Förvånansvärt vettig

Jag har tidigare skrivit en del om energiproduktion medelst kärnkraft på bloggen, bland annat en rejäl översikt över viktiga teknikaliteter. En fråga som jag dock behandlat styvmoderligt är avfallsfrågan. Det är dags att åtgärda det nu.

Det här är tänkt som ett framtida referensinlägg, så det lär bli ganska långt, men man kan alltid hoppa mellan underrubriker. För att hålla det på hanterlig nivå kommer det innehålla förenklingar, men förhoppningsvis inga felaktigheter. Jag är intresserad av ämnet men inte expert; jag har därför kollat av innehållet mot människor som faktiskt är experter på området.
Jag har också, för att minska mängden snåriga parenteser, gett mig på att införa en klumpig men ändå existerande notapparat. Se det som försöksverksamhet. Det är en osmidig implementation, men det är i alla fall en implementation.

Strävan är att värdera risker nyktert och åtminstone implicit mot sina alternativkostnader, alltså vilka konsekvenser undvikande av en specifik risk får. Energi ska produceras, och som jag alltid har anledning att påpeka dras samtliga energikällor med nackdelar. Den som helt vill undvika nackdelar får alltså heller inte någon energi. Tricket är att välja och balansera nackdelar. Nå, det är ett av tricken i alla fall.
Och som jag också alltid har anledning att påpeka så är min avsikt inte att klanka på förnybara källor, även om jämförelser ibland görs. Sol, vind och vatten är alla bra energikällor jag gärna ser mer av. Det är inte där den stora konfliktlinjen bör gå.

Driften är inte problemet
Det har med tiden blivit relativt svårt att med saklig trovärdighet hävda att driften av kärnkraftverk är ett stort problem – och då pratar vi alltså om de nu rätt gamla lättvattenreaktorer som alltjämt dominerar produktionen. Om det var den dödsmördaraktivitet det ibland framställs som borde det synas i statistiken nu, med många tusentals reaktorår under bältet. Haverierna i Fukushima styrker snarare än stjälper den bilden; trots den oerhört kraftiga jordbävningen och tsunamin, och trots att det skedde i ett land där skötseln av kärnkraften varit problematisk, har ingen vare sig dött eller skadats märkbart av strålning i samband med haverierna och det finns goda skäl att förvänta sig att inga hälsoeffekter heller kommer uppstå [1].
Kärnkraft ligger när det gäller två oerhört viktiga mått, antal döda och utsläpp av växthusgaser per genererad energimängd, sett över livscykeln, i paritet med vindkraft. Vattenkraft ligger högre i dödstal, medan fotovoltaisk solkraft ser lite sämre ut på koldioxiden, annars är de, grovt tillyxat, i samma härad [2].
Detta ska dock relateras fossil produktion, som av allt att döma dödar tusentals varje dag – eller runt femtusen per år bara i Sverige. Den som är trött på att läsa min egen blogg om det kan för ett exempel vända sig hit: Ett Tjernobyl per dag. (Hittat via Mikael von Knorring, vänsterpartist som i dessa frågor resonerar ungefär som jag.)
Så driften av kärnkraft är inte mycket att oja sig över.
Men då kommer avfallet upp i diskussionen, och det här inlägget närmar sig sitt egentliga ämne.

Är avfallet ett problem?
Den kärnkraft vi har i dag genererar en hel del radioaktiva restprodukter. Dessa är farliga på riktigt och måste tas om hand på något sätt. Är det ett problem?
Ja, det är klart att det är ett problem, och ett problem som måste lösas. Men att det är ett problem betyder inte att problemet är olösbart eller ens olöst.

Är avfallet avfall?
Det finns flera alternativ för vad man ska göra med restprodukterna. Ett är att upparbeta det så att man kan använda det som bränsle igen. Med den bränslecykel vi använder i Sverige i dag nyttjar man bara en liten bråkdel av den energi som finns i bränslet. Genom lämplig efterbehandling av restprodukterna kan man modifiera dem så att vi kan få ut mer energi från dem. Jag går inte in i detalj på vilka möjligheter som finns, utan nöjer mig med att säga att det finns flera vägar, varav i alla fall en inte kräver att vi bygger nya reaktorer, och att det går att upparbeta bränslet utan att det på något sätt blir lämpligt för användning i kärnvapen.
I princip skulle vi kunna fortsätta att nyttja det redan använda bränsle vi har liggande i Sverige i dag i tusentals år, utan att behöva bryta nytt uran. Det skulle kräva nybyggda reaktorer (vilket ändå förefaller klokt om man ska hålla på i tusentals år), men det skulle gå.
De slutliga restprodukterna skulle också nå ofarliga nivåer av radioaktivitet långt – lååångt – snabbare än vad vi har i dag. Det rör sig om något i stil med en faktor hundra. Jag har även hört en faktor tusen, men låt säga en faktor hundra.

