Radioaktivt avfall

Fra alle ledd i kjernekraftens prosesskjede oppstår det radioaktivt avfall. Avfallet oppstår ved uranutvinning, ved tilvirkning og behandling av brensel, ved drift av reaktorer og ved nedlegging av kjernekraftverk. Radioaktivt avfall kan være fast, flytende eller gassformig og betinger en eller annen form for isolasjon og lagring. Dersom de radioaktive materialene kan slippes ut (avfall i gass eller væskeform), snakker vi om kontrollerte utslipp.
Kontakt

Valseth, Atle

Sektordirektør / Stedfortredende adm.direktør

 

Ifølge internasjonal praksis (IAEA, OECD/NEA) skiller vi mellom tre hovedgrupper av radioaktivt avfall:

  • Kortlivet, lav-aktivt avfall og middels-aktivt avfall som ikke er varmeproduserende. Dette avfallet oppstår i forbindelse med drift av reaktorer og i anlegg der reaktorbrensel behandles.
  • Lang-livet, lav-aktivt og middels-aktivt avfall som vanligvis ikke er varmeproduserende. Dette avfallet oppstår i forbindelse med opparbeiding av brukt brensel og produksjon av ”blandingsbrensel” (plutonium/uran brensel).
  • Lang-livet, høy-aktivt avfall med høy varmeutvikling. Dette inneholder lang-livede isotoper som i ikke-opparbeidet brukt brensel, eller i avfall som er skilt ut i opparbeidingsprosessen. I det siste tilfellet er avfallet i væske eller glassifisert form. I dette avfallet er innholdet av radioaktive isotoper så høyt at det utvikles varme. Det høy-aktive avfallet inneholder mer enn 99% av den radioaktiviteten som er dannet i brenselet under drift.

Reprosessering

Brukt (bestrålt) reaktorbrensel inneholder ca. 1% av ubrukt U-235, mer enn 90% av U-238, mellom 0.5 og 1% av Pu-239 og Pu-241, små mengder av Np-237 og andre tyngre aktinider, samt spaltningsproduktene.

Ved reprosessering (opparbeiding) av brukt brensel, dvs. ved kjemisk separasjon av de ulike komponentene, gjenvinnes uran og plutonium. Plutonium kan ved innblanding med naturlig uran brukes til å lage nytt brensel for lettvannsreaktorer (blandingsbrensel) eller brukes som brensel for hurtige breeder-reaktorer. Uran kan anrikes og brukes på nytt som brensel for lettvannsreaktorer.

Selve opparbeidingsprosessen er en kjemisk renseprosess basert på konvensjonell teknikk. Siden det brukte brenselet er sterkt radioaktivt på grunn av spaltningsproduktene, foregår deler av prosessen under avskjermede forhold (fjernstyring, robotiserte prosesser, etc.).

Etter mekanisk oppkapping av brenselsstavene, løses brenselet i salpetersyre, og med en væske-væske ekstraksjonsprosess skilles uran, plutonium og spaltningsprodukter.

  • Uran og plutonium i nitrat-form renses og overføres til oksydform (UO2, PuO2).
  • Spaltningsproduktene (høyaktivt avfall) i nitrat-form, lagres i tanker av rustfritt stål under kjøling. Etter senest 5 år overføres dette til fast form.

Det er utviklet flere metoder for overføring av det flytende høyaktive avfallet til fast form. I dag brukes mest en fransk metode som innebærer inndamping og kalsinering av avfallet med omdanning av kalsinatet til et bor-silikat glass. Opparbeidingsanlegg for brukt reaktorbrensel finnes bl.a. i Frankrike, Russland, Storbritannia og Japan.

Behandling og lagring

Et grunnprinsipp ved avfallsbehandlingen er at avfallet skal bearbeides og bringes over til en form som egner seg for permanent lagring eller sluttlagring, og isolert fra omgivelsene.

Selve lagringen omfatter to hovedfaser:

  • Mellomlagring, som betegner all ikke-permanent lagring av avfallet. Avfallet settes bort på en slik måte at det senere kan hentes frem. Denne lagringsformen krever overvåking og tilsyn.
  • Sluttlagring, som betyr at avfallet enten administreres som utslipp, eller plasseres på en slik måte at det senere ikke kan bringes tilbake. Å bringe avfallet tilbake kan under visse forutsetninger tenkes gjennomført, for eksempel ved enkelte lagringsformer i geologiske formasjoner. Å sluttlagre avfallet betyr at overvåking og tilsyn ikke er nødvendig. Det kan imidlertid være ønskelig å ha et visst oppsyn med sluttlagret avfall over et begrenset tidsrom.

Kravene til sikring og lagring av radioaktivt avfall går i dag langt uover det som gjelder for industrielt spesial- eller problemavfall. For eksempel er det et hovedkrav at radioaktivt avfall skal isoleres fra mennesker og miljø så lenge at eventuelle fremtidige utslipp av radioaktive stoffer ikke vil utgjøre noen risiko utover det som dagens strålevernkrav godtar.

Sluttlagring

De fleste land med kjernekraftverk i drift har i dag operative systemer for sluttlagring av lav-aktivt og middels-aktivt avfall, eller slike anlegg under planlegging eller bygging. Dette er gjerne anlegg bygget nær terrengoverflaten eller i grunne geologiske formasjoner. For høy-aktivt og lang-livet avfall er det i dag en internasjonalt akseptert teknisk løsning at slutt-lagring kan skje på en sikker og betryggende måte i stabile geologiske formasjoner (salt, leire, granitt) 500-1000 m under terrengoverflaten. Hovedbegrunnelsen ligger i at berggrunnen vil gi avfallet en effektiv beskyttelse mot ytre påkjenninger, samt virke som barriere mot spredning av radioaktive stoffer, for eksempel via grunnvannet. Integriteten av et slikt dyptliggende fjellanlegg vil dessuten være upåvirket av selv dramatiske hendelser på overflaten (jordskjelv, ny istid, storkrig, etc.).

Under slike forutsetninger vil den risiko som avfallet representerer ligge på samme nivå som risikoen fra naturlig forekommende radioaktiv malm i berggrunnen. I realiteten vil risikoen ligge betydelig lavere fordi avfallet i motsetning til malmen er bragt over på en tungt løselig form. Dessuten er eventuell kontakt mellom avfallet og grunnvannet begrenset gjennom en serie av tekniske og naturlige barrierer.

De første anlegg for sluttlagring/dyplagring av høyaktivt og lang-livet avfall, bl.a. i Finland og Sverige vil etter planen være i drift fra 2020.

Sluttlagring av høyaktivt avfall/Sikkerhetsprinsipper

Overordnede målsettinger:

  • isolere høyaktivt avfall fra naturmiljøet for lange tidsperioder. Deponeringen skal ikke være avhengig av langtidskontroll eller fremtidige kompletterende tiltak.
  • sikre at de langsiktige radiologiske konsekvensene for mennesker og miljø skal være lave og ikke større enn hva vi aksepterer ut i fra dagens strålevernkrav. (Radiologisk sikkerhet).