til nutidens brændstofbassiner. Brændstoffet i fade er meget mere spredt og kræver ikke en strøm af kølevand for at forhindre spontan spredende brand. De værst tænkelige virkninger er således mere begrænsede. Under alle omstændigheder ville et fjerntliggende centralt sted være lettere at beskytte med luftforsvar end adskillige spredte steder.
Disse spredte steder skaber allerede lokale problemer. Fadene fra den tidligere reaktor i Wiscasset, ME, blokerer for ombygningen af halvøen, hvor de opbevares, et værdifuldt industriområde. En fadplads nær Prairie Island Nuclear Generating Plant i Welch, MN, støder op til en stammedagplejecenter og et kasino, hvilket er ingens idé om en langsigtet løsning. Uundgåeligt, i kølvandet på den 11. september, vil Indian Point-fadene være et sted for frygt. Disse resultater vil virke endnu dummere om 30 år, når mange af de reaktorer, der lavede affaldet, er væk.
Sanchez husker, at han bar en picnic frokost til standen af ahorn og sorte valnøddetræer, der nu er erstattet med en betonpude til opbevaring af atomaffald. Som årene går, vil færre og færre mennesker vide, at disse træer eksisterede. Flere årtier fra nu, da nutidens aldrende atomkraftværker nedlægges, husker folk måske ikke, at selve reaktorerne eksisterede. Hvis vi ikke skrider til handling snart, vil beholdere med affald stå alene på den skrænt over Hudson-floden - og snesevis af andre steder over hele landet.