Att hitta hem för avfallet som (förmodligen) kommer att överleva mänskligheten

SÅNG-anläggning

Spencer Lowell





En säsongsbetonad varm dag i augusti längs en oländig sträcka av södra Kaliforniens kust, tog arbetsteam på sig sina reflexvästar och hjälm. De styrde en flotta av tunga fordon som kallas fathanterare för att dra stora vita betongtunnor från den avvecklade kärnkraftsstationen San Onofre, känd som SONGS. Varje fat, cirka 17 fot högt och vägde 50 ton, var som en uppsättning ryska häckande dockor: begravd inuti var en kanister av rostfritt stål, som i sin tur rymde 37 cylindrar med kärnbränslestavar.

Sedan 2013, när tillsynsmyndigheter äntligen bestämde sig för att stänga ner SONGS för gott, har team av forskare, ingenjörer och beslutsfattare arbetat hårt för att se till att det kan avvecklas på ett säkert sätt. Totalt togs 123 kapslar ur anläggningen och flyttades till sitt nya hem. Deras resa var inte lång - bara till ett annat område på samma plats, cirka 100 fot från Stilla havet och bara tre fot över havet. Nu, med det använda bränslet borttaget, kan själva kraftverket demonteras.

Den långsiktiga frågan

Den här historien var en del av vårt novembernummer 2020



  • Se resten av frågan
  • Prenumerera

SÅNGAR, inklämda i den smala remsan mellan havet och motorvägen som förbinder stadsområdena San Diego och Los Angeles, började sin verksamhet i slutet av 1960-talet och tog bort kolfri energi i årtionden. Men 2012 hittade tillsynsmyndigheter omfattande problem med sin ånggenerator, en viktig komponent i en kärnreaktor som förhindrar att den överhettas. Att byta ut delarna skulle inte vara ekonomiskt – en uppskattning kostade det till mer än 800 miljoner dollar. För att inte tala om att SONGS då skulle behöva hoppa igenom stränga regulatoriska hinder för att återuppta verksamheten.

Att stänga ner var det enda logiska beslutet framför oss, säger Doug Bauder, San Onofres kärnkraftschef.

USA har redan 83 000 ton kärnavfall, tillräckligt för att fylla en fotbollsplan på ett dussin yards djup – och resterna kommer att hopa sig.



Det valet löste ett problem, men inte ett annat: vad man skulle göra med allt kärnbränsle som San Onofre hade använt. Dess radioaktiva avfall kan vara längre än mänskligheten, med använt bränslekomponenter som inkluderar plutonium-239, som har en halveringstid på 24 000 år, och jod-129, med en halveringstid på 15,7 miljoner år. Men för närvarande finns det ingen plats att lagra det permanent.

Så SONGS håller stavarna av använt kärnbränsle i lagringshål begravda längs den seismiskt aktiva Kaliforniens kustlinje. De sitter ankor för nästa stora jordbävning, som sannolikt kommer att drabba inom nästa århundrade. Om kärnavfallet på något sätt kom ut skulle resultaten bli förödande. Även utan jordbävning är valven lätta att översvämma, säger Dan Hirsch, den pensionerade chefen för programmet för miljö- och kärnkraftspolitik vid University of California, Santa Cruz, och grundvatten kan stiga upp i dem.

Planen är att så småningom transportera bränslet vid San Onofre utanför anläggningen, men vart? USA har redan 83 000 ton kärnavfall, tillräckligt för att fylla en fotbollsplan på ett dussin yards djup – och med två dussin anläggningar som för närvarande håller på att avvecklas, kommer resterna att hopa sig.



1982 antog den amerikanska kongressen lagen om kärnavfallspolitik, som kräver att det amerikanska energidepartementet ska hitta ett geologiskt förvar för det använda bränslet och ta det dit. Sedan 1987 har den amerikanska regeringen fokuserat sin uppmärksamhet på att utveckla ett underjordiskt förvar vid Nevadas Yucca Mountain. Däremot har sajten varit en politisk het potatis, med stödet för den svajande som svar på lokal opposition och statligt och federalt ledarskap. Som ett resultat har regeringen hittills inte kunnat uppfylla sin lagliga skyldighet att hitta ett långsiktigt hem för USA:s radioaktiva avfall.

