måndag, oktober 18, 2021
HemVetenskapAllt du kan tänkas vilja veta om kärnavfall

Allt du kan tänkas vilja veta om kärnavfall

Slå er ner i lässoffan med en kopp kaffe för det här blir ett långt inlägg. Det är dags att vi snackar lite om det eviga sorgebarnet kärnavfall och hur den vrickade situationen riskerar att leda till att det blir mörkt och kallt i Sverige inom några år. Du kommer få en grundkurs i kärnfysik, en genomgång av dagspolitiken, en förnyad uppskattning för kärnenergi efter mer nördiga detaljer än någon frisk människa vill utsätta sig för, insikt i att kärnavfall aldrig varit ett problem från första början och ditt hjärta kommer husera ännu mer hat för miljöpartister. Så läs vidare för det blir kul!

Kärnavfall är ett tämligen aktuellt ämne eftersom vi nyligen kunnat läsa att Vattenfall varnar för att de kan tvingas att stänga ner Ringhals 3 och 41 och Forsmark 3 efter revisionerna år 2025 och Forsmark 2 redan efter revisionen år 20242. Då det är ca 4,5 gigawatt som kanske försvinner under ett år och med det nästan 30% av vår elproduktionen är det på sin plats att diskutera vad problemet egentligen är. Allt kokar ned till kärnavfallsfrågan.

I Sverige så förvarar vi allt utbränt kärnbränsle centralt i Clab3 i Oskarshamn. Clab är en stor bassäng där bränsleknippena får stå och klinga av och planen är att så småningom flytta allt till slutförvaringen som ska byggas i Forsmark. Clab har givetvis inte obegränsat med lagringskapacitet och eftersom vi ännu inte har någon slutförvaring färdig så ligger samtliga gamla bränsleknippena som någonsin suttit i en reaktor i Sverige i Clab och tar plats. Om Clab får slut på utrymme så kan kraftverken inte bli av med sitt utbrända bränsle och då kan de inte heller fortsätta drivas eftersom de därmed inte kan ladda nytt bränsle.

För att åtgärda problemet så har en ansökan legat på regeringens bord sedan 2018 om att godkänna både en utökning av Clab samt byggnationen av slutförvaringen. Att de två sakerna hanteras tillsammans beror bland annat på att Oskarshamns kommun inte vill se att Clab expanderar om de inte är säkra på att bränslet i slutändan kommer skeppas till slutförvaringen samt att de två anläggningarna helt enkelt hänger ihop i en kedja. Det är svårt att ta ställning till en komponent utan den andra.

Problemet vi nu står inför är att en miljöpartistisk regering naturligtvis aldrig kan godkänna ett slutförvar eftersom frånvaron av ett slutförvar är miljöpartiets främsta argument mot kärnenergi och därmed en del av partiets själva existensberättigande. Att miljöpartiet skulle ge tummen upp till slutförvaring är därmed lika troligt som att hitta en sosse som har handen i sin egna ficka. Inte förvånande så har regeringen därmed förhalat beslutet till sista sekund och slutligen bröt de ut frågan om Clabs expansion från frågan om slutförvaring och godkände därefter endast Clabs expansion. Det är ett beslut som praktiskt taget alla remissinstanser kritiserar och som i slutändan riskerar att innebära att mark- och miljödomstolen inte kan ta ett beslut i frågan eftersom allt underlaget var skapat med ett enhetligt beslut 4 i tankarna. Oskarshamns kommun är inte heller särskilt nöjda eftersom de inte vill se att Clab blir till en inofficiell slutförvaring. Kraftverksägarna å sin sida tolkar naturligtvis det här som en tämligen instabil situation och flaggar därmed för att de kanske kommer tvingas att börja stänga ner reaktorer om inte alla skärper till sig.

Ja ni hör själva, det här är en sån där pisstråkig politisk-byråkratisk förstoppning som får alla möjliga sorters människor att gå igång och skrika efter en mer rationell regering som lyssnar på experterna. Det största problemet i just det här faller är dock inte att vi råkar ha miljöpartister i regeringen5 utan det är att avfallsfrågan har hanterats på ett efterblivet och byråkratisk sätt sedan kärnenergins begynnelse. Jag tänker därmed inte ödsla mer tid på dagspolitiken utan istället vända blicken mot hur kärnavfallsfrågan borde ha hanteras. Diskussionen som följer kommer oundvikligen bli måttligt teknisk och därför inleder jag med en genomgång av de begrepp man bör känna till. Har du glömt bort gymnasiefysiken så är det nyttig läsning och annars är det bara hoppa över hela avsnittet.

Kort repetition

Det viktigaste att känna till är att atomkärnor består av protoner och neutroner. Protoner är positivt elektriskt laddade och neutroner är elektriskt neutrala. Antalet protoner bestämmer således vilket grundämne en atomkärna tillhör eftersom det är den elektriska laddningen som står för de kemiska egenskaperna.