I en sådan användning verkar det dumt att prata om radioaktivt avfall. Då är det snarare radioaktivt bränsle.

Men det är inte den lösningen vi tills vidare valt i Sverige. Vi har i stället valt att slutförvara den restprodukt vi har efter en omgång i reaktorn, och då kan man förstås kalla det avfall.
Att vi valt att göra så har nog flera skäl, varav ett är att det helt enkelt är billigare att bryta ny uran än att upparbeta använd. Jag är likväl tveksam till att det är ett bra val. Vi vet att vi kommer vilja generera mycket energi länge, och vi vet att vi skulle kunna använda ”avfallet” till det utan ytterligare brytning. De brytbara tillgångarna är stora men inte oändliga. Vi vill undvika fossila källor, och det är i stort sett bara fossilkraft, vattenkraft och kärnkraft som tillåter kontinuerlig, (nästan) väderoberoende kraftproduktion i stor skala. Jag är tveksam till prioriteringen.

Men i dagsläget är det som det är. Vi har ett beslut på att slutförvara restprodukterna, och då är frågan: kan vi göra det på ett säkert sätt? Och vad menas med ”säkert”?

Kärnvapen
Låt oss ta kärnvapenfrågan på en gång. Den dyker upp gång på gång och det var faktiskt inte speciellt länge sedan jag själv svävade i viss villfarelse om den.

Restprodukterna är ingen bomb. De kan inte explodera av sig själva. De sönderfaller, men de vare sig exploderar eller kan starta en kärnreaktion om man råkar lägga lite för mycket i samma hög.
Vad mer är, man kan inte på något i närheten av rimligt sätt tillverka kärnvapen av restprodukterna. Som ofta framhålls innehåller de plutonium, men isotopblandningen är fel för kärnvapenframställning.
(Andra hållet går dock bra; man kan driva kärnreaktorer med material från kärnvapen, vilket också görs och på så sätt har man nedrustat ett betydande antal stridsspetsar. Det är inte nödvändigtvis det billigaste sättet att ta hand om överblivna kärnvapen, men det är teknikestetiskt tilltalande; verkligen att smida om svärd till plogar.)
Att restprodukterna skulle vara farliga på sättet att någon hastigt och olustigt kan få för sig att göra kärnvapen av dem kan vi alltså glömma; det torde vara mindre realistiskt än att någon tar över en bilfabrik och raskt börjar spotta ur sig stridsvagnar.

Vad är då säkerhetskraven?
Siffran hundratusen år nämns ofta i dessa i sammanhang, och den är relevant. Men det är inte så att avfallet är livsfarligt att komma i närheten av i hundratusen år. Perioden är vald för att efter så lång tid räknar man med att radioaktiviteten i restprodukterna är nere på samma nivå som uranmalm, det vill säga i stort sett harmlöst. Under tiden fram till dess är kravet att ingen människa ska ha utsatts för årlig stråldos överskridande 1 % av den årliga naturliga bakgrundsstrålningen [3].

Här passar jag på att infoga en graf över radiotoxiciteten som jag kommer få anledning att återkomma till. Jag har lånat grafen från Stephan Pomp, professor i tillämpad kärnfysik vid Uppsala Universitet. Han i sin tur har fått den från Salvatores et al., Prog. in Part. and Nucl. Phys. 66(2011) 144-166

