Riciclaggio del combustibile nucleare: Più difficoltà che esso vale
Inviato dal admin il 6 luglio 2008I programmi sono in corso di realizzazione riutilizzare il combustibile per reattore usato negli Stati Uniti. Ma i vantaggi dello schema impallidicono in paragone ai relativi pericoli
- Il combustibile nucleare usato contiene il plutonio, che può essere estratto ed utilizzato nel nuovo combustibile.
- Per ridurre la quantità di effluenti radioattivi longevi, il Dipartimento per l'energia di Stati Uniti ha proposto di ritrattare il combustibile usato in questo modo ed allora di bruciare il plutonio in reattori speciali.
- Ma ritrattare è molto costoso. Inoltre, il combustibile usato emette la radiazione mortale, mentre il plutonio separato può essere trattato facilmente. Così ritrattare invita la possibilità che i terroristi potrebbero rubare il plutonio e costruire una bomba atomica.
- L'autore parla contro il ritrattamento ed a favore della memorizzazione dello spreco in barili fino a che un deposito sotterraneo non sia pronto.
Anche se i dozzina anni sono trascorso poiché tutto il nuovo reattore nucleare è venuto in linea negli Stati Uniti, ci ora sono stirrings di una rinascita nucleare. I motivi sono certamente sul posto: i costi di gas naturale e di olio sono salito alle stelle; il pubblico sempre più obietta alle emissioni di gas effetto serra dai combustibili fossili burning; ed il governo federale ha offerto fino a $8 miliardo nelle sovvenzioni e nell'assicurazione contro i ritardi nell'autorizzazione (con le leggi nuove per migliorare il processo) e $18.5 miliardo nelle garanzie di prestito. Che cosa più hanno potuto l'industria nucleare moribonda possibilmente volere?
Appena una cosa: un posto per spedire il relativo combustibile per reattore esaurito. Effettivamente, la mancanza di zona di discarica rimane una nube scura che appende sopra l'intera impresa. L'apertura sporgente di un deposito federale di immagazzinaggio residuo in montagna del Yucca nel Nevada (ora anticipato per 2017 al più presto) già ha slittato da due decadi e dagli stagni di raffreddamento che tengono il combustibile usato nelle centrali nucleari della nazione sta funzionando dallo spazio.
La maggior parte dei programmi di utilità nucleari sono quindi l'inizio per memorizzare il più vecchio combustibile usato su terra asciutta in barili enormi, ciascuna che contiene tipicamente 10 tonnellate di spreco. Ogni anno scarichi 1.000 del reattore di megawatt abbastanza combustibile per riempire due di questi barili, ogni valutazione dei costi circa $1 milione. Ma quella non è tutta l'industria sta facendo. I programmi di utilità nucleari degli Stati Uniti stanno citando il governo federale, perché non avrebbero effettuato tali spese hanno avuti il Dipartimento per l'energia di Stati Uniti hanno aperto il deposito della montagna del Yucca in 1998 come originale progettati. Di conseguenza, il governo sta pagando i barili e l'infrastruttura e i funzionamenti-un collegati fatturano che sta facendo funzionare circa $300 milioni all'anno.
Sotto pressione per cominciare spostare il combustibile fuori dai luoghi, la DAINA ha rinviato ad un'idea che ha abbandonato nel 1970s-to ritratta il combustibile usato chimicamente, separando gli elementi differenti in moda da potere riutilizzare alcuno. Gli impianti di ritrattamento ampi stanno funzionando in Francia e nel Regno Unito per più di una decade ed il Giappone ha cominciato ad azionare la relativa propria funzione di $20-billion in 2006. Così questa strategia non è senza precedente. Ma, poichè discuto qui sotto, ritrattare è una strada costosa e pericolosa prendere.
L'elemento da inferno
Afferrare i miei motivi per il rifiuto del combustibile nucleare che ritratta richiede nient'altro che una comprensione rudimentale del ciclo di combustibile nucleare e di un dollop del buonsenso. I reattori nucleari generano calore-che fa il vapore per girare la elettricità-generazione turbina-dal mantenimento della reazione nucleare a catena che spacca (o fissioni ") gli atomi. Per lo più il combustibile è uranium, arricchito artificialmente in modo che 4 - 5 per cento siano l'uranio direazione 235 dell'isotopo; virtualmente tutto il resto è uranio 238. Ad un arricchimento di soltanto 5 per cento, il combustibile per reattore rubato non può essere usato per costruire una bomba atomica illecita.