Två atomkärnor kan tillhöra samma grundämne, dvs ha samma antal protoner, men olika antal neutroner och de är då två isotoper av grundämnet. Ett exempel på notationen är de två uranisotoperna {^{235}_{92}U} och {^{238}_{92}U}
U står för uran, 235 och 238 står för antal nukleoner (samlingsordet för protoner och neutroner) i atomkärnan och det benämns även som isotopens masstal och slutligen så står 92 för antal protoner. Man kan därmed räkna fram att neutronantalet i de två isotoperna är 143 (235-92) respektive 146. Det är även korrekt att skriva Uran-238 eller Uran-235. Olika isotoper har olika kärnfysikaliska egenskaper men i stort sett samma kemiska egenskaper. Ordet nuklid är mer eller mindre synonymt med isotop och jag kommer använda bägge termerna.

Radioaktivitet

Radioaktivt sönderfall sker när en atomkärna bryts sönder eller när dess interna konfiguration förändras. Något förenklat kan man säga att naturen alltid strävar efter att nå det lägsta energitillståndet. En boll på en kulle kommer förr eller senare rulla ned och när bollen har rullat ned så är den hårdare bunden till jordklotet genom gravitationen. Skillnaden i bindningsenergi mellan när bollen vara uppe på toppen av kullen och nere i dalen frigörs när den rullar ned. Samma sak gäller för atomkärnor, alla konfigurationer av atomkärnor är inte lika energimässigt hårt bundna och de tenderar att konfigurera om sig till hårdare bundna tillstånd. Detta kallas för radioaktivt sönderfall eftersom energiskillnaden frigörs i form av strålning (radio från latinets radius vilket betyder stråle).

Nuklider kring järn är de som är hårdast bundna och det innebär att om man sammanfogar lättare nuklider eller sönderdelar tyngre nuklider än järn så frigörs energi. Sammanfogning (fusion) av nuklider är inget som sker av sig själv och vi ska inte diskutera det mer i den här artikeln men sönderdelning kan ske spontant och det är vad radioaktivt sönderfall är.

Bidningsenergi

Atomkärnor är tämligen komplexa och de kan falla sönder på många olika sätt men vi behöver bara bry oss om fyra sönderfallsprocesser när vi pratar om kärnbränsle:

Alfasönderfall ( \alpha ) sker när en alfapartikel kastas ut ur atomkärnan. En alfapartikel är samma sak som en heliumatomkärna, dvs två protoner och två neutroner, {^{4}_{2}He} . Uran-238 sönderfaller via alfa och efter sönderfallet så har man en Toriumatomkärna och en alfapartikel, man skriver ut reaktionen såhär.

{^{238}_{92}U} -> {^{234}_{90}Th} + \alpha

Betasönderfall (\beta) sker när en neutron i atomkärnan omvandlas till en proton, en elektron (e^-) och en antineutrino (\overline{\nu_e}) varefter elektronen och antineutrinon flyger iväg. Det kallas för \beta^- eftersom elektronen är negativt laddad. Ett annat sorts betasönderfall är när en proton omvandlas till en neutron, en positron (e^+) och en neutrino (\nu_e). Det kallas för \beta+ eftersom positronen är positivt laddad. Ett exempel på förstnämnda är sönderfallet av Cobolt-60:

{^{60}_{27}Co} -> {^{60}_{28}Ni} + e^- + \overline{\nu_e}

Gammasönderfall (\gamma) sker när protonerna eller neutronerna arrangerar om sig i atomkärnan så att de hamnar i ett lägre energitillstånd. Energin som då frigörs blir till en högenergetisk foton (ljuspartikel) som kallas gamma. Atomkärnan har med andra ord oförändrat antal protoner och neutroner efter att den avgett gammastrålning. Gammasönderfall sker primärt efter ett föregående beta eller alfasönderfall eftersom atomkärnan som bildas efter sönderfallet allt som oftast är i ett tillstånd där neutronerna och protonerna inte är i sina lägsta energitillstånd. Ett exempel är Cobolt-60 som \beta^- sönderfaller till Nickel-60 vilken sedan \gamma sönderfaller.