Personligen tycker jag att kraven på lagringen är barocka. Inte så att det är fel i sig med hög säkerhet, men det är ju det här med att balansera risker mot varandra. När jag överslagsräknat på det har jag kommit fram till att den extra stråldos som ingen får utsättas för på hundratusen år motsvarar vad en stockholmare får genom att sommarsemestra några veckor i Bohuslän, där strålningen från berggrunden är högre.
Det motsvarar också ungefär stråldosen från att flyga några timmar.
Eller dubbla stråldosen mot att varje dag sova bredvid en annan människa.
I samma värld – jag har slarvat bort länken till det här – dog fjorton personer i underhållsarbete av vindkraftverk, bara 2011, bara i England. Det är förstås inte bra, men vi vill ju inte stänga ned vindkraften för det. Men när det kommer till kärnkraft ska ingen få semestra i Bohuslän, ännu mindre bo där.
Och så länken i början av inlägget, om hur det dör tusentals personer per dag av utsläpp från fossila bränslen. Det gillar vi förstås inte. Men vi tycker inte det är värre än att det på många ställen i världen anses hemskare med kärnkraft än med fossila bränslen.
För att verkligen driva hem poängen har jag gjort en egen vetenskaplig illustration av kraven på just kärnkraft.
Det här är till nöds okej:

Men inte det här:

Och där har vi som en bonus hittat det enda rationella argumentet mot att fler än två ska få gifta sig med varann! [4]

Okej, jag raljerar här. Det är klart det är viktigt med säkerhet.
Men det är också viktigt att ställa olika faror i relation till varandra, speciellt om de i någon mån är utbytbara [5].

Och hur farligt är avfallet?
Det är nu jag återvänder till grafen ovan. Grovt sett kan man säga att så länge fissionsprodukterna är med i leken är det främst betastrålning som man oroar sig för.
Påminnelse för den som glömt bort sin joniserande strålning, tagen från Wikipedia:

Betastrålning, bestående av elektroner, är farligt att vara för nära, men är inte heller särskilt svår att hejda. Restprodukter som fått kyla av sig i mellanlagringsbassänger ett par decennier skulle i princip sedan kunna förvaras i betonglådor på Sergels torg utan några strålningseffekter på omgivningen.
Det är förstås ingen bra idé, men det visar att det här jättedjupa urbergsförvaret vi återkommer till längre ned inte är för att man annars skulle bli bestrålad vid ytan.

Därmed, och det ska understrykas, ska man inte förringa restprodukternas initiala farlighet. När de är färska ur reaktorn är de verkligen jättefarliga att komma i närheten av om man inte har något lämpligt skydd emellan.
Ville bara få det sagt. Dock räknas ett par meter vatten som ”lämpligt skydd”, så strålningen är inte ohanterlig.
Nu åter till de långsiktiga farorna.

Som kan utläsas ur toxicitetsgrafen är fissionsprodukterna att betrakta som utagerade efter ungefär 500 år. Ur återstående restprodukter emanerar framför allt alfastrålning, det vill säga heliumkärnor. Alfastrålning är väldigt destruktivt om man får det i sig, till exempel genom att andas in eller äta en strålkälla. Den hejdas dock av ett papper eller de yttre hudlagren och är på det viset lätthanterlig.
Rent konkret betyder det att om Gustav Vasa, eller för säkerhets skull Harald Hårfagre, hade haft ett kärnkraftsprogram skulle vi nu kunna ha restprodukterna från det i en glasmonter på museum. Det skulle fortfarande vara jättedåligt att äta restprodukterna, men så länge man lämnar dem bakom glas är det lugnt. [6]

Det planerade slutförvaret
Nu är det inte glasmontrar på museum eller betonglådor på Sergels torg som är planerat, utan djupförvar i urberg. Läsaren är säkert bekant med de här huvuddragen, men låt oss ta det ändå. SKB beskriver konceptet här, och kort-kort-versionen:
Det använda bränslet, fixerat i en järnhållare och i sig självt i ett tillstånd som närmast är att jämföra med glas eller porslin, förvaras i en tjock kopparkapsel som i den aktuella miljön bedöms korrodera helt obetydligt eller inte alls på hundratusen år. Kopparkapseln packas in i bentonitlera som sväller i kontakt med vatten och bildar en mycket tät miljö. Detta i sin tur på 500 meters djup i urberget.

