Znalezienie domów dla odpadów, które (prawdopodobnie) przeżyją ludzkość

Spencer Lowell

W sierpniowy, sezonowo ciepły dzień na nierównym odcinku wybrzeża południowej Kalifornii ekipy robocze zakładają odblaskowe kamizelki i twarde kapelusze. Skierowali flotę ciężkich pojazdów, znanych jako transportery beczek, do transportu wielkich beczek z białego betonu ze zlikwidowanej stacji wytwarzania energii jądrowej San Onofre, znanej jako SONGS. Każda beczka, wysoka na około 17 stóp i ważąca 50 ton, była jak zestaw rosyjskich lalek gniazdujących: w środku był pochowany pojemnik ze stali nierdzewnej, który z kolei zawierał 37 cylindrów prętów z paliwem jądrowym.

Od 2013 r., kiedy organy regulacyjne ostatecznie zdecydowały o zamknięciu SONGS na dobre, zespoły naukowców, inżynierów i decydentów ciężko pracowały, aby zapewnić bezpieczną likwidację SONGS. W sumie 123 kanistry zostały wyjęte z zakładu i przeniesione do nowego domu. Ich podróż nie trwała długo – tylko do innego obszaru tego samego miejsca, około 100 stóp od Oceanu Spokojnego i zaledwie metr nad poziomem morza. Teraz, po usunięciu wypalonego paliwa, można zdemontować samą elektrownię.

Ta historia była częścią naszego wydania z listopada 2020 r.

• Zobacz resztę numeru
• Subskrybuj

SONGS, wciśnięty w wąski pas między morzem a autostradą, która łączy rozległe miasta San Diego i Los Angeles, rozpoczął działalność pod koniec lat 60. i przez dziesięciolecia produkował bezemisyjną energię. Jednak w 2012 roku regulatorzy wykryli rozległe problemy z generatorem pary, niezbędnym elementem reaktora jądrowego, który zapobiega jego przegrzaniu. Wymiana części nie byłaby ekonomiczna — według niektórych szacunków wyceniono ją na ponad 800 milionów dolarów. Nie wspominając o tym, że SONGS musiałyby wtedy przeskoczyć przez rygorystyczne przeszkody regulacyjne, aby wznowić działalność.

Zamknięcie było jedyną logiczną decyzją przed nami, mówi Doug Bauder, główny oficer nuklearny San Onofre.

Stany Zjednoczone mają już 83 000 ton odpadów nuklearnych, co wystarczy, aby wypełnić boisko piłkarskie o głębokości kilkunastu metrów – a resztki będą się piętrzyć.

Ten wybór rozwiązał jeden problem, ale nie inny: co zrobić z całym paliwem jądrowym, które zużyło San Onofre. Jego radioaktywne odpady mogą przetrwać ludzkość, ze zużytymi składnikami paliwa, w tym plutonem-239, którego okres półtrwania wynosi 24 000 lat, i jodem-129, z okresem półtrwania wynoszącym 15,7 mln lat. Ale na razie nie ma miejsca na przechowywanie go na stałe.

Tak więc SONGS trzyma pręty wypalonego paliwa jądrowego w otworach magazynowych zakopanych wzdłuż aktywnej sejsmicznie linii brzegowej Kalifornii. Siedzą kaczki na następne wielkie trzęsienie ziemi, które prawdopodobnie uderzy w ciągu następnego stulecia. Gdyby odpady nuklearne w jakiś sposób wydostały się na zewnątrz, wyniki byłyby katastrofalne. Dan Hirsch, emerytowany dyrektor Programu Polityki Środowiskowej i Nuklearnej na Uniwersytecie Kalifornijskim w Santa Cruz, mówi, że nawet bez trzęsienia ziemi krypty są łatwe do zalania, a wody gruntowe mogą się do nich dostać.