Nel reattore, alcuno dell'uranio 238 assorbe un neutrone e si trasforma in in plutonio 239, che inoltre catena-sta reagendo e può in linea di principio parzialmente essere bruciato se è estratto e correttamente è preparato. Questo metodo ha vari svantaggi, tuttavia. Uno è che l'estrazione ed il costo di elaborazione molto più di nuovo combustibile vale. Un altro è quello che ricicla il plutonio riduce il problema residuo soltanto come minimo. Il più importante, il plutonio separato può servire prontamente a fare le bombe nucleari se entra nelle mani errate; di conseguenza, molto sforzo deve essere consumato per mantenerlo sicuro fino a che non sia una volta di più una parte di combustibile usato.
Questi svantaggi diventano in maniera sconvolgente chiari quando si esamina le esperienze nelle nazioni che hanno intrapreso i programmi di ritrattamento. In Francia, il capo di mondo nella tecnologia di ritrattamento, il plutonio separato (chimicamente unito con ossigeno per formare il diossido del plutonio) è misto con uranio 238 (anche come ossido) preparare un ossido misto, o MOX, combustibile. Dopo usando per generare più potere, il combustibile usato del MOX ancora contiene circa 70 per cento tan plutonio quanto quando era fabbricato; tuttavia, l'aggiunta dei prodotti di fissione altamente radioattivi generati all'interno di un reattore rende questo plutonio difficile accedere a e trasformare una bomba. Il combustibile esaurito del MOX è spedetto di nuovo all'impianto di riciclaggio per immagazzinaggio indefinito. Quindi, la Francia è, in effetti, usando il ritrattamento per spostare il relativo problema con combustibile usato dai luoghi del reattore verso l'impianto di ritrattamento.
Ja
la vaschetta sta seguendo l'esempio della Francia. Il Regno Unito e la Russia immagazzinano semplicemente il loro civile separato plutonio-circa 120 tonnellate fra loro a partire dalla fine di 2005, abbastanza per fare 15.000 bombe atomiche.
Fino a poco tempo fa, la Francia, la Russia ed i soldi guadagnati BRITANNICI ritrattando il combustibile usato di altre nazioni, quali il Giappone e la Germania, dove gli attivisti antinucleari domestici hanno richiesto che l'esposizione di governo esso abbia una soluzione per trattare del combustibile usato o interrotto i relativi reattori. Le autorità in queste nazioni hanno trovato che quello trasmettere il loro combustibile usato all'estero per il ritrattamento era, senso conveniente, se costoso occuparsi temporaneamente del loro nucleare sprecare-a minimo.
Con tali contratti a disposizione, la Francia ed il Regno Unito potevano facilmente finanziare le nuove piante per il ritrattamento d'avanzamento. Quegli accordi specificati, tuttavia, che il plutonio separato e tutti gli effluenti radioattivi altamente più successivamente andrebbero indietro al pæse d'origine. La Russia recentemente ha adottato una simile politica. Quindi, i governi che trasmettono il combustibile usato all'estero devono finalmente organizzare i luoghi di stoccaggio per gli effluenti radioattivi di rinvio. Quella realtà ha richiesto un istante per affondare dentro, ma ora ha convinto quasi tutte le nazioni che servizi di ritrattamento stranieri comprati che potrebbero pure memorizzare il loro combustibile usato e conservare la tassa di ritrattamento di circa $1 milione per tonnellata (10 volte il costo dei barili di immagazzinaggio asciutto).
Così la Francia, la Russia ed il Regno Unito hanno perso virtualmente tutti i loro clienti stranieri. Un risultato è che il Regno Unito progetta di interrompere i relativi impianti di ritrattamento tra qualche anno, un movimento che viene con un prezzo da pagare di $92-billion per pulire il luogo di queste facilità. In Francia 2000 considerata l'opzione della conclusione che ritratta in 2010 ed ha concluso che agire in tal modo riducesse il costo dell'elettricità nucleare. La fabbricazione deun tal cambiamento, benchè, potrebbe anche generare i dibattiti acrimoniosi circa nucleare spreca- l'ultima cosa che l'istituzione nucleare francese vuole in un paese che ha veduto relativamente poco attivismo antinucleare.
Il Giappone è politicamente ancora più bloccato nel ritrattamento: i relativi programmi di utilità nucleari, diverso di quelli degli Stati Uniti, hanno non potuti ottenere il permesso ampliare il loro immagazzinaggio sul posto. La Russia oggi ha appena un singolo impianto di ritrattamento, con la capacità di trattare il combustibile usato da soltanto 15 per cento dei reattori nucleari di quel paese. I Soviet avévano inteso ampliare le loro possibilità di ritrattamento ma avévano abbandonato quei programmi quando la loro economia è sprofondato negli anni 80.