{^{60}_{27}Co} -> {^{60}_{28}Ni} + e^- + \overline{\nu_e} -> {^{60}_{28}Ni} -> {^{60}_{28}Ni} + \gamma

Fission är ett annat sätt för framförallt tunga nuklider att sönderfalla. Fission innebär kort och gott att en atomkärna klyvs itu. Fissionsprodukterna (även kallat klyvningsprodukterna) som resulterar av fissionen är sällan lika stora och man får en stor kombination av olika produkter. De är nästan alltid radioaktiva och de sönderfaller primärt genom beta och gamma. Fission kan ske spontant som en radioaktiv sönderfallsprocess eller så kan det induceras genom att man skickar in en neutron i atomkärnan. Ett exempel på neutroninducerad fission av Uran-235 är:

{^{235}_{92}U} + n -> {^{140}_{54}Xe} + {^{94}_{38}Sr} + 2n

De två neutronerna som frigörs i exemplet ovan kan i sin tur kollidera med två andra uran-235 kärnor och orsaka två nya fissioner som ger ytterligare neutroner och så har vi en kedjereaktion. Eftersom det är slumpmässigt hur atomkärnorna klyvs så får man en uppsjö av nya grundämnen och isotoper som fissionsprodukter. Praktiskt taget alla nuklider med masstal mellan 60 och 160 bildas (ett utmärkt tillfälle att plocka fram sin kopia av nuklidkartan6) vilket ungefär innebär isotoper av alla grundämnen från koppar till ytterbium. Nedan ser vi en graf över fördelningen av fissionsprodukter vid fission av {^{235}_{92}U}

Fissionsprodukter.png

De isotoper som kan klyvas av neutroner kallas för fissila och Uran-235 är fissil medan Uran-238 inte är det.

Joniserande strålning

Huruvida strålning är farlig eller ej beror på om den är tillräckligt energetisk för att orsaka jonisering. Jonisering betyder att strålningen bryter loss elektroner från atomer eller molekyler och gör dem laddade och därmed kemiskt reaktiva. Det finns alltså joniserande strålning och icke-joniserande strålning. I folkmun används ofta termen radioaktiv strålning men det är felaktig, ett material är radioaktivt och alstrar strålning som kan vara joniserande men strålningen är i sig aldrig radioaktiv7.

Joniserande strålning har både akuta och långsiktiga biologiska effekter. Om man utsätts för en enormt stor stråldos så kan nervsystemet slås ut vilket gör att man dör omgående. Vid en något lägre, men ändå mycket stor, stråldos så kan matsmältningssystemet förstöras och man blöder ihjäl över loppet av några dagar på ett tämligen otrevligt sätt. Andra akuta effekter är brännskador (likt solbränna) och allt vad det kan innebära om det sker internt av att man ätit något radioaktivt. Allvarlighetsgraden av de akuta skador är direkt proportionerlig med hur stor strålningsenergi som deponeras i kroppsvävnaden och det mäts i joule per kg, denna storhet har getts namnet Gray (Gy).
1 Gy = 1 J/kg
Akuta effekter av strålning börjar förekomma när stråldosen överstiger 1 Gy. LD50 dosen (den dos som dödar hälften av de som exponeras för den) är ungefär 5 Gy.

Så länge som du inte springer fram till ett bränsleknippe som just tagits ur reaktorn eller får strålbehandling mot cancer så är de ovan nämnda effekterna dock inget du behöver oroa dig för.

De långsiktiga effekterna av joniserande strålning är framförallt cancer av olika slag. När strålningen brakar igenom en cell och joniserar allt på sin väg så skadas cellens DNA. Det sker både genom att strålningen skapar fria radikaler som angriper DNA strängarna kemiskt och genom att strålningen själv direkt kan skada strängarna. Den sammantagna effekten av det är i slutändan en ökad risk för mutationer vilket kan leda till cancer. Cancerrisken är ungefär proportionerligt med den strålningsenergi som deponeras i kroppen men den måste viktas beroende på vilken sorts strålning det handlar om samt vilket organ som bestrålats.

Typen av strålning spelar roll eftersom olika typer gör olika stor lokal skada. Alfapartiklar, som är tyngre än beta- och gammapartiklar, bromsas in i vävnaden väldig snabbt och gör därmed stor lokal skada vilket ökar risken för dubbelsträngbrott som för med sig större cancerrisk än enkelsträngbrott eftersom kroppen lättare kan reparerar enkelsträngbrott. Man viktar därmed upp cancerrisken från alfastrålning med en faktor 20 medan både beta och gamma har viktfaktor 1. Varken alfa- eller betastrålning kan dock penetrera det översta hudlagret och är därmed oskadliga så länge det sönderfallande preparatet befinner sig utanför kroppen. Gammastrålning kan däremot med lätthet gå rakt genom kroppen.

Olika organ är olika känsliga för bestrålning och man har därmed tabeller med viktfaktorer för de olika organen som det dock vore överkurs att gå igenom. Det räcker att känna till att det ligger till på det sättet. Förenklat så är vävnader som har snabb cellreplikation känsligare för strålning än de med låg.

Enheten för strålningsrelaterad cancerrisken kallas för Siever (Sv) efter den svenske forskaren Rolf Maximilian Sievert och värdet i Sv får man genom att multiplicera dosen i Gy med de ovan nämna viktfaktorerna. 1 Gy alfastrålning ger således 20 Sv medan 1 Gy beta eller gamma ger 1 Sv.