Plan jest taki, żeby w końcu przetransportować paliwo poza teren San Onofre, ale dokąd? Stany Zjednoczone mają już 83 000 ton odpadów nuklearnych, co wystarczy, aby wypełnić boisko piłkarskie o głębokości kilkunastu metrów – a przy dwóch tuzinach elektrowni, które są obecnie w trakcie likwidacji, pozostałości będą się piętrzyć.

W 1982 roku Kongres Stanów Zjednoczonych uchwalił ustawę o polityce dotyczącej odpadów nuklearnych, która nakłada na Departament Energii USA obowiązek znalezienia geologicznego składowiska wypalonego paliwa i zabrania go tam. Od 1987 roku rząd USA skupił się na tworzeniu podziemnego repozytorium na górze Yucca w Nevadzie. Jednak strona była politycznym gorącym ziemniakiem, a poparcie dla niej kołysało się w odpowiedzi na lokalną opozycję oraz przywództwo stanowe i federalne. W rezultacie rząd jak dotąd nie był w stanie wypełnić swojego prawnego obowiązku znalezienia długoterminowego domu dla amerykańskich odpadów radioaktywnych.

To sytuacja, w której do rozwiązania problemu technicznego potrzebne jest rozwiązanie polityczne – mówi Bauder.

W pobliżu linii stanowej na autostradzie 176, która przecina południowo-wschodni Nowy Meksyk i zachodni Teksas, biały znak przedstawiający odwiedzających hrabstwo Lea w stanie Nowy Meksyk głosi: Witamy w EnergyPlex. Znajduje się na skraju basenu permskiego, dużego obszaru sedymentacyjnego bogatego w ropę, gaz ziemny i potas, który obejmuje róg obu stanów.

Od lat 90. zyskuje reputację miejsca do przechowywania materiałów jądrowych — nie wysokogatunkowych odpadów, które rzekomo przeznaczone są dla góry Yucca, takich jak zużyte pręty paliwowe z San Onofre, ale bardziej zwyczajne resztki z pracy, takie jak rękawiczki. , hełmy i glebę skażoną materiałem radioaktywnym. W tym celu Departament Energii utworzył pilotażową fabrykę izolacji odpadów (WIPP), około 50 mil od Carlsbad w stanie Nowy Meksyk. Został dopuszczony w 1979 roku, ale pierwsza dostawa dotarła do 1999 roku. Od tego czasu niskoaktywne odpady z prawie dwudziestu reaktorów jądrowych w Ameryce zostały przewiezione i zakopane ponad 2000 stóp pod powierzchnią. Podobny zakład Waste Control Specialists (WCS) został wzniesiony tuż za granicą stanu w Andrews w Teksasie, mniej więcej w tym samym czasie.

Geologia permu jest idealna do zakopywania odpadów nuklearnych na dłuższą metę. Po pierwsze, lokalizacja WIPP otrzymuje naturalną ochronę przed grubą warstwą soli, która ją otacza. Przez długi czas sól będzie płynąć, a materiał radioaktywny zostanie skutecznie zakopany w tej soli, wyjaśnia Lewis Land, hydrogeolog z Narodowego Instytutu Badań Jaskini i Krasu w Carlsbad. Większość geologów, jak mówi, uważa, że ​​sól jest nieprzepuszczalna, co oznacza, że ​​nie ma szans na wydostanie się odpadów do otaczającego środowiska, nawet jeśli jedna z beczek zawierających materiał przecieka. Tymczasem w zakładzie WCS odpady zostaną pokryte warstwą nieprzepuszczalnej czerwonej gliny o grubości 40 stóp — która pełni tę samą funkcję co sól w WIPP — gdy składowiska zostaną zapełnione.

SPENCER LOWELL

WIPP działa od ponad dwóch dekad z tylko jednym incydentem. W 2012 roku pękł bęben. Okazało się, że zawierał nie tylko wyrzucony materiał radioaktywny, ale także organiczny żwirek dla kota na bazie gliny. Nieorganiczny żwirek dla kota od dawna jest używany jako stabilizator chemiczny odpadów nuklearnych, ale materiał organiczny reagował z radioaktywnymi solami azotanowymi, uwalniając ciepło i ciśnienie budowlane, aż w końcu pękł bęben, rozpraszając promieniowanie w całym podziemnym obiekcie. Gęsta sól zawierała promieniowanie, ale był to kosztowny błąd.

