Fremtiden for atomaffald:Hvad er planen, og kan det være sikkert?

Storbritannien planlægger at udvide sin nukleare kapacitet betydeligt i et forsøg på at mindske sin afhængighed af kulstofbaserede fossile brændstoffer. Regeringen sigter mod at bygge op til otte nye reaktorer i løbet af de næste par årtier med henblik på at øge strømkapaciteten fra ca. 8 gigawatt (GW) i dag til 24 GW i 2050. Dette ville dække omkring 25 % af det forventede energibehov i Storbritannien sammenlignet med omkring 16 % i 2020.

Som en del af denne plan om at tredoble nuklear kapacitet, er der også på vej en investering på 210 millioner pund for Rolls-Royce til at udvikle og producere en flåde af små modulære reaktorer (SMR'er). SMR'er er billigere og kan bruges på steder, der ikke kan være vært for traditionelle, større reaktorer, så dette vil give flere muligheder for fremtidige atomanlæg.

Nye reaktorer vil uundgåeligt betyde mere radioaktivt affald. Dekommissionering af atomaffald blev allerede i 2019 anslået til at koste britiske skatteydere 3 milliarder pund om året. Langt størstedelen af ​​vores affald opbevares i lagerfaciliteter på eller nær jordoverfladen, for det meste på Sellafield nuklear affaldsplads i Cumbria, som er så stort, at det har en lille bys infrastruktur.

Men overjordisk nuklear lagring er ikke en gennemførlig langsigtet plan - regeringer, akademikere og videnskabsmænd er enige om, at permanent deponering under jorden er den eneste langsigtede strategi, der tilfredsstiller sikkerheds- og miljøhensyn. Så hvilke planer er i gang, og kan de leveres sikkert?

Vejen frem

Det har taget mange årtiers internationalt samarbejde mellem akademiske og videnskabelige institutioner og regeringsmyndigheder at identificere en mulig vej hen imod den endelige bortskaffelse af nukleart affald. Tidligere ideer har omfattet bortskaffelse af det ekstra affald i rummet, i havet og under havbunden, hvor tektoniske plader konvergerer, men hver af dem er blevet skrinlagt som for risikable.

Nu planlægger næsten alle nationer at isolere radioaktivt affald fra miljøet i en underjordisk, højt konstrueret struktur kaldet en geologisk bortskaffelsesfacilitet (GDF). Nogle modeller ser GDF'er konstrueret 1.000 meter under jorden, men 700 meter er mere realistisk. Disse anlæg vil modtage lav-, mellem- eller højaktivt nukleart affald (klassificeret som sådan efter radioaktivitet og halveringstid) og opbevare dem sikkert i op til hundredtusinder af år.

Processen til at skabe en sådan facilitet er ikke enkel. Den organisation, der er ansvarlig for at levere GDF, som i Storbritannien er Nuclear Waste Services (NWS), skal ikke kun overvinde enorme miljømæssige og tekniske problemer, men også tjene offentlighedens støtte.

Vil alle GDF'er se ens ud?

Selvom generiske designkoncepter eksisterer, vil hver GDF have unikke aspekter baseret på størrelsen og sammensætningen af ​​affaldsbeholdningen og geologien for, hvor den er installeret. Hver nation vil skræddersy sin GDF til dens individuelle behov, under kontrol af regulatorer og offentligheden.

Grundlaget for alle GDF'er vil dog være det, der er kendt som multi-barriere-konceptet. Dette kombinerer menneskeskabte og naturlige barrierer for at isolere nukleart affald fra miljøet og tillade det støt at forfalde.

Systemet til klargøring af højaktivt affald til opbevaring i et sådant system starter med brugte nukleare brændselsstave fra reaktorer. For det første vil alt uran og plutonium, der stadig er anvendeligt til fremtidige reaktioner, blive genvundet. Restaffaldet vil derefter blive tørret og fordelt i et værtsglas, som bruges, fordi glas er sejt, holdbart i grundvandet og modstandsdygtigt over for stråling. Det smeltede glas vil derefter blive hældt i en metalbeholder og størknet, så der er to lag beskyttelse.

Dette emballerede affald vil derefter være omgivet af en tilbagefyldning af ler eller cement, som forsegler de udgravede klippehulrum og underjordiske tunnelstrukturer. Hundredvis af meter sten i sig selv vil fungere som det sidste lag af indeslutning.

Hvordan går det med det britiske program?

U.K. GDF-programmet er i sin tidlige fase. Placeringsprocessen opererer på en såkaldt frivillighedstilgang, hvor lokalsamfund kan præsentere sig selv som potentielle steder at være vært for anlægget. På nuværende tidspunkt er der dannet en arbejdsgruppe (Theddlethorpe, Lincolnshire) og tre samfundspartnerskaber (Allerdale, Mid Copeland og South Copeland i Cumbria). Mens arbejdsgrupper er på tidligere stadier af lokaliseringsprocessen, er de næste skridt for samfundspartnerskaber at påbegynde mere omfattende geologiske undersøgelser, efterfulgt af boring af boringer for at vurdere den underliggende bjergart.

Offentlig støtte er grundlaget for hele GDF-programmet. Mens nogle nationer måske tager en mere hårdhændet tilgang og vælger et websted uanset offentlig støtte, har den britiske GDF-mission fællesskabs- og interessentengagement i centrum.

Hvorfor skulle beboerne melde sig frivilligt? Dette er et 100+-årigt projekt, som vil kræve en masse mennesker, der arbejder meget tæt på. På fællesskabspartnerskabsstadiet forventes en investering på op til £2,5 millioner pr. år pr. fællesskab.

U.K.-programmet er et stykke bagud for visse andre nationer. Verdens førende er Finland, som næsten har afsluttet verdens første GDF ved Onkalo, flere hundrede kilometer vest for Helsinki. Foretrukne steder for GDF'er er også blevet udvalgt i USA, Sverige og Frankrig.

Den britiske regering sigter mod at identificere et passende sted inden for de næste 15-20 år, hvorefter byggeriet kan starte. Tidsskalaen fra placering til lukning og forsegling af den første U.K. GDF er 100 år, hvilket gør dette til det største U.K. infrastrukturprojekt nogensinde. Teknologien til at levere GDF er klar; det eneste, der er tilbage, er at finde et villigt samfund med en passende geologi.

Er der en anden måde?

Det er den videnskabelige konsensus, internationalt, at GDF-tilgangen er den mest teknisk gennemførlige måde at deponere nukleart affald på permanent. Onkalo er et eksempel for verden på, at videnskabeligt samarbejde og åbent engagement med offentligheden kan gøre sikker bortskaffelse af nukleart affald mulig.

Den eneste anden tilgang, der har fået nogen trækkraft, er konceptet med deep borehole disposition (DBD). For pålydende er dette ikke ulig en GDF-tilgang; at bore boringer meget dybere end en GDF ville være (op til flere kilometer) og lægge affaldspakker i bunden. Lande som Norge overvejer denne tilgang.