Det här är en situation där det behövs en politisk lösning för att lösa ett tekniskt problem, säger Bauder.

Nära delstatslinjen på Highway 176, som korsar sydöstra New Mexico och västra Texas, står det på en vit skylt som introducerar besökare till Lea County, New Mexico: Welcome to the EnergyPlex. Det är vid kanten av Permian Basin, en stor sedimentär region rik på olja, naturgas och kalium som sträcker sig över ett hörn av de två staterna.



Sedan 1990-talet har det fått ett rykte som en plats för att lagra kärnmaterial - inte det högvärdiga avfallet som ska vara på väg till Yuccaberget, som de använda bränslestavarna i San Onofre, utan de mer vanliga, vardagsrester från industrin, som handskar. , hjälmar och jord som har förorenats med radioaktivt material. För detta satte DOE upp Waste Isolation Pilot Plant, eller WIPP, cirka 30 miles utanför Carlsbad, New Mexico. Den godkändes 1979 men fick inte sin första leverans förrän 1999. Sedan dess har lågaktivt avfall från nästan två dussin kärnreaktorer runt om i Amerika lastats in och begravts över 2 000 fot under ytan. Waste Control Specialists (WCS), en liknande anläggning, uppfördes precis tvärs över delstatslinjen i Andrews, Texas, ungefär samtidigt.

Permens geologi är idealisk för att begrava kärnavfall för långa resor. För det första får WIPP-platsen naturligt skydd från ett tjockt lager av salt som omger den. Under långa tidsperioder kommer saltet att flöda och det radioaktiva materialet kommer effektivt att begravas i det saltet, förklarar Lewis Land, en hydrogeolog vid National Cave and Karst Research Institute i Carlsbad. De flesta geovetare, säger han, tror att saltet är ogenomträngligt, vilket betyder att det inte finns någon chans för avfallet att fly ut i den omgivande miljön även om en av tunnorna som innehåller materialet skulle läcka. Under tiden, vid WCS-anläggningen, kommer avfallet att täckas av ett 40 fot tjockt lager av ogenomtränglig röd lera — som fyller samma funktion som saltet vid WIPP — när lagringsplatserna är fyllda.

SPENCER LOWELL

WIPP har varit i drift i mer än två decennier med endast en enda incident. 2012 sprack en trumma. Det visade sig att det inte bara innehöll kasserat radioaktivt material utan lerbaserat organiskt kattsand. Oorganisk kattsand har länge använts som kemisk stabilisator för kärnavfall, men det organiska ämnet reagerade med radioaktiva nitratsalter, släppte ut värme och byggnadstryck tills trumman slutligen gick sönder, vilket spred strålning genom den underjordiska anläggningen. Det täta saltet innehöll strålningen, men det var ett dyrt misstag.

2008 såg Carlsbads dåvarande statsrepresentant John Heaton att Yucca Mountain hade svårt att ta sig igenom den politiska processen. Han började prata med andra om möjligheten att tillfälligt lagra högaktivt kärnavfall på en plats cirka en halvtimme från Karlsbad. Eddy-Lea Energy Alliance (ELEA) – en grupp lokala tjänstemän i två län som var ansvariga för ekonomisk utveckling – köpte en 1 000 tunnland yta som ligger längs motorvägen. Holtec, ett energibolag med huvudkontor i New Jersey, uttryckte snart intresse för att utveckla den marken som en lagringsanläggning för högaktivt avfall.

Vi var glada över att någon var intresserad och tyckte att det var en hållbar del av deras egen affärsplan, säger Heaton, som nu är stadens energiutvecklingssamordnare.

Relaterad berättelse

Hur girighet och korruption sprängde Sydkoreas kärnkraftsindustri

Seoul hade en lösning på världens energiproblem. Sedan gick allt fel.

