Finne hjem for avfallet som (sannsynligvis) vil overleve menneskeheten

SANGER-anlegget

Spencer Lowell





På en sesongmessig varm dag i august langs en robust strekning av kysten i Sør-California, tok arbeidsmannskaper på seg refleksvester og hjelmer. De ledet en flåte av tunge kjøretøy kjent som fatbehandlere for å frakte store hvite betongtønner fra den nedlagte San Onofre kjernekraftverk, kjent som SONGS. Hvert fat, omtrent 17 fot høyt og veide 50 tonn, var som et sett med russiske hekkedukker: begravet inni var en beholder av rustfritt stål, som igjen holdt 37 sylindre med atombrenselstaver.

Siden 2013, da regulatorer endelig bestemte seg for å stenge SONGS for godt, har team av forskere, ingeniører og beslutningstakere jobbet hardt for å sikre at den trygt kan tas ut av drift. Totalt 123 dunker ble tatt ut av anlegget og flyttet til sitt nye hjem. Reisen deres var ikke lang - bare til et annet område på samme sted, omtrent 100 fot unna Stillehavet og bare tre fot over havet. Nå, med det brukte brenselet fjernet, kan selve kraftverket demonteres.

Det langsiktige problemet

Denne historien var en del av november 2020-utgaven vår



  • Se resten av saken
  • Abonnere

SONGS, klemt inn i den smale stripen mellom havet og motorveien som forbinder byområdene San Diego og Los Angeles, startet sin virksomhet på slutten av 1960-tallet og drev ut karbonfri energi i flere tiår. Men i 2012 fant regulatorer omfattende problemer med dampgeneratoren, en viktig komponent i en atomreaktor som hindrer den i å overopphetes. Å bytte ut delene ville ikke være økonomisk - ett estimat priset det til mer enn $800 millioner. For ikke å nevne at SONGS da måtte hoppe gjennom strenge regulatoriske hindringer for å gjenoppta driften.

Å stenge var den eneste logiske avgjørelsen foran oss, sier Doug Bauder, San Onofres sjef for atomvåpen.

USA har allerede 83 000 tonn atomavfall, nok til å fylle en fotballbane som er omtrent et dusin meter dyp – og restene vil fortsette å hope seg opp.



Det valget løste ett problem, men ikke et annet: hva skulle man gjøre med alt atombrenselet som San Onofre hadde brukt. Dets radioaktive avfall kan overleve menneskeheten, med brukt brenselkomponenter som inkluderer plutonium-239, som har en halveringstid på 24 000 år, og jod-129, med en halveringstid på 15,7 millioner år. Men foreløpig er det ikke noe sted å lagre det permanent.

Så SONGS holder stengene med brukt atombrensel i lagringshull begravd langs den seismisk aktive California-kysten. De sitter ender for det neste store jordskjelvet, som sannsynligvis vil ramme i løpet av neste århundre. Hvis atomavfallet på en eller annen måte kom ut, ville resultatene være ødeleggende. Selv uten et skjelv er hvelvene lett å oversvømme, sier Dan Hirsch, den pensjonerte direktøren for Program on Environmental and Nuclear Policy ved University of California, Santa Cruz, og grunnvann kan stige opp i dem.

Planen er å til slutt transportere drivstoffet ved San Onofre utenfor stedet, men hvor skal du? USA har allerede 83 000 tonn atomavfall, nok til å fylle en fotballbane på omtrent et dusin meter dyp – og med to dusin anlegg som for tiden er i ferd med å avvikles, vil restene fortsette å hope seg opp.



I 1982 vedtok den amerikanske kongressen Nuclear Waste Policy Act, som pålegger det amerikanske energidepartementet å finne et geologisk depot for brukt brensel og ta det dit. Siden 1987 har den amerikanske regjeringen fokusert oppmerksomheten på å utvikle et underjordisk depot ved Nevadas Yucca-fjell. Nettstedet har imidlertid vært en politisk varm potet, med støtte for den svaiende som svar på lokal opposisjon og statlig og føderal ledelse. Som et resultat har regjeringen så langt ikke vært i stand til å oppfylle sin juridiske plikt til å finne et langsiktig hjem for USAs radioaktive avfall.