Durante la guerra fredda, gli Stati Uniti hanno azionato gli impianti di ritrattamento nello Stato del Washington Ed in Carolina del Sud per recuperare il plutonio per le armi nucleari. Più della metà delle circa 100 tonnellate di plutonio che è stato separato in quegli sforzi è stato dichiarato attualmente per essere al di sopra dei nostri bisogni nazionali e dei progetti della DAINA che disfarlo costerà più di $15 miliardo. La gente che stava lavorando ai luoghi in cui questa che ritratta ha avvenuto ora soprattutto è occupata con pulire il disordine risultante, che si pensa che costi intorno $100 miliardo.
Oltre che quei funzionamenti militari, un piccolo impianto di riciclaggio commerciale ha funzionato a upstate New York a partire da 1966 a 1972. Ha separato 1.5 tonnellate di plutonio prima di fallire e trasformandosi in un unito federale-dichiari l'impresa di pulizia, una sporgente per richiedere circa $5 miliardo dei soldi dei contribuenti.
Con tutto il ritrattamento di problemi richiesto, si potrebbe chiedere giustamente perché è stato perseguito affatto. La parte della risposta è quella per gli anni dopo le centrali nucleari civili in primo luogo è stata introdotta, il ritrattamento promosso atomico della Commissione di energia degli Stati Uniti (CEA) sia sul piano nazionale che all'estero come essenziale al futuro di energia nucleare, perché l'industria era si è preoccupato per funzionare dall'uranio (una preoccupazione che da allora ha ridotto).
Ma quello era prima che i rischi per la sicurezza di produzione del plutonio andassero da teorico a reale. In India 1974, uno dei paesi che gli Stati Uniti hanno aiutato nell'acquisto delle possibilità di ritrattamento, usato il relativo primo ha separato il plutonio per costruire un'arma nucleare. Circa a questo volta, il Theodore ritardato il B. Taylor, armi nucleari progettista le precedenti degli Stati Uniti, stava dando un allarme circa la possibilità che la separazione ed il riciclaggio previsti di migliaia di tonnellate di plutonio ogni anno permetterebbero che i terroristi rubino abbastanza di questo materiale per fare una o più bombe nucleari
Il plutonio separato, essendo soltanto debolmente radioattivo, è trasportato facilmente fuori-mentre il plutonio in combustibile usato è misto con i prodotti di fissione che emettono i raggi gamma mortali. A causa della relativa grande radioattività, il combustibile usato può essere trasportato soltanto all'interno dei barili che pesano i dieci delle tonnellate ed il relativo plutonio può essere recuperato soltanto con la grande difficoltà, tipicamente dietro a strati la protezione usando reso sofisticato, apparecchiatura a telecomando. Il plutonio così non separato in combustibile usato comporta un rischio ben più piccolo di termine in su nelle mani errate.
Essendo svegliando dall'India al pericolo di proliferazione di armi nucleari con il ritrattamento, la gestione di Ford (e più successivamente la gestione di Carter) hanno riesaminato la posizione della CEA ed hanno concluso che ritrattare era sia inutile che poco economico. Il governo degli Stati Uniti quindi ha abbandonato i relativi programmi per ritrattare il combustibile usato dai reattori civili ed ha invitato la Francia e la Germania ad annullare i contratti nell'ambito di cui stavano esportando la tecnologia di ritrattamento nel Pakistan, il Sud Corea e Brasile.
L'amministrazione Reagan più successivamente ha invertito la posizione di Ford-Carter sul ritrattamento domestico, ma l'industria nucleare degli Stati Uniti più non è stata interessata. , Anche, aveva concluso che ritrattare per usare il plutonio recuperato non sarebbe economicamente competitivo con l'esistenza una volta che-attraverso il sistema di alimentazione del combustibile. Ritrattando, almeno negli Stati Uniti, aveva raggiunto un'estremità guasto, o in modo da è sembrato.
