Vad vi borde göra med kärnavfallet nu idag!



Jag har inget emot KBS-3, den svenska slutförvaringsmetoden, ur säkerhetssynpunkt. Som jag skrivit
tidigare så är metoden idiotsäker, istidssäker, helsäker och säker på alla andra sätt man kan tänka sig. Något även naturen själv demonstrerat i och med de naturliga reaktorerna och därmed också naturliga slutförvaringarna i Oklo. En flera miljarder år lång demonstration duger iallafall för mig och alla andra med något innanför pannbenet.

Men det som stör mig något oerhört är den enorma slöserin med en resurs. Ur ekonomisk synvinkel är det vettigast att köra bränslet en gång i reaktor och sen ner med skiten i slutförvaringen eftersom uran är så löjligt billigt i förhållande till energimängden det innehåller, och billigt lär det förbli i hundratals år framöver med tanken på de enorma mängder uran som finns tillgängligt. Men även om ekonomerna är fullständigt nöjda så irriterar sig nog vilken naturvetare/ingenjör som helst att man bara utvinner en liten fraktion(runt 1%) av energin som finns där. Det är helt enkelt jävligt otillfredställande och oelegant! Varför bara utvinna en hundradel så mycket energi och producera hundra gånger mer avfall än man behöver?

Ska man utnyttja all energi måste man dessvärre vänta på att breeder reaktor tekniken blir nog mogen. Förvisso så rullar de ryska BN serien av reaktorer på exceptionellt väl vilket visar att tekniken redan idag är relativt mogen, hade sverige velat beställa en BN reaktor av ryssarna så hade de säkerligen varit mer än glada över att bygga den åt oss. Men det kommer nog ändå dröja 20-30 år innan vi ser någon större utbyggnad i västvärlden, väst verkar nämligen oförmögna att erkänna att andra kan bräcka dom teknikmässigt, därför tänker både fransoserna och amerikanerna uppfinna hjulet på nytt med sina version av BN reaktorerna.
Inte heller är det särskilt attraktivt att göra som i Frankrike/Japan/Ryssland gör idag och upparbeta det använda kärnbränslet en gång för att tillverka MOX bränsle som man sen stoppar tillbaka i lättvattenreaktorer. Visst utvinner man lite mer energi, men allt besvär med upparbetning är egentligen inte värd den lilla extra energin. Ska man upparbeta så ska man isåfall ha breeder reaktorer eller åtminstone pebble bed reaktorer!

Men det finns ett tredje alternativ som jag är jäkligt förtjust i, speciellt då det är något vi i princip skulle kunna göra nästan omedelbart. Konceptet kallas DUPIC och står för Direct Use of spent PWR fuel In CANDU. Som namnet lite diskret antyder så handlar det om att stoppa in det använda lättvattenreaktor kärnbränslet i CANDU reaktorer. "Direct" innebär i detta sammanhanget att man inte upparbetar avfallet. Man slipper alltså allt slaffs med upparbetning som krävs för MOX samtidigt som man kan utvinna lite mer energi ur avfallet. Man kommer inte på något sätt undan en slutförvaring enbart med DUPIC, men det är ett elegant sätt att få ut mer energi utan att behöva bryta mer uran.


DUPIC funkar helt enkelt så/1/ att man tar bränslestavarna, kapar dom i bitar, plockar bort claddingen(det skyddande röret som skiljer vattnet från bränslet i reaktorn), gör nya pellets av bränslet och stoppar in det i CANDU bränslestavar. Ingen jobbig separation av fissionsprodukter eller transuraner., inge våtkemiskt kladd, endast lite fissionsgaser kommer frigöras ur bränslestavarna när man kapar upp dom men det är inga svårigheter att fånga och förvara.

Att det använda bränslet överhuvudtaget kan användas i CANDU reaktorer beror på att CANDU reaktorer har mycket bättre neutron ekonomi än lättvattenreaktorer. Tungvatten som moderator gör att färre neutroner går förlorade till absorbtion i moderatorn och därmed så kan man köra reaktorn på lägre anrikning(till och med naturligt uran). Det använda bränslet från lättvattenreaktorer innehåller faktiskt mer fissilt material, 0.9% U235 och 0.6% Plutonium, än naturligt uran som blott innehåller 0.7% U235, så det är perfekt bränsle för CANDU.