Risken att dö i cancer per Sv är ungefär 7% men en stor debatt rasar kring huruvida en hur låg dos som helst ger ökad cancerrisk. Underlaget är nämligen obefintliga för att doser under 100 mSv (milliSiever) ökar cancerrisken och det är inte heller troligt att några underlag kommer upptäckas eftersom den naturliga bakgrundsstrålningen i vissa regioner i världen kan uppgå till närmare 100 mSv/år utan att man sett några negativa effekter på folken som bor där och därför att det krävs enorma studier för att påvisa så små risker rent statistiskt. Trots det envisas myndigheterna världen över med att anta att stråldoser är farliga ända ned till noll och lagstiftningen är baserad på antagandet att risken är linjär med dosen ända ner till noll vilket vi kommer se får helt absurda konsekvenser för slutförvaringen av använt kärnbränsle.

Som en referens så får du här i Sverige några enstaka mSv per år helt naturligt och har du en radonkällare så kan det med enkelhet istället bli flera tiotals mSv/år. Det varierar dock stort, har du byggt kåken på rejäl granit så utsätts du för mer strålning än om den står på kalkmark.

Med den repetitionen avklarad så kan vi vända blicken mot kärnbränslet.

Kärnbränsle

Kärnbränsle kan komma i många olika former, det kan vara fast, flytande och gas och i många olika kemiska sammansättningar. Det är egentligen bara ingenjörernas fantasin som sätter gränserna för vad man kan hitta på. På grund av en rad byråkratisk anledningar så har världen emellertid snöat in sig på en enda typ av bränsle vilken består av små kutsar av urandioxid som stoppas ner i metallrör av zirkoniumlegeringar. Dessa stavar förseglas sedan hermetiskt och buntas ihop till bränsleknippen som innehåller några hundra stavar.

Foto: DOE, Bränslekutsar och en stav

Till en början så består kutsarna av ren urandioxid men när uranet förbrukas under driften av reaktorn så bildas hela tiden nya ämnen. Först och främst så klyvs uranatomerna av neutroner och då får man som vi sett tidigare en uppsjö av andra isotoper.

Uranatomerna kan även fånga in neutroner utan att klyvas och de bildar då tyngre grundämnen som i sin tur kan fånga in nya neutroner och bilda ännu tyngre grundämnen osv. Det är så vi får grundämnen som Plutonium, Curium och Americium i det använda kärnbränslet. De kallas transuraner eftersom de är tyngre än uran och tillsammans med uran och de tre grundämnen som föregår uran så utgör de gruppen aktinider i det periodiska systemet och de har alla snarlika kemiska egenskaper.

De fissionsprodukt- och transuranisotoper som bildas är för det mesta radioaktiva. Fissionsprodukterna tenderar att vara kortlivade vilket samtidigt gör dem mycket starkt radioaktiva eftersom aktiviteten är omvänt proportionerlig mot halveringstiden och de sönderfaller primärt via beta och gamma medan transuranerna tenderar att vara långlivade och sönderfalla via alfa.

Man kan alltså, grovt förenklat, säga att fissionsprodukterna är farliga att vara i närheten av på grund av gammastrålningen medan transuranerna är farliga om de förtärs. Ställer du dig bredvid ett bränsleknippe som precis lyfts ut ur härden så får du en dödlig gammados på blott några sekunder men du kan gå fram och krama samma knippe efter några hundra år när fissionsprodukterna klingat av8. Det är på grund av transuranerna som vi ständigt hör att avfallet måste lagras i hundra tusen år innan det är säkert och det påståendet kommer vi återkomma till senare.

Vad bör vi göra med det använda kärnbränslet?

Vad gör vi då med dessa bränsleknippen som är fullproppade med transuraner och fissionsprodukter? Det första vi måste resonera kring är kvantiteterna av bränslet. När media pratar om kärnavfall så låter det ofta som att det handlar om massiva volymer, ja kanske hela berg med läckande tunnor, men hur ligger det egentligen till? Låt oss grunna lite igen på nyheterna som föranledde den här artikeln. Som jag nämnde i början så lagras allt använt kärnbränsle som Sverige producerat i en bassäng i Clab 9. Låt oss ta det igen…

En enda bassäng rymmer allt använt kärnbränsle som någonsin producerats i Sverige.

Under en stor del av den perioden har kärnenergi producerat 30% – 50% av all el som används i Sverige och ändå är den kumulativ avfallsvolym mindre än flishögen vid ditt närmsta fjärrvärmeverk. När man låter det sjunka in så börjar man förstå det magiska med kärnenergin som trollbundit ingenjörer och vetenskapsmän sedan de började peta på atomkärnans inre struktur. Energimängden per volymenhet, dvs energidensiteten, är nästintill obegripligt stor. Man kan ur två bitar uran små som sockerbitar utvinna all el en vanlig person behöver under sin livstid10. Om man istället väljer att elda kol så går det åt ca 450 ton vilket motsvarar 13 fullastade lastbilar. Skillnaden är så stor att det är svårt att smälta, det handlar om en miljoner gånger större energidensitet.

