De opkomst van kernenergie biedt veelbelovende mogelijkheden voor goedkope en zeer efficiënte energiebronnen. De juiste verwijdering van kernafval is echter nog steeds een grote uitdaging.
Kernafval is een van de moeilijkste soorten afval om te beheren, omdat het zeer gevaarlijk is. Daarom gaan we de grootste problemen en oplossingen voor de verwijdering van kernafval onderzoeken.
Materialen uit nucleaire processen die van nature radioactief zijn of zijn besmet door andere radioactieve elementen, worden genoemd nucleair afval.
Het is afval dat wordt uitgestraald tijdens het productieproces van kernenergie. Er is veel discussie over de manier waarop dit afval moet worden verwijderd, en dit geldt vooral in het geval van hoogactief afval (HLW).
Volgens de Amerikaanse Environmental Protection Agency (EPA) wordt kernafval gesorteerd in zes algemene categorieën. Deze omvatten:
- Verbruikte splijtstof uit kernreactoren
- Uraniumafval afkomstig van de mijnbouw en het malen van uraniumerts
- Hoogactief afval afkomstig van de opwerking van verbruikte splijtstof
- Laagactief afval
- Transuraanafval uit defensieprogramma's.
- In de natuur voorkomende en door versnellers geproduceerde radioactieve materialen.
De opslag van kernafval of het beheer van radioactief afval is een belangrijk onderdeel van de opwekking van kernenergie en een aantal zeer belangrijke en strikte richtlijnen moeten worden gevolgd door kerncentrales en andere bedrijven.
Deze richtlijnen zorgen ervoor dat al het kernafval veilig, zorgvuldig en met zo min mogelijk schade aan leven (dierlijk of plantaardig) wordt verwijderd. De kerncentrale produceert radioactief kernafval, dat ernstige schade aan de menselijke gezondheid en het milieu kan veroorzaken
Men moet vermijden in contact te komen met dergelijk radioactief kernafval. In sommige landen kan men niet over kernenergie praten zonder dat het zogenaamde probleem van ‘nucleair afval’ de kop opsteekt, terwijl het in andere landen nauwelijks een probleem is.
Inhoudsopgave
10 grootste problemen en oplossingen voor de verwijdering van kernafval
We gaan de problemen en oplossingen van de verwijdering van kernafval onderzoeken, en het belooft intrigerend te worden.
Problemen bij de verwijdering van kernafval
- Er bestaat geen langetermijnopslagoplossing
- Duur om op te ruimen
- Lange halfwaardetijd
- Probleem van specificatie
- scavenging
- Het opwerken van kernafval is schadelijk
1. Er bestaat geen langetermijnopslagoplossing
Er zijn geen veilige opslagplaatsen voor afval voor de lange termijn, ook al leveren kerncentrales 11 procent van de elektriciteit in de wereld vanuit 449 werkende kernreactoren.
Onze belangrijkste manier om op dit moment met radioactief afval om te gaan, is door het simpelweg ergens op te slaan en te proberen te bedenken wat we er later mee kunnen doen. Een veelgebruikte ‘opslagplaats’ gedurende tientallen jaren zijn onze zeeën en oceanen vanwege hun grote vermogen om straling te verdunnen.
De Britse kernbrandstofcentrale in Sellafield deponeert bijvoorbeeld al sinds de jaren vijftig kernafval in de Ierse Zee. Soortgelijke praktijken werden op tal van andere locaties geregistreerd, zoals het dumpen van radioactieve reactoren van Sovjetonderzeeërs en wapens in de Noordelijke IJszee of talloze containers gevuld met kernafval langs de kust van San Francisco.
Deze manier om met dergelijk gevaarlijk materiaal om te gaan is echter niet veilig, omdat de radioactieve besmetting zich door ons mariene ecosysteem verspreidt en daarbij het waterlichaam en de soorten daarin beschadigt.
2. Duur om op te ruimen
Vanwege de inherent gevaarlijke aard van kernafval is het opruimen ervan erg duur en kan het een negatieve invloed hebben op de gezondheid van degenen die bij de schoonmaak betrokken zijn.
Er vond bijvoorbeeld een onaangenaam scenario plaats onder de prachtige bossen van Noord-Duitsland. Een voormalige zoutmijn, Asse, die in de jaren zeventig werd gebruikt als opslagplaats voor nucleair afval voor 126,000 containers met radioactief afval, vertoont tekenen van instorting.