Frågan blir då hur mycket mer energi man kan pressa ur det använda kärnbränslet, inte så enormt mycket mer egentligen, men nog för att det ska vara intressant. I lättvattenreaktor så får man från början ut ungefär 35-45 MWd termisk energi per kg uran. Eller i mer normala enheter 840 000 till 1 080 000 kWh/kg. Från DUPIC bränslet får man sen ytterligare 15 MWd (360 000 kWh). Runt 30-50% mer energi alltså. Det innebär att det använda kärnbränslet från två-tre reaktorer konsekvent kan hålla igång en CANDU. Vi skulle alltså kunna bygga CANDU reaktorer motsvarande 3000 MWe som drivs enbart från avfallet som produceras vid våra runt 9000 MWe lättvattenreaktorer. Faktum är att vi lätt hade kunnat bygga 6000 MWe CANDU och låta hälften av dom gå på det redan lagrade använda bränslet, vårt lager hade räckt till över 30 års drift! Utan att ett gram nytt uran behöver brytas.

Det hade även kunnat vara en PR kupp för svenska kärnkraftsindustrin, de hade kunnat peka på CANDU reaktorerna och börja prata om att återanvända avfallet. Det hade sen bäddat för en framtida fortsatt användning av det använda bränslet. För även efter att bränslet gått genom CANDU reaktorerna så finns det ändå kvar över 100 MWd energi per kg använt bränsle som kan utnyttjas i breeder reaktorer, utan att varken bryta nytt uran eller producera mer avfall. Multiplicera den siffran med 8 ifall du vill räknar in utarmade uranet som finns kvar på lager efter att man anrikade det ursprunliga bränslet.

Tyvär kommer detta förmodligen aldrig ske i sverige. Först och främst för att ingen provat DUPIC bränsle ännu, sydkoreanerna verkar väldigt intresserad av det, asiaterna är som vanlig ljusår framför oss. Men det verkar dessvärre ännu inte finnas något större komersiellt intresse och industrin är för feg för att chansa helt enkelt. Sen så verkar svenska kärnkraftsindustrin för impotent och ovillig att ta en strid med miljörörelsen. Av någon konstig anledning så älskar miljörörelsena att man återvinner precis allt, med det enda undantaget kärnavfall. Förmodligen av helt taktiska skäl, erkänner de att man kan återvinna kärnavfall så tvingas de också erkänna att avfallsproblemet har en lösning och då faller hela deras argument mot kärnkraft som energikälla. Någon lösning vill de dock inte ha så därför låtsas de som att någon sådan inte existerar. Väldigt behändigt!

1. M. S. Yang, R. Gadsby Encyclopedia of Materials: Science and Technology2008Pages 2368-2370

Kommentarer
Postat av: Tobbe

Rätta mig om jag har fel, men diskuterar inte Japan med Ryssland om ritningarna till BN-600?



Om inte annat håller jag med dig även om jag tycker CANDU är ett litet form av slöseri när man ändå kan bygga Breeders...



Framtidsstrategi om jag får bestämma

2 nya lättvattenreaktorer, typ AP1000 börjar byggas direkt (färdiga före 2020) och 3st breeders på någonstans mellan 500MW och 1000MW före 2030.

En storsatsning på järnvägen + höghastighetsspår mellan

Oslo - Göteborg - Malmö - Köpenhamn

Köpenhamn - Malmö - Nässjö - Norrköping - Stockholm

Göteborg - Skövde - Stockholm

Med tåg som kan snitta över 250. Dubbelspår självklart.

Samt dubbelspår längre sträckor längs stambanorna mellan de större städerna, något som möjliggör mer godstransporter.



Samtidigt en storsatsning på elektrifiering av biltrafiken med Plug-in-hybrider i första steget (en mycket liten diesel eller biogasmotor med överladdning som är effektoptimerad för ett varvtal då den laddar generatorn).



Skulle vi få bort oljeberoendet med 80% före 2030 och ha nettoexport av elektricitet året runt, ja då skulle vi vara mycket väl rustade inför framtiden.

Detta är en väg bort.

