Återanvändning av kärnbränsle kan korta avfallets lagringstid
Över 100 000 år, så lång tid måste restprodukterna från svenska kärnkraftverk lagras. Men det finns metoder som kan korta lagringstiden till 1000 år och dessutom minska avfallsmängden. På Chalmers har Mikael Nilsson skrivit en doktorsavhandling om hur kortlivade radioaktiva ämnen kan separeras från långlivade med hjälp av olja och vatten.
Kärnkraft producerar inte bara elektricitet utan även utbränt kärnbränsle som innehåller flera radioaktiva ämnen. En del av dessa är radioaktiva en lång tid och måste därför isoleras i slutförvar i över 100 000 år.
I Sverige kommer det använda bränslet att deponeras direkt i berggrunden (just nu ligger det i djupa vattenbassänger i Oskarshamn) medan en del andra länder väljer att skilja ut och återvinna det uran och plutonium som finns kvar i bränslet. Den senare strategin har till fördel att uranet tas tillvara med större effektivitet eftersom endast en liten del av uranet är förbrukat när bränslet måste bytas. Båda metoderna kräver dock lika lång lagring av restprodukten.
Så hur kan man minska avfallsmängden och lagringstiden? Idag finns idéer som mynnar ut i ett koncept som kallas transmutation, där långlivade radioaktiva ämnen omvandlas till kortlivade eller till och med icke-radioaktiva ämnen. Inom detta område har Mikael Nilsson gjort en doktorsavhandling på en metod kallad vätske-vätske-extraktion.
– Det handlar om att separera långlivade och kortlivade ämnen från varandra med hjälp av nyupptäckta organiska molekyler som binder till sig de långlivade. Min avhandling undersöker dessa nya molekyler som är mycket effektiva och kan användas att skilja ämnen som tidigare varit svåra att separera.
Separeringsprocessen går förenklat till så här: En vattenlösning som innehåller använt kärnbränsle blandas med en oljefas som innehåller de bindande molekylerna. När vatten och olja sedan skiljs åt genom centrifugering får man vatten med kortlivade ämnen och olja med långlivade. De kortlivade kan sedan lagras medan de långlivade återigen kan bestrålas och transmuteras. Mer än 90 procent av kärnbränslet kan återvändas.
– Men det handlar i huvudsak inte om at få ut mer energi. Den stora vinsten ligger i att lagringstiden sjunker till omkring 1000 år och att avfallsvolymerna blir mycket mindre.
Mikael Nilssons avhandlingsarbete har utförts inom ramen för det Europeiska forskningsprojektet EUROPART i samarbete med bland annat det franska bolagets CEA. Och det är just i Frankrike, möjligen också i USA, som den nya tekniken har sin framtid. I Sverige finns det politiska beslut om att avfallet ska långlagras och att kärnkraften ska avvecklas.
– Sverige ligger väldigt långt fram när det gäller teknik för långlagring. Vi har också goda möjligheter för säker lagring och dessutom uran är än så länge väldigt billigt, vilket gör det svårare att motivera återvinning av bränslet, säger Mikael Nilsson.
Avhandlingen heter: ”Screening Investigations of Novel Nitrogen Donor Ligands for Solvent Extraction” och försvaras den 2 december 2005, kl 10.15 i sal KA, Kemigården 4, Chalmers tekniska högskola, Göteborg.
Kontaktinformation
För mer information kontakta:
Mikael Nilsson, Avdelningen för Kärnkemi, Institutionen för kemi- och bioteknik, Chalmers, tel 031-772 29 17,
e-post:mikaeln@chalmers.se
