Slutdepoter og højradioaktivt affald – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Niels Bohr Institutet > Spørg om Fysik > ? om Fysik > Slutdepoter og højradi...

23. januar 2012

Slutdepoter og højradioaktivt affald

Hej Spørg om Fysik  
I dokumentarfilmen "Into Eternity", der handler om det slutdepot (Onkalo), der er ved at blive bygget i Finland, nævnes det utallige gange, at depotet til det højradioaktive affald skal holde i 100.000 år.

Men hvorfor præcis 100.000 år? Hvordan finder man halveringstiden, når der er tale om så lang tid?
 
Med venlig hilsen
SFS

Jeg har ikke set den pågældende film. Det at finde halveringstiden er ikke hovedparten af problemet. Sådanne middelkorte halveringstider kan forholdsvis overkommeligt måles, hvert stof for sig, og når man så kender sammensætningen, kan man beregne en rimelig halveringstid.

Atomaffald

Man har bestemt halveringstider, som er enorme for f.eks.  23290 Th til 1,41*1010 år, sammenlignelige med den tid solsystemet har eksisteret. Det problem, man skal gøre op med sig selv om, er hvor lav aktiviteten af affaldet skal være efter deponeringen er slut, og om der er specielt ondartede stoffer, som vi f.eks. optager, og som skal have lavere aktivitet. Sådanne stoffer kunne f.eks. være radioaktivt Strontium og Jod.

Desuden betyder nedlæggelse af en reaktor, at der skal deponeres store mængder byggematerialer, jern, beton osv. som er blevet radioaktivt, som følge af neutronaktivering.

Halveringstiden af radioaktive stoffer regnes for lang, hvis den er større end 30 år. Hvis aktiviteten af en stofmængde er større end 1Ci/l regnes den for høj, er den lavere end 10-6 Ci/l for lav, derimellem som mellem. 1 Ci er 3,7*1010 henfald pr. sek. Naturligvis er det heller ikke ligegyldigt, hvor energirig strålingen fra henfaldene er, eller om det er alfa- beta- gamma- eller neutronstråling. En række af de væsentligste produkter er anført her nedenfor, bemærk at der ikke er inddraget kortlivede produkter på langlivede fissionsprodukter er f.eks.


Spalten fissionsprodukt har her tal, der er fastsat ud fra 923592U. 1 keV er 1,64*10-16 Joule, det er en lille energi, men det der sker ved stråling, er beskadigelser af den levende celle herunder DNA, og det kræver kun meget små energier.

Den dosis man modtager fra stråling regnes i en enhed der hedder Siverts (Sv). Den enhed tager hensyn til strålingens energi og art, altså samlet virkning. Man regner med, at uden intensiv hospitalsbehandling, og lidt held, vil 5 Sv være en dødelig dosis. Ved 4 Sv er overlevelses chancen ca. 50 %. 0,1 Sv antages at give knap 1% forøget risiko for cancer og stort set for hver 0,1 Sv forøges risikoen på samme måde.

Hvor meget stråling får vi i dag

En flyvning til USA i 10 km højde giver ca. 0,00005 Sv lidt afhængigt af solaktiviteten, gennemsnitligt i Danmark får vi 0,001 Sv pr. år (der er kilovis af Uran i havejord).

Finlands sydkyst nær Helsingfors, Onkalo

Bor man i betonbyggeri får man en ekstra belastning på 0,003 Sv/år især fra radon som kommer ud af betonen, i naturen ved Brasiliens kyst op til 0.2 Sv/år. Ved 0,25 Sv på kort tid optræder de første direkte mærkbare symptomer kvalme opkastninger og diarre.

Hvor farlig bestemte radioaktive stoffer er, afhænger af hvor man bliver bestrålet. Udenfor kroppen virker bestrålingen, som beskrevet ovenfor, men kommer radioaktive stoffer imidlertid ind i kroppen, er det langt alvorligere. Visse radioaktive stoffer, som f.eks. Strontium, kan blive indbygget i vore knogler, og vedblivende at bestråle knoglemarv og omgivelser, og Jod koncentreres i skjoldbruskkirtelen. En række andre stoffer udskilles straks f.eks. Radon, der er en ædel luftart, og henfalder den ikke mens den er i lungerne, vil den normalt blive udåndet igen.
For en række isotoper gælder det, at de ville kunne isoleres fra affaldet, og eventuelt anvendes til bygning af nukleare våben. På grund af henfaldet vil denne mulighed efterhånden aftage stort set i løbet af 9000 ril 10000 år.

Onkalo principopbygning

Det principielt fornuftige ved behandling af affaldet, er at få udskilt brugbare isotoper, og "brænde dem" i en fissionsreaktor, at få fjernet alle isotoper, som kan anvendes til våbenbrug, og destruere dem på samme måde. Så kan de endda give energi. Det man så normalt gør med resterne, er at lave det om til keramik (glas) og deponere disse keramikker på steder, hvor der ikke forventes at komme vand eller jordskælv (geologisk stabile områder). De der lægger undergrund til, skal naturligvis have betaling for hjælpen, så det er en forretning.

Det er en politisk afgørelse, hvor lavt et stråleniveau man vil nå, før man anser affaldet for uskadeligt. Er det godt nok men en aktivitet, der har samme størrelsesorden som aktiviteten i de miner, hvor uranen brydes? Der er fremsat tal på opbevaringstid som 400, 1000 og 10 000 år og mere.

Det skal lige bemærkes her, at fusionsreaktorer (den proces hvor man bygger tunge stoffer op fra Brint, processen i solen) også vil afgive radioaktivt affald, fordi apparaturet bliver radioaktivt af processen, så det er også et dog mindre problem ved fusion.

Endelig der er lavet et langtidsforsøg

Der er en kendt én naturlig atomreaktor i Oklo-minen i Gabon, Vestafrika. Det er porøse uranholdige bjergarter med meget lidt bor og cadmium. Nedsivende regn har virket som moderator, og reaktoren har formodentligt virket med meget små energier i ca. 1 million år, affaldsstofferne er bundet på lermineraler, og har stort set ikke flyttet sig i den tid. Atomaffald har altså en vis evne til at blive bundet til lermineraler (jord).

Tilbage står, at med hensyn til hvor længe affald skal opbevares, afhænger det af efterbehandlingen, fjernelse og genbrug i reaktor af visse stoffer, samt fjernelse af stoffer, der kan anvendes til atombomber, samt hvilken form affaldet bearbejdes i. Dernæst af en politisk vurdering ud fra de videnskabelige facts, herunder chancen for biologiske skader, strålingsrisiko, hvor lav aktivitet kræves (det er ekspotentielle henfald, så principielt kan man umuligt kræve 0) og opbevaringssikkerheden osv. Der kan altså ikke gives et simpelt svar på spørgsmålet.

Der var iøvrigt ingen politikere der rystede på hånden i tresserne, hvor det var kendt, at kulkraftværkerne sendte ca. 600 T radioaktivt Uran ud over Danmark pr. år fra de ret urene kul, vi da importerede bl.a. fra østlandene (i dag filtreres det væk med røgasken og laves til cement bl.a. til fortovsfliser mm.).

Med venlig hilsen
Malte Olsen