Hoewel er al in 1988 enkele ernstige scheuren in de muren verschenen, heeft de regering pas onlangs besloten dat het kernafval moet worden verplaatst!” Het kost Duitsland alleen al €140 miljoen per jaar om de veiligheidsmaatregelen te volgen voor degenen die bij het onderzoek betrokken zijn, en niet om de daadwerkelijke verplaatsing van het afval.
Ook het transporteren van kernafval alleen al brengt een aanzienlijk risico met zich mee. Als er tijdens het transport naar een opslagfaciliteit een ongeval plaatsvindt, kan de daaruit voortvloeiende milieuverontreiniging verwoestend zijn.
De kosten om alles op te ruimen en alles weer veilig te maken voor mens, dier en plant zijn erg hoog. Er bestaat geen eenvoudige of gemakkelijke route bij het opruimen van gemorst radioactief materiaal; in plaats daarvan kan het jaren duren om ervoor te zorgen dat een gebied veilig is om in te wonen of zelfs opnieuw te bezoeken.
Bij zeer ernstige ongelukken kan het vele tientallen jaren duren voordat alles weer normaal begint te groeien of te leven.
3. Lange halfwaardetijd
Als je je afvraagt wat de halfwaardetijd is van radioactieve elementen: dit is eenvoudigweg de hoeveelheid tijd die radioactieve kernen nodig hebben om een verval van 50% te ondergaan.
Nu hebben de producten van kernsplijting een lange halfwaardetijd. Dit betekent dat ze vele duizenden jaren radioactief zullen blijven, dat wil zeggen dat ze nog lange tijd zullen uitstralen, waardoor ze de hele tijd een potentiële bedreiging zullen blijven. Ze kunnen dus niet in een open ruimte worden weggegooid.
Als er bovendien iets zou gebeuren met de afvalcilinders waarin kernafval is opgeslagen, kan dit materiaal nog vele jaren uiterst vluchtig en gevaarlijk zijn. De levensduur van een radioactief nucleair afvalproduct is erg lang.
4. Specificatieprobleem
Het belangrijkste probleem met de verwijdering van radioactief afval is dat regeringen erop aandringen om de braakgelegde, met as verstikte splijtstof als radioactief afval te definiëren, en op oneerlijke wijze te beweren dat de reden voor het opslaan ervan niet is dat het daar nooit enige schade heeft aangericht en toekomstige waarde heeft. , maar dat er geen manier bekend is om het definitief als afval weg te gooien
Een andere leugen van de overheid is dat het bij opslag een aanzienlijk gevaar met zich meebrengt. Als dit wordt geloofd, levert dit een dilemma op: het risico lopen het te begraven of het risico te behouden het te behouden, maar hen te beschermen tegen de schuld voor het verdienen van geld aan fossiele brandstoffen, waarvan het afval mensen schade berokkent.
5. scavenging
Een bijzonder ernstig probleem in ontwikkelingslanden is dat mensen vaak op zoek gaan naar achtergelaten kernafval dat nog steeds radioactief is. In sommige landen is er een markt voor dit soort weggegooide goederen, wat betekent dat mensen zichzelf bereidwillig blootstellen aan gevaarlijke stralingsniveaus om geld te verdienen.
Helaas kunnen radioactieve materialen echter zeer vluchtig zijn en enkele problemen veroorzaken. Meestal komen mensen die dit soort materialen opruimen in ziekenhuizen terecht en kunnen ze zelfs overlijden aan problemen die verband houden met of worden veroorzaakt door de radioactieve materialen.
Helaas kan iemand die eenmaal is blootgesteld aan kernafval, andere mensen die er niet voor hebben gekozen om op zoek te gaan naar kernafval, blootstellen aan radioactief materiaal.
6. Het opwerken van kernafval is schadelijk
De opwerking van kernafval is zeer vervuilend en is een van de grootste bronnen van door de mens gegenereerde radioactiviteit op aarde.
Tijdens dit proces wordt plutonium via een reeks chemische reacties gescheiden van de verbruikte uraniumbrandstof. Plutonium wordt vervolgens gebruikt als nieuwe brandstof of om kernwapens te bouwen.
Hoewel sommigen geloven dat het idee van de opwerking van verbruikte splijtstof in ons grote voordeel is, blijft het nog steeds zo dat nucleaire opwerking geen oplossing is voor het afvalprobleem; het is eerder een probleem op zichzelf.
De hoeveelheid afval die achterblijft is groter. Chemische processen die worden gebruikt om gebruikte splijtstofstaven op te lossen, genereren een aanzienlijke hoeveelheid radioactief vloeibaar afval, dat veilig moet worden opgeslagen (het opslagprobleem herhaalt zich opnieuw).