Kan vi veta att det räcker?
Ja, med mycket stor säkerhet kan vi säga att det räcker.
Dels för att många människor under lång tid stött och blött den här frågan. Människor kan alltid göra fel, och det är sällan det går att säga något med matematisk 100 % säkerhet. Men få ämnen torde vara så grundligt utredda som slutförvaret av använt kärnbränsle.
Men hur grundligt man än funderat på saken, kan vi verkligen vara säkra? Hundratusen år är så lång tid!
Det är det, och det är skäl för viss ödmjukhet. Men lyckligtvis har det redan gjorts långtidsexperiment på det här – bara inte av oss. I Oklo i Gabon fanns för två miljarder år sedan flera naturliga fissionsreaktorer, möjliggjorda bland annat av att uran på den tiden hade högre halt av isotopen U-235 som behövs för fissionsreaktion. De beräknas ha varit igång runt hundratusen år, låt vara på ganska låg effekt. Man har i dag kunnat spåra restprodukterna från reaktorerna. De har i allt väsentligt inte rört på sig mer än någon meter eller mindre.
Detta alltså
* på två miljarder år, tjugotusen gånger längre än vi planerar för
* då de legat exponerade för grundvatten
* inte varit på samma porslinsliknande form som vårt bränsle
* inte haft någon kopparbarriär alls
* inte haft någon lerbarriär alls
Hur är det möjligt? Tja, lyckligtvis är de långlivade restprodukterna inte vattenlösliga, men klänger sig gärna fast vid berg. Och det verkar onekligen hålla i sig över tid.
SKB har själva räknat på en mängd scenarier och kommit till liknande slutsatser [7].

Så ja, vi kan med all rimlig säkerhet veta att det planerade slutförvaret är tillfyllest.

Framtida språkförbistring
Men kan vi veta att slutförvaret får vara i fred? Tänk om man långt in i framtiden, när man inte längre kan läsa våra varningsskyltar, gräver upp restprodukterna utan att veta vad det är?
Det här är legitima frågor. Det har suttit folk och klurat på hur man ska kunna få fram relevanta varningar även till någon som till äventyrs inte kan läsa vår text. Vilka symboler kan tänkas fungera? Och så vidare.
Men för att sätta även detta i perspektiv vill jag konkretisera vilket scenario det är vi oroar oss för.
Till att börja med är det långt in i framtiden. Det kan vi nog utgå från, om förutsättningen är att man tappat all förmåga att förstå varningar vi lämnat efter oss. Vi lär lugnt kunna utgå från att det är mer än 500 år dit. Om det är mindre än 500 år lär det ha inträffat någon annan katastrof som gör lite fissionsprodukter till något mindre i sammanhanget.
Människorna då har alltså helt tappat förmågan att tyda våra varningar. De har sannolikt också tappat all kunskap om radioaktivitet (annars skulle de lätt kunna inse vad det var de hittat), vilket antyder att något har gått fruktansvärt snett. MEN de har förmågan att gräva sig hundratals meter ned i berget.
Det är, som vi ser, en mycket specifik teknologisk nivå vi pratar om här. Inte för låg, inte för hög.
Alltså, på ett ungefär, inte den här nivån

och inte heller den här

men den här!

Dessa otursförföljda stackare ska alltså hacka sig ned genom berget, hitta kopparkapslarna, öppna dem och… äta innehållet. Alternativt pulvrisera det och inhalera.
Alltså, eftersom det huvudsakligen är alfastrålning vi pratar om. Man måste få strålkällan i sig för att det ska vara farligt [8].

Jag säger inte att det inte kan hända. Men som argument för att inte använda sig av ett energislag finner jag det svagt.

Det här är förenklat förstås. Hittade jag en hög tusen år gamla restprodukter från en lättvattenreaktor skulle jag hantera den med eftertänksamhet. Inte äta något. (Det är ju dessutom tungmetaller det här, det är sällan bra att äta ens utan radioaktivitet.) Kanske inte ens rulla mig i den. Men jag skulle ha förståelse för att man någon gång funnit det vettigt att utvinna energi på det sättet.

Avfallsavrundning
Som jag skrev i inledningen, visst är restprodukterna ett problem. Man kan också se dem som en möjlighet, men på något sätt måste de hanteras. Om man innan man började med kärnkraft hade valt att avstå för att man inte visste hur man skulle hantera restprodukterna hade jag kunnat ha förståelse för det. Jag tror att det hade varit fel beslut, men det hade varit förståeligt.
I dag är situationen en annan. Även om vi stängde av alla kärnkraftverk i morgon skulle vi ha en hög restprodukter att ta hand om. Fortsatt drift förändrar inte det på något kvalitativt sätt. Visst måste förvaret byggas större, om det är den lösningen man väljer. Men det är också allt. Det finns ingen nämnvärd rationalitet i att sluta med kärnkraft nu för att man räds restprodukterna.