Dette er en situasjon hvor det trengs en politisk løsning for å løse et teknisk problem, sier Bauder.

I nærheten av delstatslinjen på Highway 176, som krysser sørøst i New Mexico og vest-Texas, står det et hvitt skilt som introduserer besøkende til Lea County, New Mexico: Velkommen til EnergyPlex. Det er ved kanten av Perm-bassenget, en stor sedimentær region rik på olje, naturgass og kalium som spenner over et hjørne av de to statene.



Siden 1990-tallet har det fått et rykte som et sted å lagre kjernefysisk materiale – ikke det høyverdige avfallet som angivelig er på vei til Yucca-fjellet, som de brukte brenselsstavene i San Onofre, men de mer vanlige rester fra industrien til hverdags, som hansker. , hjelmer og jord som har blitt forurenset med radioaktivt materiale. For dette satte DOE opp Waste Isolation Pilot Plant, eller WIPP, omtrent 30 miles utenfor Carlsbad, New Mexico. Den ble godkjent i 1979, men mottok ikke sin første forsendelse før i 1999. Siden den gang har lavaktivt avfall fra nesten to dusin atomreaktorer rundt om i Amerika blitt fraktet inn og begravd over 2000 fot under overflaten. Waste Control Specialists (WCS), et lignende anlegg, ble reist rett over delstatslinjen i Andrews, Texas, omtrent på samme tid.

Geologien til Perm er ideell for å begrave kjernefysisk avfall på lang sikt. For det første får WIPP-stedet naturlig beskyttelse mot et tykt saltlag som omgir den. Over lange perioder vil saltet strømme og det radioaktive materialet vil effektivt bli gravlagt i det saltet, forklarer Lewis Land, en hydrogeolog ved National Cave and Karst Research Institute i Carlsbad. De fleste geovitenskapsmenn, sier han, tror at saltet er ugjennomtrengelig, noe som betyr at det ikke er noen sjanse for avfallet å flykte ut i det omkringliggende miljøet selv om en av tønnene som inneholder materialet skulle lekke. I mellomtiden, ved WCS-anlegget, vil avfallet dekkes av et 40 fot tykt lag med ugjennomtrengelig rød leire — som har samme funksjon som saltet ved WIPP — når lagringsplassene er fylt.

SPENCER LOWELL

WIPP har vært i drift i mer enn to tiår med bare en enkelt hendelse. I 2012 sprakk en tromme. Det viste seg at det ikke bare hadde inneholdt kassert radioaktivt materiale, men leirebasert organisk kattesand. Uorganisk kattesand har lenge vært brukt som kjemisk stabilisator for kjernefysisk avfall, men de organiske tingene reagerte med radioaktive nitratsalter, frigjorde varme og bygningstrykk til trommelen til slutt brøt, og spredte stråling gjennom det underjordiske anlegget. Det tette saltet inneholdt strålingen, men det var en kostbar feil.

I 2008 så Carlsbads daværende statsrepresentant John Heaton at Yucca Mountain hadde vanskeligheter med å komme seg gjennom den politiske prosessen. Han begynte å snakke med andre om muligheten for midlertidig lagring av høyaktivt atomavfall på et sted omtrent en halvtime fra Carlsbad. Eddy-Lea Energy Alliance (ELEA) - en gruppe lokale tjenestemenn i to fylker som var ansvarlige for økonomisk utvikling - kjøpte en 1000 mål stor fjellområde langs motorveien. Holtec, et energiselskap med hovedkontor i New Jersey, uttrykte snart interesse for å utvikle det landet som et lagringsanlegg for høynivåavfall.

Vi var glade for at noen var interessert, og trodde det var en levedyktig del av deres egen forretningsplan, sier Heaton, som nå er byens energiutviklingskoordinator.

Relatert historie

Hvordan grådighet og korrupsjon sprengte Sør-Koreas atomindustri

Seoul hadde en løsning på verdens energiproblemer. Så gikk alt galt.