Plutonium behoort tot de meest giftige stoffen die de mens ooit heeft gekend. Het hoopt zich op in de botten en de lever en maakt het moeilijk om de effecten ervan op individuen in te schatten.
Nucleaire opwerking is een uiterst vies proces. Een deel van de radioactiviteit die wordt gegenereerd door de grootste nucleaire opwerkingsfaciliteit La Haag in Frankrijk is aangetroffen in de poolcirkel.
Oplossingen voor problemen met de verwijdering van kernafval
- Bouw gesmolten-zout thoriumreactoren
- Opslag van gebruikte brandstof
- Diepe geologische berging
- Een positieve geest behouden bij het omgaan met de problemen
- Het verminderen van afval in de eerste plaats
1. Bouw thoriumreactoren met gesmolten zout
Eén manier om het kernafvalprobleem op te lossen zou het bouwen van gesmolten-zout-thoriumreactoren zijn. Dit soort reactoren kunnen inherent veilig worden gemaakt, wat betekent dat ze niet kunnen gaan ‘bomen’ zoals Tsjernobyl en ook niet zullen smelten zoals Fukushima als de stroom volledig uitvalt.
De thoriumreactoren zouden in de loop van de tijd met het bestaande kernafval kunnen worden gevoed om te worden “verbrand” tijdens de kernreacties in de reactor. Bovendien zouden de reactoren elektrische energie produceren.
Ja, de thoriumreactie produceert ook kernafval, maar de thoriumvervallijn produceert veel sneller stabiele elementen. Kernafval hoeft slechts een paar honderd jaar veilig te worden opgeslagen in plaats van honderdduizenden jaren met reactoren op basis van uranium en plutonium.
Thoriumtechnologie kan worden ontworpen om actiniden (de rest van de horizontale familie op het periodiek systeem) te ‘verbranden’.
Het is aanzienlijk goedkoper om een thoriumplant te bouwen. De ‘voetafdruk’ van een reactor van 450 Mw zou begraven kunnen worden en alleen de elektriciteitsopwekkingshut, de aansluiting op het elektriciteitsnet en een toegangsweg zouden zichtbaar zijn. Zonne-energie zou meer dan 1000 hectare groot zijn en (momenteel) een levensduur van 20 tot 30 jaar hebben.
Thorium maakt het beheer van energie en allerlei soorten afval veel eenvoudiger.
2. Opslag van gebruikte brandstof
Voor gebruikte brandstof die is aangemerkt als hoogradioactief afval (HLW), is de eerste stap opslag om het verval van radioactiviteit en hitte mogelijk te maken, waardoor de verwerking veel veiliger wordt.
De opslag van gebruikte brandstof vindt normaal gesproken minimaal vijf jaar onder water plaats en daarna vaak in droge opslag. De opslag van gebruikte brandstof kan plaatsvinden in vijvers of droge vaten, hetzij op reactorlocaties, hetzij centraal.
Naast opslag zijn er vele opties onderzocht die publiek aanvaardbare, veilige en milieuverantwoorde oplossingen voor het uiteindelijke beheer van radioactief afval proberen te bieden. De meest geliefde oplossing is diepe geologische berging.
3. Diepe geologische berging
Radioactief afval wordt opgeslagen om elke kans op blootstelling aan straling van mensen of vervuiling te voorkomen. De radioactiviteit van het afval neemt in de loop van de tijd af, wat een sterke stimulans vormt om hoogactief afval ongeveer 50 jaar op te slaan voordat het wordt geborgen.
Er wordt algemeen aangenomen dat diepe geologische berging de beste oplossing is voor de definitieve berging van het meeste geproduceerde radioactieve afval.
Het meeste laagradioactieve afval (LLW) wordt doorgaans onmiddellijk na de verpakking naar landopslag gestuurd voor langetermijnbeheer.
Dit betekent dat voor het merendeel (90% van het volume) van alle soorten afval die door nucleaire technologieën worden geproduceerd, een bevredigend verwijderingsmiddel is ontwikkeld en over de hele wereld wordt geïmplementeerd.
De nadruk ligt op hoe en waar dergelijke faciliteiten moeten worden gebouwd. Gebruikte brandstof die niet bedoeld is voor directe verwijdering, kan in plaats daarvan worden opgewerkt om het uranium en plutonium dat het bevat te recyclen.
Tijdens de herverwerking ontstaat er enige gescheiden vloeistof (HLW); dit wordt verglaasd in glas en opgeslagen in afwachting van definitieve verwijdering. Middelactief radioactief afval (ILW) dat langlevende radio-isotopen bevat, wordt ook opgeslagen in afwachting van berging in een geologische opslagplaats.