Aumentando dalle ceneri nucleari
La gestione di Bush della corrente recentemente ha respirato la vita nuovamente dentro l'idea del ritrattamento del combustibile nucleare usato come componente della relativa proposta per schierare una nuova generazione di reattori nucleari. Secondo questa visione, il transuranics (plutonio ed altri elementi similmente pesanti estratti dal combustibile per reattore convenzionale) sarebbe riciclato non una volta ma ripetutamente nei nuovi reattori per romperlo giù con fissione negli elementi più chiari, la maggior parte di cui hanno più brevi periodi radioattivi. Di conseguenza, la quantità di spreco nucleare che deve essere immagazzinato sicuro per molti millenni sarebbe ridotta [vedi l'uso più astuto di spreco nucleare, da William H. Hannum, palude di Gerald E. e da George lo S. Stanford; Americano scientifico, dicembre 2005]. Alcuni scienziati osservano tecnicamente questo nuovo schema come dolce, per prendere in prestito una frase il J. Robert Oppenheimer usato una volta per descrivere il disegno per la bomba all'idrogeno. Ma è realmente così saggio?
La proposta per riciclare il combustibile usato gli Stati Uniti in questo modo non è nuova. Effettivamente, nell'a metà degli anni '90 la DAINA ha chiesto agli Stati Uniti all'Accademia delle Scienze nazionale (NAS) di effettuare uno studio su questo metodo a ridurre la quantità di effluenti radioattivi longevi. Il rapporto voluminoso risultante, sprechi nucleari: Le tecnologie per la separazione e la trasmutazione, erano molto negative. Il pannello di NAS ha concluso quello che ricicla il transuranics in prime 62.000 tonnellate di combustibile usato (l'importo che sarebbero state memorizzate al contrario in montagna del Yucca) richiederebbe non meno di $50 miliardo e facilmente potrebbe essere oltre $100 miliardo - in altre parole, potrebbe costare bene qualcosa come $500 per ogni persona negli Stati Uniti. Questi numeri dovrebbero essere raddoppiati per occuparsi di intera quantità di combustibile usato che i reattori esistenti degli Stati Uniti si pensano che scaricassero durante i loro corsi della vita.
Perché così costoso? Poiché i reattori convenzionali non potrebbero essere impiegati. Quelli usano l'acqua sia per il raffreddamento che per il rallentamento dei neutroni emanati quando i nuclei uranium nel combustibile si rompono a parte; ciò che ritarda permette che i neutroni inducano l'altro uranio 235 atomi per spaccare, quindi sostenendo una reazione nucleare a catena. Il combustibile riciclato d'alimentazione in un tal reattore induce il transuranics più pesante (plutonio 242, americio e curio) per accumularsi. La soluzione proposta è un tipo completamente differente di reattore nucleare, uno in cui i neutroni ottengono ritardati più di meno e può quindi analizzare questi atomi hard-to-crack.
Durante gli anni 60 e gli anni 70 i paesi industriali principali, compreso gli Stati Uniti, mettono l'equivalente di più di 50 miliardo di odierni dollari negli sforzi per commercializzare tali reattori del veloce-neutrone, che sono raffreddati da sodio fuso piuttosto che innaffiano. Questi dispositivi inoltre sono stati denominati reattori autofertilizzanti, perché sono stati destinati per generare più plutonio che hanno consumato e quindi potrebbero essere molto più efficienti nel utilizzare l'energia nell'uranio. L'aspettativa era che i selezionatori avrebbero sostituito rapidamente i reattori raffreddati ad acqua convenzionali. Ma i reattori raffreddati a sodio sono risultato essere molto più costosi costruire e noioso funzionare di quanto preveduti e la maggior parte dei paesi hanno abbandonato i loro sforzi per commercializzarli.
È esattamente questa tipo di reattore guastato che la DAINA ora propone di sviluppare e schierare-ma con il relativo centro modificato per essere un bruciatore netto del plutonio piuttosto che un selezionatore. Gli Stati Uniti dovrebbero costruire fra 40 e 75 1.000 reattori di megawatt di questo tipo da potere analizzare il transuranics al tasso che stanno generandi nei reattori convenzionali della nazione 104. Se ciascuno di nuovi reattori raffreddati a sodio costi $1 miliardo - $2 miliardo più di uno dei relativi cugini raffreddati ad acqua della stessa capienza, la sovvenzione federale necessaria proverrebbe dovunque da $40 miliardo - $150 miliardo, oltre che $100 miliardo - i $200 miliardo richiesti per costruzione ed il funzionamento l'infrastruttura di riciclaggio. Dato il disavanzo del bilancio degli Stati Uniti, sembra improbabile che un tal programma realmente sia stato portato a termine.
Se un impianto di ritrattamento completo sia costruito (mentre la DAINA fino a poco tempo fa stava proponendo di fare entro 2020) ma i reattori raffreddati a sodio non hanno ottenuto costruiti, virtualmente tutto il transuranics separato entrerebbe semplicemente in immagazzinaggio indefinito. Questa situazione scomoda è esattamente che cosa ha accaduto il Regno Unito, in cui il programma di ritrattamento, iniziato negli anni 60, ha prodotto circa 80 tonnellate di plutonio separato, un'eredità che costerà i dieci dei miliardi dei dollari per disfarsi di sicuro.