Nu är våra reaktorer dessvärre långt ifrån perfekta vilket gör att det snarare behövs ca 30 sockerbitar uran per person och livstid. Men även den mängden är helt försumbar i jämförelse med andra energikällor. Hela logistikkedjan kring kärnbränsle och kärnavfall är därmed trivial; det handlar om en lastbilslast per år och reaktor. Några berg av avfall existerar ej, volymen i sig är inte ett problem.

“Men men”, säger du skeptiskt, “det är kanske så att man bara behöver handskas med en miljondel av avfallsmängden från kärnenergi jämfört med andra energislag, men om kärnavfallet är en miljon gånger så farligt så blir det ändå besvärligt!”

Hur farligt är egentligen kärnavfall? Farlighet är ett knepigt begrepp. Farligt när? Farligt var? Farligt hur? Som jag skrev tidigare så dör man på momangen om man springer fram till ett bränsleknippe direkt det lyfts ut ur härden och det är givetvis enormt farligt. Men om du hoppar ner i en masugn så dör du lika snabbt. Om man tar bränsleknippet ovan och stoppar ner det i en bassäng så är det inte längre farligt att vara i dess närhet eftersom vattnet skärmar av strålningen. Kortsiktigt är det därmed trivialt att hantera strålningen eftersom det är så få knippen som det handlar om.

Långsiktigt har vi utmaningen att förvara bränslet på ett sådant sätt att det inte läcker ut i naturen, vi vill som sagt inte förtära alfastrålande transuraner och få cancer i hela tarmpaketet. Då måste vi vända blicken mot bränslets kemi.

Kemiska egenskaper

Alla olika kärnbränsletyper har sina utmaningar men bränslet vi pratar om nu, urandioxid, har många gynnsamma egenskaper. Urandioxid är ett keramiskt material som är praktiskt taget olösligt i vatten, lösligheten är ungefär densamma som för din kaffekopp och du oroar dig förmodligen inte märkbart över att koppen ska lösas upp när du häller i kaffet. När en uranatom transmuteras till någon annan aktinid så bildar även de oxider med låg löslighet. Plutoniumoxid har exempelvis en löslighet på ungefär 2 mikrogram/liter11. Aktinidoxiderna har ytterligare en gynnsam egenskap och det är att de tenderar att fastna på alla ytor de kommer i kontakt med.

Inget av det här är några spekulationer och naturen har faktiskt gett oss en fantastiskt demonstration i Afrika vid en plats som heter Oklo. Som jag skrev tidigare så är Uran-235 fissilt (klyvbart) och Uran-238 är inte det. Naturligt uran består idag av ca 0.7% Uran-235 och resten Uran-238 och det är för låg halt av Uran-235 för att en kedjereaktion ska kunna initieras. Uran-235 har kortare halveringstid än Uran-238 och det innebär att halten av Uran-235 var högre förr i tiden och för två miljarder år sedan var halten tillräckligt hög för att kedjereaktioner skulle kunna uppstå spontant i naturen vilket skedde i Oklo. Där hade man malmådror där fission pågick under flera hundra tusen år och då producerades naturligtvis rikligt med både transuraner och fissionsprodukter. Idag kan vi studera Oklo för att se hur väl de spridit sig bort från malmådrorna och svaret är inte alls. Så gott som alla aktinidoxider har stannat i malmådrorna. Av fissionsprodukterna så är Technetium-99 den största huvudvärken eftersom det har en halveringstid på ca 200 000 år och är mer mobilt än aktiniderna men inte ens det rörde sig om mer än några hundra meter12.

Vi har alltså en situation där kritiska uranmalmådror fulla av fissionsprodukter och transuraner har bubblat och kokat i strömmande vatten under hundratusentals år och ändå har de långlivade radioaktiva isotoperna inte rör sig mer än några hundra meter från platsen. Har man huvudet på skaft så inser man givetvis att någon mer demonstration än så behövs inte, slutförvaringsfrågan är en icke-fråga. Ingen kan dock beskylla den oheliga alliansen mellan miljörörelsen, myndigheter och politiker för att vara klipsk och alert.

Myndighetskraven

Myndighetskravet på slutförvaringen är att ingen ska utsättas för en stråldos större än 0,014 mSv/år13. För att förstå fullt hur orimligt detta krav är så bör vi återigen påminnas oss om att den stråldos vi utsätts för helt naturligt är kring 1 – 10 mSv/år och den naturliga stråldosen kan överstiga 50 mSv/år i vissa regioner i världen utan att man kunna urskilja några skadliga effekter av det. Kravställningen innebär alltså att dosen på grund av slutförvaringen ska vara i storleksordningen en tiotusendel av den dos vi har goda skäl att anse vara oskadliga! För att ytterligare sätta risken i perspektiv så innebär 0,014 mSv teoretiskt en risk på en på miljonen att dö i cancer. Det är samma dödsrisk som du utsätter dig för om du kör 14 mil med bilen14.

