Instagram

Facebook

Studerar uran i bentonit för slutförvaring av kärnavfall


2019-08-27

Kärnbränsleförvaring.
Bild: SKB
Kärnbränsleförvaring.

Sommarens skrämmande TV-serie Chernobyl har aktualiserat en diskussion om kärnkraft. Slutförvaring av kärnavfall är ännu inte en akut fråga, enligt Umeåforskaren Michael Holmboe. Han studerar tillsammans med bland annat amerikanska forskare geokemin hur uranmolekyler interagerar med den bentonitlera som Sverige och många andra länder planerar att använda som buffertmaterial mellan kärnavfallskapslarna och berggrunden.

– Forskningen behövs för att bättre kunna förstå och förutsäga hur uran kommer att bete sig om den kommer i kontakt med bentonitleran, säger Michael Holmboe, som precis avslutat sin forskarassistenttjänst på Kemiska institutionen vid Umeå universitet.
– Eftersom utbränt kärnbränslet består av cirka 95 procent urandioxid i fast form kommer eventuellt läckage av uran och andra radioaktiva ämnen från bränslet bero dels på hur snabbt urandioxid löser upp sig, transporteras iväg, samt adsorberas till bentonitleran eller andra mineralytor. Själva upplösningen samt transportprocesserna är dessutom beroende av varandra. I det här projektet fokuserar vi på själva transporten och adsorptionen av uran i bentonitbufferten.

Uran kan liksom dom flesta andra grundämnen förekomma i olika former, genom att bilda olika slags molekylkomplex med till exempel kalciumjoner, karbonatjoner och hydroxidjoner. Dess så kallade speciering är helt enkelt väldigt komplicerad, och kan man inte förutsäga vilken molekylform uranet föreligger i, kan man heller inte förutsäga dess kemiska egenskaper eller hur snabbt eller långsamt uranmolekylerna skulle kunna läcka och transporteras ifrån en trasig kärnavfallskapsel. Ifall uranmolekyler läcker och börjar transporteras genom bentonitleran, vars funktion är att agera som en självläkande transportbarriär, kan de fria uranmolekylernas speciering dessutom förändras, då bentonitlerans mineralpartiklar adsorberar vissa former av uranmolekyler bättre än andra.

– Vi hoppas genom både experiment och olika transport- samt molekyldynamiksimuleringar bättre kunna förutsäga hur speciering, adsorption samt transport av uranmolekyler sker i bentonitbufferten, samt hur dessa processer påverkas av grundvattnet samt andra mineral såsom kalkspat, säger Michael Holmboe.

Projektet startade för ett och ett halvt år sedan och Michael Holmboe, som är geokemist, kom in i bilden i våras då han tillbringade två veckor vid California State University samt Lawrence Berkeley National Lab i Kalifornien i USA.

– Jag ska med hjälp av molekyldynamiksimuleringar på Umeå universitetets superdator Kebnekaise vid HPC2N undersöka hur olika slags uranmolekyler interagerar med och transporteras genom de nanometerstora porerna som finns i bentonitleran. Det jag vill ta reda på är om transporten av olika uranmolekyler genom de minsta porerna som finns i leran begränsas av uranmolekylernas storlek eller av deras laddning, samt om specieringen därför kommer att bero på porstorleken, säger Michael Holmboe.

Just detta projekt finansieras av den amerikanska Energimyndigheten DOE genom deras Nuclear Engineering University Program som är ett forskningsprogram som tillåter amerikanska universitet att forska brett inom kärnenergiområdet. Projektledare är biträdande lektor Ruth Tinnacher vid California State University, som Michael Holmboe har haft kontakt med sedan sin postdoktorperiod i USA. Detta projekt är en fortsättning på tidigare studier.

Eftersom den vetenskapliga och politiska processen att ta fram slutförvar av kärnavfall i olika länder ser olika ut, är det inte helt enkelt att jämföra vem som kommit längst i processen och är närmast installation.