Restprodukterna är ett problem, ja. Men som vi gått igenom här är problemet vare sig olösligt eller olöst. Det är inte heller ohanterligt.

I den allmänna debatten blir restprodukterna – eller avfallet, som de brukar kallas – ofta en sorts stjärnstopp. Okej, kärnkraften är kanske okej i drift, men AAAVFALLET. Slut på debatten.
Det är onödigt. Det låter jätteskrämmande med dödsfarligt avfall som måste förvaras säkert och länge. Och man ska absolut ta det på allvar. Men det är vare sig ogreppbart eller ogörligt.
Och det är, jämfört med skador och risker vi i dag de facto accepterar från andra energislag, inte sakligt motiverat att hänga upp sig på.

Jag tror att det finns en psykologisk mekanism inblandad här. Ju mer man forskar, räknar och ritar på slutförvaret, desto mer förmedlas känslan att vi tagit oss vatten över huvudet och att allt kommer gå åt skogen.
När det i själva verket är tvärtom.
I alla rimliga bedömningar måste frågan anses vara mer än tillfredsställande löst. Levde vi i en värld med oändliga resurser skulle man kunna fortsätta att fnula på frågan utan att det gjorde något. I den värld vi faktiskt lever tycker jag det är dags att vi lägger det här till handlingarna och gör något annat i stället.

—————-

[1] UNSCEAR, pdf

[2] Det har gjorts ett antal analyser av detta, en refereras här.

[3] https://www.skb.se/projekt-for-framtiden/karnbransleforvaret/vara-ansokningar.

[4] Jag har tagit uppgifterna om stråldoser från xkcd som vanligen går att lita på. Dock vet jag inte vad det är för joniserande strålning som dominerar från människor; det skulle kunna vara så att täcket skärmar av den effektivt. I så fall skulle bilden med tre sovare i samma säng vara tillåten verksamhet. Men det ser fortfarande sjukt obekvämt ut.

Och jag tror inte att vanetresovare behöver oroa sig. Den där dosen som ingen får utsättas för är ungefär en tvåtusenfemhundradel av den lägsta dos som någonsin kunnat urskiljas ge en ökad cancerrisk, och riskökningen är då storleksordningen 1-2 procentenheter sett över hela livet.

[5] Gränsen på 1 % av bakgrundsstrålningen är antagligen ett sätt att precisera ett krav på att ingen strålning får läcka ut. Matematiskt noll går aldrig att garantera, så något ska man säga. Och det är möjligt att det skulle varit svårt att ställa något annat krav än att ingen strålning ska läcka ut. Men det förändrar inte ett dugg att man för just kärnkraft ställer väldigt mycket högre säkerhetskrav än på egentligen någon annan industri.

[6] Det här är en avrundning. Gammastrålningen från det använda bränslet är inte helt försumbar. En mindre mängd använt bränsle bakom lämpligt glas bör vara helt okej, men jag skulle inte tapetsera museets väggar med det.

[7] När jag hade det här inlägget nästan klart blev jag uppmärksammad på ett inlägg på en annan blogg som i sak resonerar påfallande nära vad jag gör här: ”Häll ner kutsarna i berget!”
Där hänvisas till en figur på sid 85 i SKB-rapporten Långsiktig säkerhet för slutförvar för använt kärnbränsle vid Forsmark och Laxemar – en första värdering (pdf) som tar upp ett antal långsökta scenarier med fallerande barriärer.

[8] Ännu en avrundning. Om den som efter mycken medeltidsmöda hittade bränsleresterna lämnade dem liggande utspillda på marken skulle de med tiden kunna erodera och på så sätt kunna komma ut i näringskedjan, vilket förstås inte är önskvärt. Som påpekas i inlägget, även om det inte fanns någon radioaktivitet kvar vore det ändå tungmetaller. Det kommer alltid att gå att tänka ut ett scenario där det använda bränslet ställer till med någon skada. Det är inget fel med att tänka ut sådana, tvärtom är det en nödvändig del av en vettig riskanalys. Men sedan ska man analysera risken också: förefaller det troligt att den faller ut, vad kan vi göra för att avstyra risken och hur är konsekvenserna jämfört med, exempelvis, att fortsätta elda kol?

This entry was posted on fredag 21 augusti, 2015 at 15:19 and is filed under Energetiskt material. You can follow any responses to this entry through the RSS 2.0 feed. Both comments and pings are currently closed.