W 2008 roku ówczesny przedstawiciel stanu Carlsbad, John Heaton, zauważył, że Yucca Mountain ma trudności z przejściem przez proces polityczny. Zaczął rozmawiać z innymi o możliwości tymczasowego składowania wysokoaktywnych odpadów radioaktywnych w miejscu oddalonym o pół godziny drogi od Carlsbad. Eddy-Lea Energy Alliance (ELEA) – grupa lokalnych urzędników w dwóch hrabstwach odpowiedzialnych za rozwój gospodarczy – kupiła 1000-hektarowy skrawek pastwisk położony wzdłuż autostrady. Holtec, firma energetyczna z siedzibą w New Jersey, wkrótce wyraziła zainteresowanie zagospodarowaniem tego terenu jako składowiska odpadów wysokoaktywnych.

Byliśmy podekscytowani, że ktoś był zainteresowany i pomyślał, że to realna część ich własnego biznesplanu, mówi Heaton, który jest teraz koordynatorem rozwoju energetycznego miasta.

Powiązana historia

Jak chciwość i korupcja wysadziły przemysł jądrowy w Korei Południowej

Seul miał rozwiązanie światowych problemów energetycznych. Potem wszystko poszło nie tak.

W nowym zakładzie Holtec wypalone paliwo jądrowe byłoby przywożone z całego kraju i składowane tymczasowo. Propozycja lokalizacji Holtec została złożona w 2017 roku i nadal jest analizowana przez Komisję Dozoru Jądrowego. Holtec i ELEA powinny usłyszeć do 2021 roku, czy budowa może się rozpocząć. Jeśli wszystko pójdzie dobrze, najwcześniej składowisko może przyjąć odpady w 2023 r., mówi Heaton. Odpady byłyby przechowywane w kanistrach, co ułatwiłoby ich odzyskiwanie i przenoszenie po ostatecznym ustaleniu stałego składowiska.

Ale obiekt jądrowy nie tylko zapewni magazynowanie; może również stworzyć stabilną pracę. Przemysł naftowy i gazowy eksplodował w Carlsbad w ciągu ostatnich trzech lub czterech lat, prawie podwajając populację. Szybki wzrost nadwerężył zasoby w sennym, wiejskim miasteczku, a obozy dla samochodów kempingowych – które miejscowi nazywają obozami dla ludzi – zostały utworzone dla pracowników naftowych i ich rodzin. Ale te branże energetyczne są szczególnie podatne na cykle boomów i załamań: obecnie mamy do czynienia ze spowolnieniem spowodowanym przez covid-19, ponieważ blokady zmniejszyły ilość ropy potrzebnej do transportu. Heaton twierdzi, że magazynowanie jądrowe mogłoby zapewnić ponad 200 miejsc pracy, które byłyby stabilne i bezpieczne przez bardzo długi okres.

Pomimo korzyści ekonomicznych, niektórzy ustawodawcy stanu Nowy Meksyk próbowali zablokować magazyn, powołując się na obawy, że zagrozi on bezpieczeństwu publicznemu i innym branżom. Miejscowi również są zmartwieni.

Istnieją niewiadome związane z energią jądrową, mówi Nick King, mieszkaniec Carlsbad i kaznodzieja w Carlsbad Menonic Church. Bawimy się rzeczami, których nie rozumiemy.

Obrońcy twierdzą, że obiekt Holtec nie będzie stałym repozytorium, a jedynie miejscem spoczynku, dopóki nie zacznie działać góra Yucca lub jej zamiennik. Ale spór o jukkę trwa już całe pokolenie, a rolnicy, którzy opierali się boomowi na ropę i gaz, martwią się, jak długo będą tam leżeć odpady. Chciałabym wiedzieć, co oznacza czas „tymczasowy”, mówi Teresa Ogden, rolniczka w trzecim pokoleniu mieszkająca w Loving, miasteczku na południe od Carlsbad. Nie znamy długofalowych efektów. Czuję się, jakbyśmy byli tutaj królikami morskimi.