– Det är helt enkelt en väldigt lång process, som kräver olika slags ingående miljöprövningar, platsundersökningar, bygglov samt godkännande för installation och drift. Dock kan sägas att Finland som planerar ett likande slutförvar, verkar ha kommit längre än Sverige. Frågan är dock inte särskilt akut alls, vilket verkar vara ett vanligt missförstånd man ofta ser i media och olika debattinlägg, förmodligen grundat på det faktum att inget land i dag har påbörjat något slutförvar för högaktivt kärnavfall, säger Michael Holmboe och fortsätter:
– Anledningen till att det inte är akut är dock därför att allt utbränt kärnbränsle ändå måste mellanlagras i två steg, totalt sett i minst 30-40 år. Dessutom, eftersom endast en kopparkapsel (med 1,5 ton kärnavfall) planeras att installeras per dag, kommer själva installationen av allt bränsle ändå ta många år, kanske upptill 70 år enligt Svensk Kärnbränslehantering AB, SKB, som är det halvstatliga företaget som ansvarar för kärnavfallet i Sverige.

Kommersiell kärnkraft i Sverige tog fart 1972 och för närvarande har vi enligt SKB 6 700 ton högaktivt kärnavfall, som i dag är lagrat endera i reaktorbassängerna utanför reaktorerna (steg 1, cirka 1-1.5 år efter att bränslet är utbränt), eller i vattenbassänger i mellanlagret Clab utanför Oskarshamn (steg 2, cirka 25-40 år). Anledningen till den långa mellanlagringstiden är för att radioaktiviteten samt temperaturen ska hinna avta i bränslet till mer rimliga nivåer, första tiden förvaras därför bränslet direkt utanför reaktorn i själva reaktorbassängen under drygt ett år för att bränslestavarna är för heta att enkelt hantera eller transportera.

Man vill naturligtvis att slutförvaret av kärnavfall ska vara intakt så länge som möjligt, men minst 100 000 år behövs för att radioaktiviteten ska hinna sjunka till de naturliga nivåer vi redan har i vår berggrund.

– Av den anledningen vill man främst använda sig av naturligt förekommande geologiska material som man vet kan utstå geologiska tidens tand så att säga. Det som är svårt är att förutsäga är hur slutförvarets alla olika komponenter –själva kärnavfallet, men även järninfästningen av kärnbränslestavarna, kopparkapseln, bentonitleran, berggrunden, grundvattnet med dess lösta saltjoner och all joniserande strålning – kommer att påverkas under så lång tid samt hur de kommer att påverka varandra. Själva bentonitens egenskaper kommer främst att påverkas av grundvattnets egenskaper och komposition, men även till viss del den joniserande strålning som kommer från kärnavfallet. Sen kan ju slutförvaret påverkas av yttre faktorer såsom ökad sprickbildning i berget på grund av kommande istiders glaciärer som kommer och går, vilket även kan komma att påverka grundvattnets temperatur och komposition av lösta saltjoner, säger Michael Holmboe.


Har du sett TV-serien Chernobyl och har du någon reflektion kring denna?
– Jag har sett serien, den var väldigt detaljrik och spännande. Det måste ha varit svårt att hålla en sån fin balansgång mellan att skildra händelserna kring kärnkraftsolyckan och involverade personer så sanningsenligt som möjligt samt samtidigt skapa ett spännande tv-drama. Det finns ju mer dokumentära och sanningsenliga beskrivelser av Tjernobylolyckan på annat håll… Jag har tyvärr ej läst boken ’Bön för Tjernobyl’ av Svetlana Aleksijevitj som tv-serien främst är inspirerad av, men blev ju mer sugen efter att ha sett tv-serien. Senaste tidens rapporterade kärnrelaterade olyckor i Ryssland, brand på en atomubåt med 14 döda (rapporterat av DN 2 juli) samt 5 eller fler döda vid en mindre kärnexplosion på en havsbaserad raketramp utanför Archangelsk (DN 8-19 augusti) visar ju tyvärr varför vi aldrig för glömma vad som hände i Tjernobyl.