Vid den nya Holtec-anläggningen skulle använt kärnbränsle fraktas in från hela landet och mellanlagras. Förslaget om Holtec-platsen lämnades in 2017 och är fortfarande under granskning av Nuclear Regulatory Commission. Holtec och ELEA bör senast 2021 höra om bygget kan påbörjas eller inte. Om allt går som det ska, skulle platsen snarast kunna ta emot avfall 2023, säger Heaton. Avfallet skulle förvaras i kapslar, vilket skulle göra det enkelt att hämta och flytta när ett slutförvar är slutligt beslutat.

Men kärnkraftsanläggningen kommer inte bara att tillhandahålla lagring; det skulle också kunna skapa ett stabilt arbete. Olje- och gasindustrin har exploderat i Carlsbad under de senaste tre eller fyra åren, nästan fördubblat befolkningen. Snabb tillväxt har ansträngt resurserna i den sömniga, landsbygdsstaden och husbilsläger – som lokalbefolkningen kallar manläger – har inrättats för oljearbetare och deras familjer. Men dessa energiindustrier är särskilt mottagliga för högkonjunkturcykler: idag finns en avmattning orsakad av covid-19, eftersom nedstängningar minskade mängden olja som krävs för transporter. Heaton säger att kärnkraftslagring skulle kunna ge mer än 200 jobb som skulle vara stabila och säkra på mycket lång sikt.

Trots de ekonomiska fördelarna har vissa lagstiftare i delstaten New Mexico försökt blockera lagringsanläggningen, med hänvisning till oro för att det skulle äventyra allmän säkerhet och andra industrier. Även lokalbefolkningen är förståeligt nog oroliga.

Det finns det okända med kärnkraft, säger Nick King, bosatt i Carlsbad och predikanten vid Karlsbad Mennonite Church. Vi leker med saker vi inte förstår.

Försvarare säger att Holtec-anläggningen inte kommer att vara ett permanent förvar, bara en viloplats tills Yucca Mountain eller dess ersättare är i drift. Men tvisten om Yucca har redan tagit en generation, och bönder som har stått emot att drivas ut av olje- och gasboomen är oroliga över hur länge avfallet kommer att sitta där. Jag skulle vilja veta hur lång tid 'tillfälligt' betyder, säger Teresa Ogden, en tredje generationens bonde som bor i Loving, en stad strax söder om Carlsbad. Vi känner inte till de långsiktiga effekterna. Jag känner att vi är försökskaniner här ute.

Markkontroll: SONGS håller sitt avfall begravt på plats, vilket betyder att det är potentiellt sårbart för nästa stora jordbävning.

SÖDRA KALIFORNIEN EDISON

Det är inte bara lokalbefolkningen. Tom Isaacs, en rådgivare till kärnkraftsindustrin som hjälper San Onofre att ta reda på vad de ska göra med sitt kärnavfall, oroar sig för att de tillfälliga platserna i praktiken kommer att bli permanenta – att människor skulle ge upp det momentum som krävs för att bygga den slutliga förvaret och lagringsplatsen kommer att finnas där för alltid.

Människor är också ärrade av New Mexicos egen historia med kärnkraftsindustrin. Delstaten var hem för testet av den första atombomben 1945, som tros ha orsakat många cancerformer och andra hälsoproblem i hela bassängområdet som var medvind från testplatsen.

New Mexico har betalat sina avgifter, säger Gene Harbaugh, som har bott i Carlsbad de senaste 30 åren. Vi är inte skyldiga kärnkraftsindustrin något.

Vad händer om vi inte behövde skapa nya arkiv? Tänk om i stället platser som redan är utsedda för kärnmaterial kunde lagra det säkrare? Det var en av frågorna som miljöpartisten Elizabeth Muller började fundera på 2015. Men när hon frågade experter vad som kunde göras med kärnavfall, fick hon omedelbar vändning: Människor i branschen sa: 'Det finns ingen aptit på nya idéer inom kärnavfall. . Det händer aldrig någonting i den här branschen.’ Men, tillägger hon, bara för att ingenting någonsin har hänt i kärnavfall betyder det inte att du ska avfärda det som att ”ingenting kommer någonsin att hända”.

