211service.com
Fallet för att flytta amerikanskt kärnbränsle till torrlagring
En av de mindre uppmärksammade fakta om kärnkraftskatastrofen i Fukushima – där förlust av kylvätska i pooler med använt bränsle har resulterat i massiva strålningsutsläpp – är att en del bränsle vid anläggningen förvarades i så kallade torra fat, och dessa fat överlevde 11 mars jordbävning och tsunami intakt.
Torr förvaring: Förvaringsfat vid kärnkraftverket Diablo Canyon i Kalifornien. Kredit: Nuclear Regulatory Commission
Detta faktum kommer sannolikt att resultera i nya uppmaningar om att flytta en del använt bränsle ur vattenpooler vid reaktorplatser i USA – där det packas tätare än bränslet i de drabbade japanska poolerna – och till torra fat utomhus, säger experter.
Vad som sannolikt kommer att hända mycket snabbt är att [Nuclear Regulatory Commission] och kraftverk kommer att nå enighet om att flytt av bränsle till torrlagring måste påskyndas för att få ut så mycket använt bränsle ur poolerna så snabbt som möjligt, säger Ron Ballinger , en kärnkraftsingenjör vid MIT. I Japan, säger han, klarade de torra förvaringsfaten jordbävningen och tsunamin utan problem.
Fram till nu har amerikanska tillsynsmyndigheter beslutat att det är säkert att hålla bränsle i pooler – och till och med låta bränslet packas tätare. De flesta amerikanska kärnreaktorer har luftkyld torrfatförvaring för visst reaktoravfall, men i allmänhet beror detta bara på att poolerna inte får plats längre. Äldre avfall som fått svalna några år i bassänger kan flyttas till torrfat.
USA är hem för minst 65 000 ton kärnreaktoravfall, mer än i någon annan nation, och denna siffra växer med cirka 2 200 ton varje år.
I allmänhet har amerikanska reaktorer mycket mer bränsle i sina använt bränslepooler än reaktorerna i Fukushima, säger Richard Lester , som leder institutionen för kärnkraftsvetenskap och teknik vid MIT. Om en händelse i Fukushima-skala skulle drabba en typisk bränslepool för kärnkraftverk i USA, säger han, tror jag att du potentiellt skulle få en värre situation helt enkelt på grund av att det finns mer bränsle – mycket mer bränsle i fallet med poolerna vid amerikanska reaktorer.
Använt uranreaktorbränsle genererar stora mängder värme även efter att det avlägsnats från kärnan i en reaktor. Av den anledningen måste förbrukade stavar nedsänkas i djupa bassänger med cirkulerande vatten i flera år för att kyla dem tillräckligt. Men efter flera år blir torra fat ett genomförbart förvaringsalternativ. Faten - vanligtvis tunnformade stål- och betongkonstruktioner som står 20 fot höga och sitter utomhus - behöver bara passiv luftkylning.
I en pool, däremot, orsakar närheten av bränslestavar till varandra värmeuppbyggnad som kräver att vatten cirkuleras kontinuerligt. Som Fukushima har visat kan pumpar och deras reservsystem gå sönder, och vatten i pooler med använt bränsle kan läcka ut eller koka bort.
Under de senaste tre decennierna har förseningar i öppnandet av ett permanent förvar för använt kärnbränsle i USA lett till att U.S. Nuclear Regulatory Commission har tillåtit att befintliga pooler för använt kärnbränsle ställs om för att öka tätheten av stavar inuti dem.
Av 84 nuvarande eller tidigare amerikanska reaktoranläggningar som håller använt bränsle – en siffra som inkluderar vissa platser med mer än ett kraftverk – har 63 redan torra fat, 10 ansöker om att bygga dem och 11 har ännu inte tillkännagett några planer, enligt Nuclear Data från tillsynskommissionen.