Fakta bentonitlera:
Bentonit är en naturligt svällande lera som huvudsakligen består av ett nanometertjockt aluminiumskiktsilikat kallat montmorillonit, helst över 80 viktsprocent för att vara av bra industriell kvalitet. Dess flaklika och negativt laddade partiklar expanderar från varandra i kontakt med vatten, främst på grund av hydratisering av de fria positivt laddade motjoner (såsom Na+, Ca2+, Mg2+) som är adsorberade mellan flakpartiklarna.



Källa: Umeå universitet


Skriv ut



Ella Ekeroth har ansvarat för framtagningen av Fud-programmet 2019.
Ella Ekeroth har ansvarat för framtagningen av Fud-programmet 2019.

Nytt forskningsprogram presenteras

För sextonde gången i ordningen presenterar SKB sina planer för forskning och utveckling i ett så kallat Fud-program. Programmet som tas fram vart tredje år har nu lä...

Läs mer
Enerbrokers
Kärnbränsleförvaring.

Studerar uran i bentonit för slutförvaring av kärnavfall

Sommarens skrämmande TV-serie Chernobyl har aktualiserat en diskussion om kärnkraft....

Läs mer
Idcon

Skanska bygger förvaringsanläggning i Olkiluoto, Finland för cirka 472 miljoner kronor

Skanska har tecknat avtal med Posiva om att bygga en förvaringsanläggning för kä...

Läs mer


Kärnbränslecykeln lockar internationella studenter till Oskarshamn

För sjunde sommaren i rad anordnas kursen ”Elements of the Back-end of the nuclear fuel...

Läs mer
SKB:s fartyg m/s Sigrid lägger till i hamnen.

Fortsatt brett stöd för slutförvar och inkapslingsanläggning

Stödet för det planerade slutförvaret för använt kärnbränsle i...

Läs mer
Ringhals kärnkraftverk.

Hög tillgänglighet från kärnkraften i vinterkylan

Vattenfalls kärnkraftverk har haft hög tillgänglighet under vinterns kallaste period...

Läs mer
Kärnbränsleförvaret

SKB kompletterar slutförvarsansökan

SKB har idag lämnat in ytterligare handlingar avseende ansökan om slutförvarssystem...

Läs mer

Vattenfalls kärnkraft i Forsmark och Ringhals gör universitetssatsning

Ett högskoleingenjörsprogram inriktat på kärnkraft startar i höst vid...

Läs mer
Den grå delen av anläggningen är den befintliga delen som varit i drift sedan 1988. Den blå delen är den utbyggda delen som idag fått tillstyrkan av SSM.

SSM tillstyrker SKB:s ansökan om att bygga ut SFR

SKB kan beviljas tillstånd enligt miljöbalken till utökad verksamhet vid Slutfö...

Läs mer
”Vi är stolta över vår satsning för att främja ungas intresse för teknik”, säger Christopher Eckerberg (t h) som är tf personalchef vid affärsområdet Vattenfall Produktion. T v syns entreprenören Fredrik Svensson som står bakom framgångsrika ABB Industrigymnasium i Västerås och Ludvika. I bakgrunden syns skolan i Forsmark där Vattenfallgymnasiet ska starta med elevintag hösten år 2020 enligt planen.

Vattenfall startar gymnasieskola i Forsmark

Vattenfall gör en långsiktig kompetenssatsning tillsammans med entreprenören...

Läs mer
Kärnkraftsverket i Barsebäck togs ur drift 2005 efter en överenskommelse mellan socialdemokraterna, vänsterpartiet och centerpartiet.

Nu börjar kärnkraft bli populärt igen

Många minns kärnkraftsolyckan i Tjernobyl 1986 eller olyckan i Fukushima 2011. Trots...

Läs mer
Mest lästa

Implementa

Cleps

Palgo

Osby Parca / Enertech AB

Contub360

Flintab

energi engagemang

TS Wind

WPS

Rörkraft

Smhi

Mared

Clean Combustion

Blade solutions

Vindteknikk

Härnösands kommun

BVM

Vägtransportledarna Norr
Unica Media AB © 2014
Org.nr 556961-2624
Unica Media AB
Hammarby Fabriksväg 23
120 30 Stockholm

Kontakt
info(at)unicamedia.se
Annonsering
annons(at)unicamedia.se