Som relativa nykomlingar på området hörde Muller och hennes far – fysikern och reformerade klimatförändringsskeptikern Richard A. Muller – politiska rådgivare och ingenjörer prata om hur borrhål, borrade djupt i jorden av olje- och gasindustrin, också kunde användas för lagring. År 2016 grundade familjen Mullers Deep Isolation, ett privat företag baserat i Berkeley, Kalifornien, för att utforska hur de kan användas för kärnmaterial.

Företagets högsta prioritet är att få avfallet under marken; olyckor ovan jord kan innebära en katastrof. Men familjen Mullers insåg att en kontroversiell fråga som plågade Yucca Mountain och WIPP var transporten av kärnavfall över statens gränser.

Människor vill inte att kärnavfall kommer genom deras bakgård, förklarar Elizabeth Muller. Deep Isolation planerar att kringgå det helt och hållet genom att gräva ner avfall där det är, oavsett om det är runt ett befintligt kraftverk eller i närheten av någon annan Department of Energy-anläggning. (Långtidsbegravning vid alla icke-utsedda anläggningar skulle kräva samhällets samtycke.)

Människor vill verkligen ha en lösning på klimatförändringarna. Det finns ingen skorsten vid ett kärnkraftverk, men ... om vi ska distribuera mer kärnkraft är denna avfallsfråga en stor fråga.

Deras metod går ut på att borra hål 18 tum i diameter och mellan 1 000 och 3 000 meter djupa och sedan borra i sidled för att skapa en plats för att gräva ner specialdesignade, korrosionsbeständiga cylindrar som lagrar använt bränsle. Varje kapsel är lite större än en kärnbränslestav – mer som en handske runt det använda bränslet än de stora faten i San Onofre – och de skjuts ner i hålet i en kedja av två eller tre.

En fördel med denna metod, säger Muller, är att samma teknik kan användas för både tillfällig och permanent lagring. I januari 2019 bevisade Deep Isolation att kapslar inte bara kunde skickas under jord utan även hämtas, om DOE skulle lyckas skapa ett permanent förvar någon annanstans vid någon senare tidpunkt och vilja överföra material dit.

Deras metod kommer dock inte att fungera överallt. SONGS, till exempel, ligger på mark som så småningom måste återlämnas till sin ägare, US Navy.

Trots företagets proof-of-princip-experiment är andra skeptiska till att Deep Isolations metod nödvändigtvis kommer att vara säker.

Lindsay Krall, en geokemist som forskar om begravning av kärnavfall vid Stanford University, oroar sig för att företagets kapslar inte skulle begravas tillräckligt djupt för att förhindra att avfall läcker ut i biosfären. Dessutom kan de smala borrhålen endast rymma tunna kapslar, vilket kan vara otillräckligt för långsiktig säkerhet.

Det finns ingen anledning att förvänta sig att borrhålsdeponering av använt bränsle ger kostnadsbesparingar, säger Krall. Snarare representerar [det] en teknisk risk, med en betydande möjlighet till misslyckande som skulle resultera i ökade kostnader för bortskaffande och minskad allmän säkerhet.

Men John Grimsich, Deep Isolations chef för tillämpad vetenskap, säger att gravplatser som de väljer kommer att ha idealisk geologi för långtidslagring, långt borta från grundvattenkällor. De högsta stråldoserna som Muller och hennes kollegor har beräknat på de ideala platserna är lägre med en faktor på 10 000 än den genomsnittliga exponering en person får årligen från planetens bakgrundsstrålning.

Med tanke på mängden avfall som redan finns ute, anser vissa att det skulle vara mer ansvarsfullt att helt enkelt skapa mindre av det. Men kan det göras utan att ge upp kärnkraft, ett av de bästa kolfria alternativen för att generera energi?