Använt bränsle: I USA har 63 nuvarande och tidigare kärnreaktoranläggningar (inklusive kraftverkskomplex och statliga anläggningar) redan torrfatlagringsanläggningar. Ytterligare 10 ansöker om att bygga dem, och 11 har ännu inte meddelat planer på att göra det. Men dessa fat håller bara jämna steg med nygenererat avfall. På de flesta platser är vätskebassänger för att hålla och kyla bränsle fortfarande fulla av avfall, och i många fall packas dessa bassänger tätare än vad som är fallet vid de drabbade Fukushima-reaktorerna.
Om det inträffar en olycka med förlust av kylvätska, kommer du att få stora problem, särskilt med dessa högdensitetsställ och poolerna som är tungt belastade – och ännu mer om det råkar finnas nyutsläppt bränsle i poolen, säger Allison Macfarlane , en geolog och docent i miljövetenskap och miljöpolitik vid George Mason University, som var en av flera medförfattare till en rapport från 2003 som varnade för faran som utgörs av tät reracking. Många av dessa bassänger finns i de övre våningarna vid kraftverket, vilket betyder att brott eller sprickor kan låta vattnet rinna ut. Om det sker en förlust av vatten kan du ha ett utsläpp av radioaktivitet mycket större än Tjernobyl, eftersom det finns mycket mer bränsle i poolen än i reaktorns kärna.
Förra året avbröt president Obama planerna på att öppna Yucca Mountains underjordiska bränsleförråd 90 miles nordväst om Las Vegas, och utsåg en provision att komma på alternativ. Kommissionen, som ska lämna sin rapport i juni, har inte gjort några uttalanden om Fukushima. Macfarlane, en kommissionsledamot, säger att hon inte kunde diskutera dess möjliga förslag. Men organet är planerat att träffas i en offentlig session den 13 maj i Washington.
De 2003 års rapport sa att vid kylvätskeförlust i en tätpackad pool skulle luftkylning inte räcka. Temperaturerna kan stiga till 600 °C inom en timme, vilket gör att zirkoniumbränslebeklädnaden brister och sedan öka till 900 °C, varpå beklädnaden skulle brinna, vilket resulterade i enorma mängder frigjort radioaktivt material, sa rapporten.
Rapporten föreslog omedelbar återgång till poolkonfigurationer med lägre densitet, med mer kylt bränsle i torra fat och flyttade till centrala platser. I lösare packade pooler, sade rapporten, kan enbart luftflödet vara tillräckligt för att förhindra brand i händelse av förlust av kylvätska. Den sa att detta kunde göras för högst 7 miljarder dollar nationellt, vilket skulle leda till en grossistprishöjning på 0,06 cent per kilowattimme som genereras från bränslet.
Dessa steg genomfördes inte. En efterföljande Forskningsrådets rapport sade också att brandscenarierna krävde mer studier och föreslog andra åtgärder samtidigt som de lämnade täta konfigurationer intakta. Det verkar vara möjligt att minska sannolikheten för brand i zirkoniumbeklädnader genom att arrangera om använt bränsle i poolen och sörja för vattenspraysystem som skulle kunna kyla bränslet, även om poolen eller den överliggande byggnaden skadades allvarligt, sa rapporten. Bränsleomläggning och reservkylning av pooler genomförs, säger en talesman för Nuclear Regulatory Commission.
Om USA:s regering hade fullföljt sitt åtagande från 1982 att öppna ett förvar för använt bränsle – och dess efterföljande kontrakt med företag för att börja ta bort bränslet 1998 – skulle trycket på amerikanska använt bränslepooler ha lättats, säger Lester. Det fanns scheman som beskrev hur DOE [Department of Energy] skulle flytta bränslet och vilket bränsle som skulle flyttas, säger han. Jag tror att vi på grundval av allt detta kan säga att bassängerna inte skulle vara tillnärmelsevis så fulla som de är nu.
Han säger att det var avgörande att börja etablera centrala platser för torrfatlagring som en del av en övergripande plan för avfallslagring och bortskaffande, som han säger inte bör utesluta Yucca Mountain. En möjlig användning av webbplatsen är för tillfällig lagring, säger Lester.