A surprisingly good outreach platform has turned out to be Quora.com, a Q&A site where people ask questions and let anyone answer. So I will be replicating some of my answers from there to here. Enjoy…
Nature showed us how to do it, and it works great!
This is a nuclear waste repository, that held waste for 2 billion years.
Yes, you read that right: 2,000,000,000 years. That is 20,000 times more than what we consider to be adequate for a repository. And the only reason it is not longer than that is because…
a. that is how much time has passed since the waste was created
b. the waste has now decayed, completely. [1]
In the 1970’s, the Uranium ore find at Oklo, Gabon, Africa, gathered attention, because there was something “wrong” with the ore. It was as if the Uranium had already been used in a reactor.
As it turned out, it had indeed been in a reactor, a natural reactor. Billions of years back the isotope mix of Uranium was more like that we use in artificial reactors today. So all it needed was a bit of water to moderate the neutrons and — voilà! — nuclear fission, just like we do it today.
Nuclear fission means nuclear waste. These natural reactors also made waste. That meant a golden opportunity for us to examine what happened to the waste. The conclusion was astounding:
The waste stayed in place and moved less than 10 feet / 3 meters
This is despite the fact that the waste…
- was not packaged in fuel bundles
- was not encapsulated
- was subjected to violent temperature swings (these reactors worked in cycles of a few hours)
- was washed through by water for hundreds of thousands of years
The chief finding was that long-lived waste — the Transuraniums like Plutonium and Americium and other such Actinides — binds chemically to rock in a reducing environment and remains entirely immobile.
This is the key to why geological repositories work. Nature told us so. And that is why we are building repositories that way.
The Swedish KBS-3 method builds on the findings of Oklo and further research since the 1970’s. KBS-3 is already approved in Finland, and is in the process of being approved in Sweden.
KBS-3 — besides using the reducing environment of the bedrock — also adds the following barriers.
- The fuel remains in the fuel rods, i.e. clad in Zirconium alloy. They are then placed in…
- Cast iron holders. The cast iron ensures rigidity, toughness, and that the environment will remain reducing even if water enters the…
- 2 inch / 50 mm thick corrosion resistant copper capsule that encapsulates the fuel bundles and their holder. That capsule is then surrounded by…
- A layer of water absorbent Bentonite clay. The clay acts as soft padding to keep the capsule from being subjected to movements of the bedrock. It is also meant to be wet, because when it wets it swells to a pressure of 50 atmospheres, and is pressed into all the cracks and fissures around…
- The bore hole, made 500 meters down into geologically stable bedrock, with a reducing environment and only small water movement.
The only thing that the Oklo reactors had was the reducing environment, and that alone held the waste in place for 2 billion years. KBS-3 will do the job.
So anyone that says there is no plan or no method or no site to deal with nuclear waste, is speaking — put in the plainest of the Queen’s English — complete and utter bollocks.
Footnotes
[1] The half-life of Plutonium-239 is: \[t_{1/2}= 24,100 y\]
So the tenth-life of Pu-239 is: \[t_{1/10} = t_{1/2} \left(\frac{ln(10)}{ln(2)}\right) \Rightarrow\]
\[t_{1/10} = 24,100 \cdot 3.32 \approx 80,000 y\]So 2 billion years makes for…
\[2,000,000,000 / 80,000 = 25,000\]…25,000 tenth-lives.
After about 110 or so tenth-lives, the original amount would have had to fill out the entirety of the known observable universe in order to have one atom left.
Leave a Comment
KBS-3 bra för miljön, dålig för miljörörelsen
Published by Michael on February 19, 2011När Mikael Karlsson, Svenska Naturskyddsföreningen (SNF) och Johan Swahn, Miljörörelsernas Kärnavfallsgranskning (MKG) i ett antal debattartiklar till Ny Teknik (NyT 11-01-31 , NyT 11-02-10) försöker sprida tvivel om hur Svensk Kärnbränslehantering AB (SKB) sköter sitt uppdrag kan jag inte låta bli att fråga mig: är det verkligen sant det de säger att KBS-3 är dålig för miljön? Eller är metoden i själva verket bara dålig för miljörörelsen? “Sätt inte bocken som trädgårdsmästare” påstår de. Men vem är bocken egentligen när MKGs medlemmar har något att förlora på att frågan om kärnavfall får en lösning? Kan vi verkligen lita på en granskare som inte vill att SKB skall lyckas?