2008-10-21 @ 02:00:34
Postat av: Johan Simu

Japp, har hört att Japan köpt alla blueprints för BN-600 för runt en miljard dollar. Aldrig sett det verifierat i någon nyhetsartikel dock utan det var fikasnack på kärnteknik. Japan har ju en fin historia av att köpa andra länders teknik, göra den tusen ggr bättre och sen sälja tillbaka det, hoppas de gör samma med BN :)



Indien måste man givetvis också nämna eftersom de har ett ambitiöst breederprogram och håller på att bygga en just nu.



Därför känns det lite överflödigt med Frankrikes planer att ha en natriumkyld breeder 2025 eller nått i den stilen. Om de tittar så långt fram i tiden kan de lika gärna satsa på gas eller blykylda breeders och låta ryssarna, japanerna och indierna fixa de natriumkylda.



Diggar din plan, speciellt AP1000 :) Jag hade nog slängt in några pebble bed reaktorer i mixen, kan ju inte dissa "min reaktor", men kanske enbart som leverantörer av processvärme till industri och fjärrvärme till städer. Eventuellt också för elproduktion ifall de visar sig vara billigare än alternativen för det.



CANDU har en annan fördel vilket jag inte nämde i inlägget och det är att CANDU potentiellt kan breeda i thorium-uran233 bränslecykeln. De kan alltså vara lika resurseffektiva som snabbspektrum breedersarna. Indien kikar på det också en del. Just däför tror jag att CANDU har framtiden för sig ifall torium bränslecykeln slår igenom.



Problemet är att det är ett helvete att upparbeta toriumbränsle eftersom det är så kemiskt stabilt, iallafall med traditionella våtkemiprocesserna. Tydligen ska pyrokemiska processer(diverse saltföreningar) vara bättre, men kemi är som sagt inte min starka sida.



Den nackdelen övervägs dock delvis av att en CANDU behöver så mycket mindre bränsle än en snabb breeder.

Postat av: Carl

Intressant läsning! Jag visste inte att man kan köra CANDU på avfall...

Men finns det verkligen någon ekonomi i detta? Må vara att man slipper upparbetning. Men det här bränslet kommer ju i princip att behöva tillverkas i en hot cell. Jämför det med UO2 som man kan hantera med bara händerna. Det ska nog till en rejäl ökning av uranpriserna innan det lönar sig...

2008-10-22 @ 22:25:44
Postat av: Johan Simu

Har inte sett ifall koreanerna gjort någon prisuppskattning. Men rent generellt så är ingen återanvändning av kärnavfall ekonomisk än så länge så jag skulle bli förvånad om detta är ekonomiskt.



All sorts återvinning, oavsett om det involverar upparbetning eller ej, lär nog bara bli aktuellt ifall staten kräver det.

2008-10-22 @ 22:37:44
URL: http://gronarealisten.blogg.se/
Postat av: Mikael Ståldal

Jag har för mig att jag hört att tungvattenreaktorer har problem med instabilitet p.g.a. positiv void-kofficient, precis som RBMK. Hur är det med CANDU i det avseendet?

2008-11-07 @ 21:36:55
URL: http://www.staldal.nu/blog/
Postat av: Johan Simu

Jo tror alla CANDU designer har positiv void koefficient, men den är väldigt liten och den totala reaktivitets koefficienten(inkluderat doppler osv) är så vitt jag vet negativ. Därför ses inte void koefficienten som något egentligt problem.



Men den senaste Indiska tungvattendesignen AHWR har negativ void koefficient. Kommer inte på rak arm ihåg hur de åstakommer det, tror det är en kombination av att använda lättvatten som kylmedel och tungvattnet enbart som moderator, lätt anrikat bränsle(lite över 1%) och lite annorlunda fuel bundle design. Senaste candu designen använder också lättvatten som kylmedel och lätt anrikat uran men har inte kollat hur det är med voiden där.



Föredrar överhuvudtaget indiernas design faktiskt.

2008-11-10 @ 20:17:53
URL: http://gronarealisten.blogg.se/
Postat av: Johan Simu

Hittade just denna utmärkta sidan

sectionD.htm#s" rel="nofollow">http://www.nuclearfaq.ca/cnfsectionD.htm#s

se D.3 och D.4





2008-11-10 @ 20:23:30
URL: http://gronarealisten.blogg.se/

Kommentera inlägget här:

Namn:
Kom ihåg mig?

E-postadress:

URL:

Kommentar:

Trackback