Ved det nye Holtec-anlegget skulle brukt kjernebrensel fraktes inn fra hele landet og mellomlagres. Forslaget til Holtec-området ble sendt inn i 2017 og er fortsatt under vurdering av Nuclear Regulatory Commission. Holtec og ELEA bør høre innen 2021 om byggingen kan starte eller ikke. Hvis alt går bra, vil det raskeste stedet kunne motta avfall i 2023, sier Heaton. Avfallet vil bli lagret i dunker, noe som vil gjøre det enkelt å hente og flytte når et endelig deponi er endelig bestemt.

Men kjernefysisk anlegg vil ikke bare gi lagring; det kan også skape stabilt arbeid. Olje- og gassindustrien har eksplodert i Carlsbad de siste tre-fire årene, nesten en dobling av befolkningen. Rask vekst har anstrengt ressursene i den søvnige, landlige byen, og RV-leirene – som lokalbefolkningen omtaler som manneleirer – er satt opp for oljearbeidere og deres familier. Men disse energiindustriene er spesielt utsatt for boom-and-bust-sykluser: i dag er det en nedgang forårsaket av covid-19, siden nedstengninger reduserte mengden olje som kreves for transport. Heaton sier at kjernefysisk lagring kan gi mer enn 200 arbeidsplasser som vil være stabile og sikre på svært lang sikt.

Til tross for de økonomiske fordelene, har noen lovgivere i delstaten New Mexico forsøkt å blokkere lagringsanlegget, med henvisning til bekymring for at det ville sette offentlig sikkerhet og andre industrier i fare. Også lokalbefolkningen er forståelig nok bekymret.

Det er det ukjente med atomkraft, sier Nick King, bosatt i Carlsbad og predikanten ved Carlsbad Mennonite Church. Vi leker med ting vi ikke forstår.

Forsvarere sier at Holtec-anlegget ikke vil være et permanent depot, bare et hvilested før Yucca Mountain eller dets erstatning er i drift. Men striden om Yucca har allerede tatt en generasjon, og bønder som har motstått å bli presset ut av olje- og gassboomen er bekymret for hvor lenge avfallet vil sitte der. Jeg vil gjerne vite hvor lang tid «midlertidig» betyr, sier Teresa Ogden, en tredjegenerasjons bonde som bor i Loving, en by like sør for Carlsbad. Vi kjenner ikke langtidseffektene. Jeg føler at vi er forsøkskaniner her ute.

Bakkekontroll: SONGS holder avfallet begravet på stedet, noe som betyr at det er potensielt sårbart for det neste store jordskjelvet.

SØR-CALIFORNIA EDISON

Det er ikke bare lokalbefolkningen. Tom Isaacs, en rådgiver for atomindustrien som hjelper San Onofre med å finne ut hva de skal gjøre med kjernefysisk avfall, bekymrer seg for at de midlertidige stedene vil bli reelt permanente - at folk vil gi opp momentumet som er nødvendig for å bygge det endelige. depotet og lagringsstedet vil være der for alltid.

Folk er også arret av New Mexicos egen historie med atomindustrien. Staten var hjemsted for testen av den første atombomben i 1945, som antas å ha forårsaket mange kreftformer og andre helseproblemer i hele bassengområdet som var medvind fra teststedet.

New Mexico har betalt kontingent, sier Gene Harbaugh, som har bodd i Carlsbad de siste 30 årene. Vi skylder ingenting til atomindustrien.

Hva om vi ikke måtte opprette nye depoter? Hva om i stedet steder som allerede er utpekt for kjernefysisk materiale kunne lagre det sikrere? Det var et av spørsmålene som miljøverneren Elizabeth Muller begynte å tenke på i 2015. Men da hun spurte eksperter hva som kunne gjøres med atomavfall, fikk hun umiddelbar tilbakeslag: Folk i bransjen sa: 'Det er ingen appetitt på nye ideer innen atomavfall . Det skjer aldri noe i denne industrien.’ Men, legger hun til, bare fordi det aldri har skjedd noe i kjernefysisk avfall, betyr det ikke at du bør avfeie det som ‘ingenting kommer til å skje’.