Verschillende landen ruimen (ILW) met kortlevende radio-isotopen op in bergingsinstallaties nabij het oppervlak, zoals gebruikt voor (LLW) berging.
Sommige landen bevinden zich in de voorbereidende fase van hun overweging van berging voor ILW en HLW, terwijl andere, met name Finland, goede vooruitgang hebben geboekt.
De meeste landen hebben onderzoek gedaan naar diepe geologische opberging en het is officieel beleid om een efficiënt middel te zijn voor de opberging van kernafval.
4. Een positieve geest behouden bij het omgaan met de problemen
Ten eerste kunnen we ophouden met het overdrijven en benadrukken van de gevaren en moeilijkheden van de omgang met radioactief afval en kernenergie bij elke mogelijke gelegenheid.
Op dit moment zijn er in de VS hopen hoogactief afval afkomstig van splijtingsreactoren, uit medische bronnen die worden gebruikt voor de behandeling van kanker, en zijn er overal in het land hopen laag radioactief afval.
Dit levert helemaal geen gevaar voor de gezondheid op. Maar het is dan ook geen oplossing voor de lange termijn en het is ook niet het beste wat gedaan kan worden, maar we zijn niet allemaal gehuld in wolken van radioactief stof.
We kunnen beginnen met het maken van een rationele vergelijking met de afvalverwerkings- en vervuilingsproblemen die gepaard gaan met andere methoden voor energieopwekking.
Als dat eenmaal is gebeurd, kunnen we snelle spectrumkweekreactoren bouwen om de langlevende actiniden in de ‘afvalstroom’ van lichtwater-, zwaarwater- en grafietgemodereerde thermische reactoren te verbranden, waarvan er vele splijtbaar zijn en waarvan de meeste zijn splijtbaar.
Als alternatief zouden we kunnen leren omgaan met de groei van de menselijke bevolking in de wereld. Beheers die groei en breng vervolgens de bevolking terug tot een redelijk en stabiel niveau, en de problemen van energieopwekking en afvalverwerking zullen er plotseling veel beter beheersbaar uitzien, ongeacht de energiebron die uiteindelijk wordt gebruikt.
5. In de eerste plaats afval verminderen
Deze methode richt zich specifiek op de opslag en afvoer van afvalproducten uit kernreactoren. Er is echter ook aanzienlijk geïnvesteerd in het vinden van manieren om de hoeveelheid geproduceerd afval te verminderen.
Er zijn momenteel 55 nucleaire startups met 1.6 miljard dollar aan financiering. De nucleaire sector is zeer restrictief en werpt grote barrières op voor nieuwe spelers vanwege de geschiedenis van de NRC (Nuclear Regulatory Commission) als een entiteit die bedoeld is om de proliferatie van kernwapens te dwarsbomen en niet als een entiteit die zich richt op het samenwerken met innovatieve ondernemers.
Conclusie
Concluderend kunnen we op basis van dit artikel en de huidige maatschappelijke trend concluderen dat de juiste verwijdering van kernafval nog steeds een uitdagende kwestie is die de groei van kernenergie beperkt.
Het grootste probleem ligt in de halfwaardetijden van radio-isotopen, die erg lang zijn. Sommigen van hen zijn meer dan een miljoen jaar oud. Dit maakt de controle en het beheer van kernafval dus veel moeilijker.
De meest gebruikte methode voor de opberging van kernafval is echter opslag, waarbij gebruik wordt gemaakt van stalen cilinders als radioactieve schilden of van diepe geologische opbergmethoden.
Maar de verwijdering van kernafval door middel van opslag baart nog steeds veel zorgen, omdat het lekken van kernafval enorme milieurampen kan veroorzaken en ook gevolgen kan hebben voor de menselijke gezondheid.
Aanbevelingen
- 7 Milieueffecten van ijzerertswinning
. - 8 beste meesters in programma's voor afvalbeheer
. - 14 methoden voor het verwijderen van chemisch afval
. - Top 10 negatieve effecten van onjuiste afvalverwijdering op het milieu
. - De kosten van bezuinigen: de verborgen gevaren van onjuiste verwijdering van bedrijfsafval
Ahamefula Ascension is vastgoedadviseur, data-analist en contentschrijver. Hij is de oprichter van Hope Ablaze Foundation en afgestudeerd in milieubeheer aan een van de prestigieuze hogescholen in het land. Hij is geobsedeerd door lezen, onderzoek en schrijven.