Kontrola naziemna: SONGS przechowuje odpady zakopane na miejscu, co oznacza, że ​​jest potencjalnie podatne na kolejne duże trzęsienie ziemi.

POŁUDNIOWA KALIFORNIA EDISON

To nie tylko miejscowi. Tom Isaacs, doradca przemysłu jądrowego, który pomaga San Onofre, gdy zastanawia się, co zrobić z odpadami nuklearnymi, obawia się, że tymczasowe obiekty staną się faktycznie trwałe – że ludzie stracą rozmach niezbędny do zbudowania ostatecznego repozytorium i miejsce przechowywania będą tam na zawsze.

Ludzie są również przerażeni własną historią Nowego Meksyku z przemysłem jądrowym. W tym stanie przeprowadzono testy pierwszej bomby atomowej w 1945 r., która, jak się uważa, spowodowała wiele nowotworów i innych problemów zdrowotnych w całym obszarze basenu, który znajdował się po zawietrznej stronie miejsca testowego.

Nowy Meksyk zapłacił swoje składki, mówi Gene Harbaugh, który mieszka w Carlsbad od 30 lat. Przemysłowi jądrowemu nic nie jesteśmy winni.

---

Co by było, gdybyśmy nie musieli tworzyć nowych repozytoriów? A gdyby zamiast tego miejsca już przeznaczone do przechowywania materiałów jądrowych mogły go bezpieczniej przechowywać? To było jedno z pytań, o których ekolog Elizabeth Muller zaczęła myśleć w 2015 roku. Ale kiedy zapytała ekspertów, co można zrobić z odpadami nuklearnymi, natychmiast spotkała się z odmową: Ludzie w branży powiedzieli: „Nie ma apetytu na nowe pomysły w zakresie odpadów nuklearnych . Nic się nigdy nie dzieje w tej branży”. Ale dodaje, tylko dlatego, że w przypadku odpadów jądrowych nic się nigdy nie wydarzyło, nie oznacza to, że należy odrzucić to jako „Nic się nigdy nie wydarzy”.

Jako stosunkowo nowicjusze w tej dziedzinie, Muller i jej ojciec — fizyk i zreformowany sceptyk zmian klimatycznych Richard A. Muller — słyszeli, jak doradcy polityczni i inżynierowie rozmawiali o tym, jak można również wykorzystać odwierty wiercone głęboko w ziemi przez przemysł naftowy i gazowy do przechowywania. W 2016 roku Mullerowie założyli Deep Isolation, prywatną firmę z siedzibą w Berkeley w Kalifornii, aby zbadać wykorzystanie ich do materiałów jądrowych.

Najwyższym priorytetem firmy jest sprowadzenie odpadów pod ziemię; wypadki naziemne mogą oznaczać katastrofę. Ale Mullerowie zdali sobie sprawę, że jedną kontrowersyjną kwestią nękającą Yucca Mountain i WIPP był transport odpadów nuklearnych przez granice stanowe.

Ludzie nie chcą, aby odpady nuklearne przechodziły przez ich podwórko, wyjaśnia Elizabeth Muller. Deep Isolation planuje obejść to całkowicie, zakopując odpady tam, gdzie się znajdują, niezależnie od tego, czy jest to wokół istniejącej elektrowni, czy w pobliżu innego obiektu Departamentu Energii. (Długotrwały pochówek w dowolnym niewyznaczonym obiekcie wymagałby zgody społeczności).

Ludzie naprawdę chcą rozwiązania problemu zmian klimatycznych. W elektrowni jądrowej nie ma komina, ale… jeśli zamierzamy rozmieścić więcej energii jądrowej, to pytanie o odpady jest duże.