Som relativt nykommere på feltet, hørte Muller og faren hennes – fysikeren og den reformerte klimaendringskeptikeren Richard A. Muller – politiske rådgivere og ingeniører snakke om hvordan borehull, boret dypt i jorden av olje- og gassindustrien, også kunne brukes for oppbevaring. I 2016 grunnla Mullers Deep Isolation, et privat selskap basert i Berkeley, California, for å utforske bruken av dem til kjernefysisk materiale.

Selskapets høyeste prioritet er å få avfallet under bakken; ulykker over bakken kan føre til katastrofe. Men Mullers innså at et omstridt spørsmål som plager Yucca Mountain og WIPP var transporten av atomavfall over statsgrenser.

Folk vil ikke at atomavfall kommer gjennom hagen deres, forklarer Elizabeth Muller. Deep Isolation planlegger å omgå det helt ved å grave ned avfall der det er, enten det er rundt et eksisterende kraftverk eller i nærheten av et annet Department of Energy-anlegg. (Langsiktig begravelse ved et hvilket som helst ikke-utpekt anlegg vil kreve samfunnets samtykke.)

Folk ønsker virkelig en løsning for klimaendringer. Det er ingen røykstabel på et atomkraftverk, men ... hvis vi skal distribuere mer atomenergi, er dette avfallsspørsmålet stort.

Metoden deres innebærer å bore hull på 18 tommer i diameter og mellom 1000 og 3000 meter dype, og deretter bore sidelengs for å skape et sted å begrave spesialdesignede, korrosjonsbestandige sylindre som lagrer brukt brensel. Hver beholder er litt større enn en kjernebrenselstav – mer som en hanske rundt det brukte brenselet enn de enorme tønnene ved San Onofre – og de blir ført ned i hullet i en kjede på to eller tre.

En fordel med denne metoden, sier Muller, er at den samme teknikken kan tjene til både midlertidig og permanent lagring. I januar 2019 beviste Deep Isolation at beholdere ikke bare kunne sendes under jorden, men også hentes, dersom DOE skulle klare å opprette et permanent depot et annet sted på et senere tidspunkt og ønsker å overføre materiale dit.

Metoden deres vil imidlertid ikke fungere overalt. SONGS, for eksempel, ligger på land som til slutt må returneres til eieren, den amerikanske marinen.

Til tross for selskapets proof-of-princip-eksperiment, er andre skeptiske til at Deep Isolations metode nødvendigvis vil være trygg.

Lindsay Krall, en geokjemiker som forsker på begravelse av kjernefysisk avfall ved Stanford University, bekymrer seg for at selskapets beholdere ikke vil bli begravd dypt nok til å forhindre at avfall lekker inn i biosfæren. Dessuten kan de smale borehullene kun romme tynne beholdere, noe som kan være utilstrekkelig for langsiktig sikkerhet.

Det er ingen grunn til å forvente at borehullsdeponering av brukt brensel vil gi kostnadsbesparelser, sier Krall. Snarere representerer [det] en teknologisk risiko, med en betydelig mulighet for feil som vil resultere i økte avhendingskostnader og redusert offentlig sikkerhet.

Men John Grimsich, Deep Isolations direktør for anvendt vitenskap, sier at gravsteder de velger vil ha ideell geologi for langtidslagring, langt unna grunnvannskilder. De høyeste stråledosene som Muller og hennes kolleger har beregnet på de ideelle stedene, er 10 000 lavere enn den gjennomsnittlige eksponeringen en person mottar årlig fra planetens bakgrunnsstråling.

Gitt mengden avfall som allerede er der ute, mener noen det ville være mer ansvarlig å ganske enkelt lage mindre av det. Men kan det gjøres uten å gi opp kjernekraft, et av de beste karbonfrie alternativene for å generere energi?

Et alternativ er å gjenbruke avfallet. I Frankrike har atomavfall blitt reprosessert siden industriens begynnelse på 1940-tallet. Siden 1976 har kjernekraft- og fornybarenergigruppen Orano behandlet mer enn 36 000 tonn brukt brensel, som er ansvarlig for å generere 10 % av Frankrikes kjernekraft. Oranos anlegg resirkulerer rundt 1100 tonn per år.