Ett alternativ är att återanvända avfallet. I Frankrike har kärnavfall upparbetats sedan industrins början på 1940-talet. Sedan 1976 har kärnkrafts- och förnybar energikoncernen Orano bearbetat mer än 36 000 ton använt bränsle, vilket är ansvarigt för att generera 10 % av Frankrikes kärnkraft. Oranos anläggning återvinner cirka 1 100 ton per år.

WIPP-tunnel

Jordens salt: Män arbetar för att försegla en salttunnel i Carlsbad Waste Isolation Pilot Plant.

BRIAN VANDER BRUG/LOS ANGELES TIMES VIA GETTY

Processen att återvinna kärnbränsle tar åratal. Förbrukade bränslestavar tas från kärnreaktorer och placeras i en lagringsbassäng för att kyla i två år. När de når cirka 570 °F, packas bränslestavarna i stålkapslar och förs till Orano-fabriken i den nordvästligaste punkten i Frankrike, i staden La Hague. Efter att stavarna svalnat under 80 °F skärs de i mindre bitar innan de placeras i salpetersyra och löses upp. Sedan separeras det återvinningsbara materialet – en blandning av uran och plutonium – från andra klyvningsprodukter i det använda bränslet och renas. Slutligen omblandas det för att producera nytt bränsle.

USA har utvecklat sin egen godkända teknik för upparbetning, men 2007 beslutade Nuclear Regulatory Commission att det skulle bli för dyrt att genomföra utan en investering från DOE – vilket inte har blivit verklighet.

Relaterad berättelse

De nya, säkrare kärnreaktorerna som kan hjälpa till att stoppa klimatförändringarna

Från natriumkyld fission till avancerad fusion, en ny generation projekt hoppas kunna återuppväcka förtroendet för kärnenergi.

Istället finns det ett växande intresse för att utveckla nya typer av kärnreaktorer som producerar mindre avfall.

De flesta nuvarande anläggningar använder generation II eller III reaktorer, som använder vatten för att kyla ner bränslet när dess atomer har splittrats. Generation IV-reaktorer använder tyngre kylmedel som natrium eller smält salt, vilket är tekniskt utmanande men kan producera högre nivåer av kraftproduktion med lägre risk för härdsmälta. Ett av företagen som bygger natriumkylda system, Terrapower, tillverkar reaktorer som även kan drivas med använt eller utarmat uran.

Upparbetning av uranet kan avsevärt minska avfallet, säger Terrapowers vd, Chris Levesque. Men det hindrar inte att avfall produceras helt och hållet. Levesque och andra fruktar att kärnavfall kan fångas upp och användas för att hjälpa till med spridning och utveckling av kärnvapen.

I Levesques långa karriär inom kärnkraftsindustrin har hanteringen av avfall varit en lika stor fråga för att få människor att acceptera kärnenergi som säkerheten för själva reaktorerna. Människor vill verkligen ha en lösning för klimatförändringarna. Det finns ingen skorsten vid ett kärnkraftverk, säger han. Men de vill höra om någon lösning för avfall. Om vi ​​ska distribuera mer kärnkraft är denna avfallsfråga en stor fråga att besvara till folks belåtenhet.

Kärnavfallets framtid sträcker sig över tusentals år, men anläggningar avvecklas just nu. Tills en slutlig viloplats kan bestämmas är tillfälliga förvar – som Holtec-anläggningen eller Deep Isolations föreslagna borrhål – tilltalande alternativ för att samla in avfallet. Alternativet är att låta den sitta ovan jord, där en olycka kan få mycket mer omedelbara konsekvenser.

Ändå hävdar Dan Hirsch att gåtan är en grundläggande etisk fråga. Det är inte lämpligt att dumpa avfallet på en minoritetsgemenskap i Texas eller New Mexico, säger han. Dessutom kan transport av avfall med järnväg till Perm kräva transport genom Navajo Nation, som förbjöd det i 2012 års lag om transport av radioaktivt material.

Den här generationen byggde kärnkraftverk, säger Tom Isaacs. Vi har haft enorma fördelar av el utan koldioxidutsläpp. Vi har ett ansvar att lösa problemet. Det kräver ett förråd.

Dölj