Ich metoda polega na wywierceniu otworów o średnicy 18 cali i głębokości od 1000 do 3000 metrów, a następnie wierceniu w bok, aby stworzyć miejsce do zakopania specjalnie zaprojektowanych, odpornych na korozję butli, w których przechowywane są zespoły zużytego paliwa. Każdy kanister jest trochę większy niż zespół pręta paliwowego — bardziej przypomina rękawicę otaczającą wypalone paliwo niż ogromne beczki w San Onofre — i są one transportowane przez otwór w łańcuchu po dwa lub trzy.

Jedną z zalet tej metody, mówi Muller, jest to, że ta sama technika może służyć zarówno do tymczasowego, jak i stałego przechowywania. W styczniu 2019 r. Deep Isolation udowodniło, że kanistry można nie tylko wysłać pod ziemię, ale także odzyskać, jeśli DOE zdoła później utworzyć stałe repozytorium w innym miejscu i zechce tam przenosić materiały.

Jednak ich metoda nie zadziała wszędzie. Na przykład SONGS znajduje się na lądzie, który ostatecznie będzie musiał zostać zwrócony właścicielowi, czyli marynarce wojennej USA.

Pomimo przeprowadzonego przez firmę eksperymentu sprawdzającego zasady, inni są sceptyczni, czy metoda Deep Isolation z pewnością będzie bezpieczna.

Lindsay Krall, geochemik, który bada zakopywanie odpadów radioaktywnych na Uniwersytecie Stanforda, martwi się, że kanistry firmy nie zostaną zakopane na tyle głęboko, aby zapobiec przedostawaniu się odpadów do biosfery. Co więcej, wąskie otwory mogą pomieścić tylko cienkie kanistry, co może być niewystarczające dla długoterminowego bezpieczeństwa.

Nie ma powodu, aby oczekiwać, że usuwanie zużytego paliwa z odwiertu przyniesie oszczędności, mówi Krall. Stanowi to raczej ryzyko technologiczne, ze znaczną szansą na awarię, która skutkowałaby wzrostem kosztów utylizacji i zmniejszeniem bezpieczeństwa publicznego.

Ale John Grimsich, dyrektor ds. nauk stosowanych w Deep Isolation, mówi, że wybrane przez nich miejsca pochówku będą miały idealną geologię do długoterminowego przechowywania, z dala od źródeł wód gruntowych. Najwyższe dawki promieniowania, jakie Muller i jej koledzy obliczyli w idealnych miejscach, są 10 000 razy niższe niż średnia ekspozycja, jaką osoba otrzymuje rocznie z promieniowania tła planety.

---

Biorąc pod uwagę ilość odpadów, które już istnieją, niektórzy uważają, że bardziej odpowiedzialne byłoby po prostu ich mniej. Ale czy można to zrobić bez rezygnacji z energii jądrowej, jednej z najlepszych bezemisyjnych opcji wytwarzania energii?

Jedną z opcji jest ponowne wykorzystanie odpadów. We Francji odpady nuklearne są przetwarzane od zarania przemysłu w latach 40. XX wieku. Od 1976 r. grupa Orano zajmująca się energią jądrową i energią odnawialną przetworzyła ponad 36 000 ton metrycznych zużytego paliwa, które jest odpowiedzialne za wytwarzanie 10% francuskiej energii jądrowej. Zakład w Orano poddaje recyklingowi około 1100 ton metrycznych rocznie.

Sól ziemi: mężczyźni pracują nad uszczelnieniem tunelu solnego w pilotażowym zakładzie izolacji odpadów w Carlsbadzie.

BRIAN VANDER BRUG/LOS ANGELES TIMES PRZEZ GETTY

Proces recyklingu paliwa jądrowego trwa latami. Zużyte pręty paliwowe są pobierane z reaktorów jądrowych i umieszczane w basenie magazynowym w celu schłodzenia przez dwa lata. Kiedy temperatura osiąga około 570 ° F, pręty paliwowe są pakowane do stalowych kanistrów i przewożone do zakładu w Orano w najbardziej wysuniętym na północny zachód punkcie Francji, w mieście La Hague. Po schłodzeniu prętów poniżej 80 ° F, są one cięte na mniejsze kawałki, a następnie umieszczane w kwasie azotowym i rozpuszczane. Następnie materiał nadający się do recyklingu — mieszanina uranu i plutonu — jest oddzielany od innych produktów rozszczepienia w wypalonym paliwie i oczyszczany. Na koniec jest ponownie mieszany, aby wyprodukować nowe paliwo.