Det finns troligtvis ingen annan mänsklig aktivitet som är så hårt reglerad av myndigheterna. Ingen annan energikälla skulle överleva en sekund under sådana regler.

Lösningen på slutförvaringen som Sverige valt

För att uppfylla myndighetskravet så har Sverige i några årtionden sysselsatt en liten armé med forskare och ingenjörer vid Svensk Kärnbränslehantering (SKB), ett bolag som ägs tillsammans av kärnkraftverken. Lösningen de har kommit fram till är att stoppa ner bränsleknippena i behållare av koppar, kopparbehållarna placeras sedan nere i berggrunden och omges av bentonitlera och slutligen försluts rubb och stubb. Lösningen kallas för KBS-3 och hyllkilometer med rapporter har producerats för att visa att slutförvaringen kan stå pall genom nästa istid, vad som händer ifall vi får jordbävningar i Sverige, hur stråldoser kan se ut för individer en miljon år in i framtiden, hur man ska designa varningsskyltar som ska vara begripliga efter en civilisationskollaps, hur könskonstruktioner påverkar riskupplevelser 15 och allt annat mellan himmel och jord. Allt finns öppet sökbart och om man vill veta mer om aktinidkemi eller hur koppar beter sig än någon frisk människa någonsin vill veta så är det bara dyka ner i deras arkiv16.

Förutom genustramset så vill jag inte direkt förringa forskningen som sådan, det är inget fel på kvaliteten eller forskarna, felet är att det varit bortkastad tid eftersom alla vetat från dag ett att vi skulle kunna gräva ned bränsleknippena så som de är, utan behållare eller lera, och de skulle ändå inte innebära någon reell risk för någon människa. Hela SKBs existens är därmed ett exempel på vad som sker om man låter forskare räkna på intressanta saker utan någon översikt och utan att man zoomar ut en aning.

Behöver vi egentligen bry oss om vad som sker med slutförvaringen under nästa istid? Rimligtvis inte eftersom istider varar ungefär 100 000 år och efter 100 000 år så spelar det absolut ingen som helst roll om varenda behållare läcker som ett såll och under istiden så bor ingen ändå här.

Ska vi oroa oss över huruvida varningsskyltarna kommer vara förståeliga efter en civilisationskollaps? Givetvis inte! Om de som bebor Sverige om tusentals år tappat all kunskap om radioaktivitet så lär de ha större saker att bekymra sig över så som infektionssjukdomar, barnadödlighet och att mödosamt återigen odla marken för hand. Att någon idiot hackar sig ner i slutförvaringen, öppnar en kapsel och använder stavarna som sexleksaker är inte direkt deras största problem.

Om vi varken får en istid eller teknologisk kollaps så behöver vi definitivt inte oroa oss eftersom de framtida människornas tekniska förmågor kommer få vår nuvarande nivå att te sig primitiv i jämförelse.

KBS-3 fungerar helt klart, alla tvivel handlar om meningslöst hårklyveri och Finland har redan börjat bygga sin slutförvaring baserat på samma metod. KBS-3 största problem är inte att metoden är undermålig, tvärtom så är den ett utmärkt exempel på ett ofantligt slöseri med pengar.

Två billiga lösningar som uppfyller alla myndighetskrav

Om man ändå ska blidka myndigheterna världen över samtidigt som man vill tänka på kostnaderna så finns det två lösningar på avfallsproblemet som är eleganta, enkla och idiotsäkra.

Den första går ut på att man lastar in avfallet i vanliga järnkapslar som är spetsiga på botten. Sedan släpper man kapslarna på utvalda ställen i havet. Kapslarna kommer då sjunka ner i bottensedimentet och det klipska här är att sedimentlagret växer snabbare än vad diffusionshastigheten är för alla radioaktiva isotoper i sedimentlagret. Det är med andra ord en helt idiotsäker och billig lösning som därför givetvis aldrig kommer realiseras17.

Den andra metoden går ut på att ställa kapslar på Antarktis isar. Eftersom det radioaktiva sönderfallet alstrar värme så kommer kapslarna smälta sig ner genom isen och antingen fastna väldigt djupt nere i isen eller åka ända nere till botten. Antarktis isar har funnits i 15 miljoner år och om Antarktis av någon oförutsedd anledning skulle smälta så står kapslarna trots allt mitt på en obebodd kontinent samtidigt som vi har mycket större problem att oroa oss för så som 70 meters höjning av havsnivån.