WIPP-tunnel

Jordens salt: Menn jobber med å forsegle en salttunnel i Carlsbad Waste Isolation Pilot Plant.

BRIAN VANDER BRUG/LOS ANGELES TIMES VIA GETTY

Prosessen med resirkulering av kjernebrensel tar år. Brukte brenselsstaver tas fra atomreaktorer og plasseres i et lagringsbasseng for å avkjøles i to år. Når de kommer til rundt 570 °F, pakkes drivstoffstavene inn i stålbeholdere og bringes til Orano-anlegget i det nordvestligste punktet i Frankrike, i byen La Hague. Etter at stengene er avkjølt under 80 °F, kuttes de i mindre biter før de legges i salpetersyre og løses opp. Deretter blir det resirkulerbare materialet - en blanding av uran og plutonium - skilt fra andre fisjonsprodukter i det brukte brenselet og renset. Til slutt blir det remikset for å produsere nytt drivstoff.

USA har utviklet sin egen godkjente teknologi for reprosessering, men i 2007 vedtok Nuclear Regulatory Commission at det ville være for dyrt å forfølge uten en investering fra DOE – som ikke har blitt realisert.

Relatert historie

De nye, sikrere atomreaktorene som kan bidra til å stoppe klimaendringene

Fra natriumkjølt fisjon til avansert fusjon, en ny generasjon prosjekter håper å gjenopplive tilliten til kjernekraft.

I stedet er det økende interesse for å utvikle nye typer atomreaktorer som produserer mindre avfall.

De fleste nåværende anlegg bruker generasjon II eller III reaktorer, som bruker vann til å kjøle ned brenselet når atomene har delt seg. Generasjon IV-reaktorer bruker tyngre kjølevæsker som natrium eller smeltet salt, noe som er teknisk utfordrende, men kan produsere høyere nivåer av kraftproduksjon med lavere risiko for nedsmelting. Et av selskapene som bygger natriumkjølte systemer, Terrapower, lager reaktorer som også kan kjøre på brukt eller utarmet uran.

Reprosessering av uranet kan redusere avfallet betydelig, sier Terrapowers administrerende direktør, Chris Levesque. Men det stopper ikke avfall fra å bli produsert helt. Levesque og andre frykter at atomavfall kan bli fanget opp og brukt til å hjelpe til med spredning og utvikling av atomvåpen.

I Levesques lange karriere i atomindustrien har håndtering av avfall vært like mye av et problem for å få folk til å akseptere kjernekraft som sikkerheten til reaktorene selv. Folk ønsker virkelig en løsning for klimaendringer. Det er ingen røykstabel på et atomkraftverk, sier han. Men de ønsker å høre om noen løsning for avfall. Hvis vi skal distribuere mer kjernekraft, er dette avfallsspørsmålet et stort spørsmål å svare på til folks tilfredshet.

Fremtiden for kjernefysisk avfall strekker seg over tusenvis av år, men anlegg blir avviklet akkurat nå. Inntil et endelig hvilested kan avgjøres, er midlertidige deponier – som Holtec-anlegget eller Deep Isolations foreslåtte borehull – attraktive alternativer for å samle avfallet. Alternativet er å la den sitte over bakken, der en ulykke kan få mye mer umiddelbare konsekvenser.

Likevel hevder Dan Hirsch at gåten er et grunnleggende etisk spørsmål. Det er ikke hensiktsmessig å dumpe avfallet på et minoritetssamfunn i Texas eller New Mexico, sier han. Dessuten kan flytting av avfall med jernbane til Perm kreve transport gjennom Navajo Nation, som forbød det i 2012 Radioactive Materials Transportation Act.

Denne generasjonen bygde atomkraftverk, sier Tom Isaacs. Vi har hatt enorm nytte av elektrisitet uten karbonutslipp. Vi har et ansvar for å løse problemet. Det krever et depot.

gjemme seg