Stany Zjednoczone opracowały własną, zatwierdzoną technologię ponownego przetwarzania, ale w 2007 roku Komisja Regulacji Jądrowych orzekła, że ​​bez inwestycji ze strony Departamentu Energii byłoby zbyt kosztowne, co nie zostało zrealizowane.

Powiązana historia

Nowe, bezpieczniejsze reaktory jądrowe, które mogą pomóc w powstrzymaniu zmian klimatycznych

Od rozszczepienia chłodzonego sodem po zaawansowaną syntezę jądrową, nowa generacja projektów ma nadzieję na przywrócenie zaufania do energii jądrowej.

Zamiast tego rośnie zainteresowanie opracowywaniem nowych rodzajów reaktorów jądrowych, które wytwarzają mniej odpadów.

Większość obecnych elektrowni wykorzystuje reaktory II lub III generacji, które wykorzystują wodę do schładzania paliwa po rozszczepieniu się jego atomów. Reaktory IV generacji wykorzystują cięższe chłodziwa, takie jak sód lub stopiona sól, co jest wyzwaniem technicznym, ale może generować wyższe poziomy wytwarzania energii przy mniejszym ryzyku stopienia. Jedna z firm budujących systemy chłodzone sodem, Terrapower, produkuje reaktory, które mogą działać również na zużytym lub zubożonym uranie.

Ponowne przetwarzanie uranu może znacznie zmniejszyć ilość odpadów, mówi dyrektor generalny Terrapower, Chris Levesque. Ale to nie powstrzymuje całkowicie produkcji odpadów. Levesque i inni obawiają się, że odpady nuklearne mogą zostać przechwycone i wykorzystane do pomocy w proliferacji i rozwoju broni nuklearnej.

W długiej karierze Levesque'a w przemyśle jądrowym postępowanie z odpadami było tak samo ważnym problemem w skłonieniu ludzi do zaakceptowania energii jądrowej, jak bezpieczeństwo samych reaktorów. Ludzie naprawdę chcą rozwiązania problemu zmian klimatycznych. Mówi, że w elektrowni jądrowej nie ma komina. Ale chcą usłyszeć o jakimś rozwiązaniu problemu marnotrawstwa. Jeśli zamierzamy rozmieścić więcej energii jądrowej, to pytanie o odpady jest ważne, aby odpowiedzieć na nie satysfakcję ludzi.

---

Przyszłość odpadów jądrowych obejmuje tysiące lat, ale elektrownie są obecnie likwidowane. Dopóki nie można ustalić ostatecznego miejsca spoczynku, tymczasowe składowiska — takie jak zakład Holtec lub proponowane przez Deep Isolation odwierty — są atrakcyjnymi opcjami do zatrzymywania odpadów. Alternatywą jest umieszczenie go nad ziemią, gdzie wypadek może mieć znacznie bardziej bezpośrednie konsekwencje.

Mimo to Dan Hirsch twierdzi, że zagadka jest fundamentalną kwestią etyczną. Mówi, że nie wypada wyrzucać śmieci do społeczności mniejszościowej w Teksasie czy w Nowym Meksyku. Co więcej, przewożenie odpadów koleją do Permu może wymagać transportu przez Navajo Nation, który zakazał tego w ustawie o transporcie materiałów radioaktywnych z 2012 roku.

To pokolenie zbudowało elektrownie jądrowe, mówi Tom Isaacs. Ogromnie skorzystaliśmy na energii elektrycznej bez emisji dwutlenku węgla. Jesteśmy odpowiedzialni za rozwiązanie problemu. To wymaga repozytorium.

ukryć