Upparbetning

Det går inte att prata om kärnavfall utan att någon nämner upparbetning. Jag skrev tidigare att inte alla transuraner kan klyvas av neutroner, dvs de är inte fissila. Det jag inte nämnde då är att de istället kan fånga in en neutron och omvandlas till en fissil isotop, de isotoperna kallas fertila. Vi kan exempelvis få den här serien av reaktioner:

{^{238}_{92}U} + n -> {^{239}_{92}U} -> {^{239}_{93}Np} + e^- + \overline{\nu_e} -> {^{239}_{94}Pu} + e^- + \overline{\nu_e}

Med andra ord så omvandlas uran-238 till plutonium-239 via en neutroninfångning och två betasönderfall. Plutonium-239 är fissilt, på så sätt kan vi omvandla fertila isotoper till fissila isotoper och sedan klyva dem i reaktor. Teoretiskt sett kan varenda aktinid klyvas och det enda avfallet vi skulle ha kvar är fissionsprodukter vilka är kortlivade.

Komplikationen är att en eller flera neutroner konsumeras i sådana reaktioner utan att generera nya neutroner via fission, man behöver därmed designa reaktorerna för att ha ett stort neutronöverskott. Det är fullt möjligt att göra det men våra reaktorer idag är inte optimerade för det (de är egentligen optimerade för att vara motorer i hangarfartyg och ubåtar men det är en annan historia) och det krävs helt andra designer. De designerna har dock många andra fördelar över våra reaktorer så förr eller senare kommer vi börja bygga dem (när politikerna och myndigheterna slutar stå i vägen) eftersom de helt enkelt är billigare och bättre på alla sätt och vis.

En större komplikation är att man måste plocka ut bränslet, kemiskt separera aktiniderna från fissionsprodukter och sedan stoppa tillbaka aktiniderna i reaktor därför att fissionsprodukterna absorberar neutroner som behövs till omvandlingen av fertila till fissila isotoper. Det är det steget som kallas upparbetning. Eftersom det använda bränslet är väldigt radioaktivt och innehåller praktiskt taget hela det periodiska systemet så är upparbetning en tämligen vansklig, komplicerad och framförallt dyr sysselsättning, mycket dyrare än att helt enkelt gräva upp nytt uran. Upparbetning blir därmed bara ännu en dyr lösning på icke-problemet med att slutförvara använt kärnbränsle. En lösning som dessutom riskerar att vara smutsigare än slutförvaringen någonsin blir.

Upparbetning har därmed kanske vissa estetiska fördelar ur ingenjörssynpunkt men det är inte på något sätt nödvändigt och inte en teknik vi behöver rusa in i. Tyvärr faller många kärnkraftsförespråkare i fällan att lyfta upparbetning till skyarna eftersom de är ekonomiska analfabeter och endast ser till den tillfredställande känslan av att kunna utvinna all energi i uranet istället för blott en bråkdel, även om bråkdelen i slutändan är billigare att utvinna. Och även om det känns som slöseri så gör det inget, det använda kärnbränslet försvinner inte och om vi i framtiden vill upparbeta så är det bara gräva upp det igen. Urantillgångarna är också så obegripligt stora att det inte finns någon risk att få slut på uran någonsin (ett ämnet för ett framtida inlägg).

Slutord

Nu har vi sett att det finns en uppsjö av godtagbara lösningar på kärnavfallsproblematiken samt att problemet knappt är ett problem från första början. Nästan alla andra industrier har svårare avfallsproblem än kärnenergisektorn men de får fri lejd av media, myndigheter och miljörörelsen. Om vi hade ett rationellt förhållande till avfall av olika slag så skulle kärnkraft vara förstahandsvalet när det gäller energiproduktion.

Hur man än vrider och vänder på det så är avfallsfrågan alltså mer eller mindre irrelevant. Det räcker gott att veta att även om vi gräver ner bränslet så som det är så kommer ingen utsättas för någon märkbar risk. Trygg i den insikten så borde alla studier ha bordlagts och vi hade kunde konstruera ett enkelt slutförvar redan för 60 år sedan och sedan byggt några dussin reaktorer till.

Istället sitter vi i en situation där andra industrier ännu kör enligt principen the solution to pollution is dilution och använder atmosfären som en soptipp medan kärnkraftsindustrin tvingas att bokföra varenda atom som frigörs för att reducera risker som redan är mindre än att gå över vägen. Vi har ödslat ofantliga summor pengar och oräkneligt antal mantimmar på att skapa en dyr lösning på ett icke-problem som endast neurotiska miljöpartister oroar sig över, en lösning som nu regeringen ratar vilket kan innebära att våra reaktorer stängs. Sker det så kommer industrierna fly landet, vår ekonomi krossas och människor kommer som konsekvens dö här och nu, inte om 120 000 år efter en istid.

Det är alltså hög tid att vi slutar ge uppmärksamhet åt avfallsfobikerna och lägger ner myndigheterna som de facto gör vårt energisystem osäkrare.


