Nya reaktorer återvinner bränslet: ”Kan utnyttja bränslets energi mycket mer”

2017-11-21 06:00  

Metoderna för att upparbeta använt kärnbränsle tar nya, tekniska kliv. Svenska ÅF har deltagit i forskningsprojekt i Tyskland som förenklar processen.

Dagens upparbetning av använt kärnbränsle tar vara på uran och plutonium, som kan användas för att tillverka så kallat mox-bränsle. Det kan användas ytterligare en gång i dagens reaktorer.

Andra långlivade radioaktiva ämnen från det använda kärnbränslet kan inte hanteras i de reaktorer som är i drift i dag. Det måste slutförvaras under lång tid, i åtminstone 100 000 år – precis som använt kärnbränsle som går direkt till lagring.

Nästa generations kärnkraftsreaktorer, generation 4, kan hantera fler långlivade ämnen i bränslet.

– Konceptet är att hitta en alternativ väg till slutförvaret. Den allra största vinsten är att man kan utnyttja bränslets energi mycket mer, men också korta ned lagringstiden av det använda bränslet. Då måste man plocka ut allt som är långlivat. Vi kommer fortfarande behöva ett slutförvar, men under kortare tid, säger Daniel Magnusson vid konsultföretaget ÅF.

Läs mer: Lång väg kvar till slutförvar av världens kärnbränsle

Han har en bakgrund som forskare i kärnkemi vid Karlsruhe tekniska institut i Tyskland, och deltog nyligen i ett forskningsprojekt där med tidigare kolleger. Syftet var att utveckla en förenklad process för att separera långlivade ämnen från använt kärnbränsle.

– Vi försöker visa att det fungerar i liten skala. Det är fortfarande grundforskning. Men generation 4-reaktorerna är inte heller färdiga, säger Daniel Magnusson.

Uran och plutonium separeras i dag genom så kallad vätske-vätske extraktion, en kemisk process i olika steg. Kärnbränslet löses upp med syra i en vattenlösning, och uran och plutonium extraheras med hjälp av organiska molekyler. Den metod som används i La Hague är den vedertagna, och kallas purex.

Men nya metoder utvecklas, av- sedda för generation 4-reaktorer. I Europa har forskning pågått under längre tid, bland annat vid Chalmers.

I en grupp metoder kallad ganex separeras inte plutoniumet för sig i ett steg, utan tillsammans med ämnen som americium, neptunium och curium. En konsekvens är att materialet blir svårare att hantera vilket skyddar mot olaglig spridning.

Läs mer: Svensk reaktor snuvad på miljardinvestering

I ganex-processen har två olika typer av organiska molekyler använts. I projektet som Daniel Magnusson deltog i var målet att få ned det till en molekyl.

– Då kan man få ned mängden föroreningar, till exempel. Med två molekyler som var och en för sig extraherar olika föroreningar blir reningsprocessen mer komplicerad, säger han.

Målet var också att få en mer effektiv process, där det går att ha en högre koncentration av plutonium i lösningen.

Om alla långlivade ämnen kan separeras och användas i nytt bränsle återstår fissionsprodukter som måste slutförvaras i omkring 1 000 år, i stället för 100 000 år. Behovet att utvinna uran från gruvor minskar om kärnbränslecykeln sluts.

I dag har de flesta länder valt att direktdeponera det använda bränslet. Det är billigare så länge uranpriset är lågt, och anses säkrare. Sellafield i Storbritannien är ett exempel där det har förekommit stora radioaktiva läckage.

– Men ska man utnyttja ener- gin bättre är upparbetning en bättre metod, säger Daniel Magnusson.

Andra metoder för upparbetning är pyrokemiska processer. Bränslet löses upp i smält salt och ämnen separeras med hjälp av elektrisk spänning. Men metoderna är på forskningsstadiet, och används inte kommersiellt.                       

En tredjedel har upparbetats

Internationella atomenergiorganet IAEA uppskattar att en tredjedel av allt använt kärnbränsle i världen har upparbetats sedan kommersiella reaktorer togs i drift: 120 000 av 370 000 ton.

Under några år i slutet av 1970-talet fram till 1982 skickade Sverige en del av sitt använda kärnbränsle till anläggningen Sellafield i Storbritannien för upparbetningen. Ett viktigt argument för att sluta med upparbetningen var spridningsrisken med plutonium, att det kan användas till kärnvapen.

Många länder upparbetar fortfarande sitt avfall. Vid Normandies kust i Frankrike ligger världens största upparbetningsanläggning för civilt bruk, La Hague. Kärnkraftsföretaget Areva tar där emot 1 700 ton använt kärnbränsle per år från vattenkylda reaktorer runt om i världen.

Storbritannien, Ryssland, Japan, Indien och USA är andra länder som har upparbetningsanläggningar för civilt bruk. I kärnvapennationerna finns också en upparbetning för militärt bruk.

Anna Orring

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

Här är reglerna för kommentarerna på NyTeknik

  Kommentarer

Dagens viktigaste nyheter

Aktuellt inom

Debatt