MKG utgörs i huvudsak av SNF och dess ungdomsorganisation Fältbiologerna. Föreningen har sedan 70-talet motsatt sig kärnkraft. Ett ofta använt argument är påståendet: “Det finns ingen lösning på frågan om kärnavfall“. Nu är SKB på väg att rasera detta. Inom en månad lämnas en ansökan in som – om inget oväntat inträffar – innebär slutet för detta argument. Om eller när myndigheterna godkänner SKBs föreslagna lösning KBS-3 innebär det inte bara att frågan är löst i Sverige, utan vi kan också exportera den här kunskapen. Hela världens kärnkraftsmotstånd får ett ben avhugget och vacklar när industrin helt plötsligt säger “Jo då, det finns visst en lösning”. Och inte nog med att SKB i så fall klarar kraven; kraven är dessutom väldigt högt ställda. Industrin tar inte bara ansvar utan gör det också med mycket god marginal, vilket så gott som omöjliggör vidare kritik i avfallsfrågan.
Ett annan konsekvens av KBS-3 är att vi får ett slutförvar där bränslet kan återtas. SNF vill istället att bränslet stoppas i djupa borrhål, där man inte utan betydande kostnadsökningar och svårighet kan ta tillbaks det. Om så skulle ske innebär det att bränslet – som är till minst 95% outnyttjat – inte blir tillgängligt för nästa generations kärnkraft. För en rörelse som inte vill ha kärnkraft vore detta givetvis en betydande “vinst”. Men om KBS-3 istället godkänns är bränslet lättillgängligt och Sverige kan få ren energi för hundratals år utan att någon ny gruvbrytning av kärnbränsle måste ske.
I den bästa av världar omvärderar en opinionsbildare sin åsikt och anpassar ödmjukt ståndpunkten när sakförhållandena ändras. Men med tanke på att kärnkraft tillsammans med vattenkraft – när hela livscykeln beaktas – redan visat sig vara renast och koldioxidsnålast i Sverige och SNF trots detta fortsätter att ösa galla över kraftformen kan vi sluta oss till att föreningen inte kommer att vara först med att säga “Vi hade fel, kärnkraft är faktiskt en bra kraftkälla” om KBS-3 godkänns. Det finns för mycket prestige, för mycket känslomässigt bagage, och för många betalande medlemmar som inte vill se detta hända. Alltså har SNF enbart att förlora på att industrin övertrumfar dem och i en oberoende granskning klarar av det som motståndarna hävdat aldrig skulle komma att ske.
Den romerska tänkaren Juvenalis frågade för snart 2000 år sedan: “Vem skall vakta väktarna?”. Den frågan är ständigt aktuell, och så även här: vem skall granska granskarna? Vem garanterar att MKGs remiss-svar är sakliga och korrekta? Vem går i god för att deras opinionsbildning är fri från egenintressen? Skall jag tvunget välja mellan SKB och MKG måste jag konstatera att SKB har ett mycket starkt intresse å deras huvudmäns vägnar att lösningen blir bra, eftersom det kostar kärnkraftsbolagen många miljarder kronor att frågan förblir olöst, eller att den måste städas upp i efterhand. SNF däremot har bara att förlora på att SKB lyckas. Miljön vinner, men de förlorar.
Kort och gott kan man säga att en ansvarstagande kärnkraftsindustri – som möter alla krav som ställs på den – är bra för miljön men dåligt för miljörörelsen.
Alla de punkter som MKG angriper är icke-kritiska för KBS-3. Metoden står exempelvis inte och faller med det nuvarande förslaget på kapsel-lösning med “nakna” kopparkapslar. Detta dels för att kapslarna är inte den främsta av de tre oberoende barriärerna, dels för att kritikerna ännu inte lyckats visa på att deras invändingar är relevanta under de förhållanden som gäller utanför labbet och nere i slutförvaret, och dels för att kritikerna själva säger sig ha en lösning: belägg kapslarna med krom, zirkonium eller titan. SKB jobbar i skrivande stund med kritikerna från KTH för att utforska eventuella osäkerheter. MKG kan inte på ett trovärdigt sätt hävda att SKB undviker kapselfrågan. Som sidnot skall nämnas KTH-forskarna även arbetar med grundforskning för nästa generations kärnkraft.
5 CommentsSå, herrar Karlsson och Swahn, jag uppmanar er att sitta ned i båten och låta SKB slutföra arbetet med att undersöka KBS-3 och andra alternativ enligt vad myndigheterna begär, inte efter era egenintressen. Gunga skutan när det är viktigt för miljöns skull, inte bara för att ni inte får som ni vill. Med största sannolikhet ser världen att vi har en bra lösning på kärnavfallet inom tio år. Att det nog inte blir den lösning som ni hoppades på får ni helt enkelt bittert svälja. Men det är faktiskt miljön som hamnar i främsta rummet, inte miljörörelsen.