  1. Nordpool UMM The government decision issued on 26 August 2021 has created uncertainties in the
    legal procedure for obtaining final decisions on storage of nuclear fuel. The possibilities to restart Ringhals 3 and Ringhals 4 after the yearly maintenance in 2025 are not foreseeable at the moment. Updates will be given on a continuous basis when plans are updated or more information is available.
    ↩︎
  2. Nordpool UMM The government decision issued on 26 August 2021 has created uncertainties in the legal procedure for obtaining final decisions on storage of nuclear fuel. The possibilities to restart Forsmark 2 after the yearly maintenance in 2024 and Forsmark 3 after the yearly maintenance in 2025 are not foreseeable at the moment. Updates will be given on a continuous basis when plans are updated or more information is available. ↩︎
  3. Wikipedia – Clab ↩︎
  4. SKB – Starkt stöd för regeringsbeslut om en sammanhållen ansökan för slutförvarssystemet ↩︎
  5. Vi vill givetvis bli av med dem av andra skäl istället. Den eventuella samhällsskadan av just det här beslutet är trots allt ringa jämfört med den massinvandring de orkestrerat. ↩︎
  6. Nuklidkartan ↩︎
  7. Man kan få strålar som är radioaktiva, dvs strålen består av partiklar som sönderfaller, i väldigt exotiska fall som exempelvis i en partikelaccelerator men det är inte det som de flesta talar om när de säger radioaktiv strålning. ↩︎
  8. Dosraten en meter från ett använt bränsleknippe är över 200 Sv/timme ännu ett år efter att det tagits ur härden vilket ger en LD50 dos på några minuter, efter 300 år har dosraten reducerats med ungefär en faktor tusen SKB – TR-19-14 ↩︎
  9. Förutom en liten mängd knippen vid varje kraftverk som väntar på att transporteras till Clab. ↩︎
  10. En sockerbit har en volym på ungefär 5 ml, dvs 5x10^{−6}m^3. Urans densitet är 18,9x10^3 kg/m^3. En sockerbit rent uran väger alltså ungefär ett hekto(wow faktor bara där). Det finns 2,5x10^{23} atomer i den sockerbiten uran, klyvning av varje atom frigör 3,2x10^{−11} joule. Om alla atomer klyvs  så får man 8100 miljarder joule värmeenergi vilket är ekvivalent med 2,25 miljoner kWh vilket kan ge drygt 750 000 kWh el. Kol innehåller ca 8 kWh värmeenergi per kg. En eluppvärmd villa i Sverige drar ca 20 000 kWh/år. ↩︎
  11. Plutoniumdioxid har en löslighet på två mikrogram per liter eller lägre Ahlström – Plutonium – data, egenskaper med mera ↩︎
  12. François Gauthier –Lafaye 2 billion year old natural analogs for nuclear waste disposal: the natural nuclear fission reactors in Gabon (Africa) ↩︎
  13. ”Ett slutförvar för använt kärnbränsle eller kärnavfall ska utformas så att den årliga risken för skadeverkningar efter förslutning blir högst 10–6 för en representativ individ i den grupp som utsätts för den största risken.” Omvandlingen mellan effektiv dos och risk ska göras med hjälp av ICRP:s sannolikhetskoefficient 0,073 per Sievert för cancer och ärftliga skador. En årlig riskbegränsning på 10–6 motsvarar alltså en begränsning av den effektiva dosen till omkring 1,4·10–5 Sv/år.
    Från SKB – Redovisning av säkerhet efter förslutning av slutförvaret för använt kärnbränsle ↩︎
  14. MSB – Olyckor i siffror anger sju dödsfall per en miljard kilometer körda. ↩︎
  15. Jag skämtar tyvärr inte. SKB – Könskonstruktioner, föreställningar om kön och riskupplevelse ↩︎
  16. SKB – Publikationer ↩︎
  17. En populärvetenskaplig beskrivning av metoden finns i Gwyneth Cravens – Power to Save the World ↩︎
Johan Simu
Fysiker och bokmal i evig jakt på ledtrådarna som kan förklara modernitetens abnorma galenskap.
Från skribenten

5 KOMMENTARER

  1. Kul att du har uppmärksammat mitt förslag att placera kärnavfallet på Antarktis isar. Det har jag skrivit i kommentarer i flera år.

    • Ja det är en kul metod! Det finns en del gamla rapporter som man kan hitta hos DOE där metoden diskuteras mer ingående. Jag tror iden uppkom på 50-talet då forskningsvärlden ännu inte hade blivit helt tankemässigt inskränkt.

  2. Detta var det mastigaste och samtidigt mest välskrivna och förklarande jag någonsin läst i den här frågan. Jag tror jag hängde med hela vägen och känner att det nu går att ta diskussioner med tvehågsna med en helt annan säkerhet.

LÄMNA ETT SVAR

Fyll i din kommentar!
Fyll i ditt namn här