Il combustibile usato di ritrattamento ed allora memorizzare il plutonio separato e gli effluenti radioattivi nell'impianto di ritrattamento non è indefinitamente una strategia di eliminazione. Piuttosto è una strategia per il disastro, perché rende il plutonio separato molto più vulnerabile al furto. In il rapporto 1998 la società reale del Regno Unito (equivalente del NAS), commentante la riserva crescente di plutonio civile in quel paese, ha avvertito che la probabilità che gli stock di plutonio potrebbero, ad un certo momento, essere raggiunti per produzione illecita delle armi è di preoccupazione estrema. In 2007 un secondo rapporto reale della società ha ripetuto che lo status quo di continuazione accumulare un materiale molto pericoloso non è un'opzione a lungo termine accettabile.
Chiaramente, la prudenza richiede che il plutonio non dovrebbe essere immagazzinato ad un impianto di riciclaggio in una forma che potrebbe essere rubata prontamente. Effettivamente, il buonsenso detta che non dovrebbe essere separato affatto. Fino a che un deposito a lungo termine non sia disponibile, il combustibile per reattore usato può rimanere ai luoghi delle centrali nucleari che lo hanno generato.
Tale immagazzinaggio sarebbe pericoloso? Discuterei quello che mantiene il più vecchio combustibile prodotto dal una volta che-attraverso il sistema in barili di immagazzinaggio asciutto rappresento un'aggiunta trascurabile al rischio nucleare attuale alla popolazione circostante. I 10 chilowatt del calore radioattivo generati dalle 10 tonnellate di 20 anni del combustibile imballato in un barile di immagazzinaggio asciutto è trasportato fuori convettivo mentre scalda l'aria intorno esso. I terroristi attenti sull'arrecare danni potrebbero tentare di perforare un tal barile per mezzo per esempio di un'arma anticarro o del motore di un velivolo d'arresto, ma in la maggior parte delle circostanze soltanto la piccola massa dei frammenti radioattivi del combustibile sarebbe sparsa circa una zona limitata. In opposizione, se il liquido refrigerante nel reattore vicino fosse tagliato, il relativo combustibile surriscalderebbe e comincerebbe a liberare le quantità enormi di prodotti di fissione vaporizzati nei minuti. E se l'acqua fosse persa in uno stagno di immagazzinaggio che contiene il combustibile usato, il rivestimento dello zirconio delle barre di combustibile sarebbe riscaldato fino alla temperatura di accensione nelle ore. Veduto in questi barili di immagazzinaggio chiaro e asciutto osservi abbastanza benigno.
È ci abbastanza stanza fisica mantenerli? Sì, ci è abbondanza di spazio per più barili nelle centrali nucleari degli Stati Uniti. Anche i più vecchi reattori degli Stati Uniti di funzionamento stanno avendo loro autorizzazioni estese per altri 20 anni ed i nuovi reattori probabilmente saranno costruiti sugli stessi luoghi. Così non c'è motivo di pensare che questi depositi stiano circa per sparire. Finalmente, naturalmente, sarà necessario da rimuovere il combustibile usato e da metterlo altrove, ma non ci è necessità di lasci prendere dal panicoare ed adottare una politica del ritrattamento, che soltanto renderebbe la situazione molto più pericolosa e costosa che è oggi.
Timore e detestare nel Nevada
Il destino a lungo termine di effluenti radioattivi negli Stati Uniti munisce come l'impasse corrente sopra la montagna del Yucca è resolved. L'opinione sul luogo è divisa. I requisiti regolatori sono duri: la DAINA deve indicare che la montagna conterrà il pozzo dello spreco abbastanza per impedire le dosi off-site significative per milione anni.
Dimostrando la sicurezza che lontano nel futuro non è facile, ma i rischi persino da un deposito male progettato sono trascurabili in paragone a quelli da una politica che renderebbe i materiali delle armi nucleari più accessibili. Da questa prospettiva, è difficile da capire perché il pericolo di inquinamento radioattivo locale 100.000 o di milione anni quindi ha generato così tanto la passione più politica negli Stati Uniti che il pericolo imminente continuo dalle armi nucleari.
La parte del problema è la vista nel Nevada che l'amministrazione Reagan ed il congresso si sono comportati ingiusto in 1987 in cui tagliano corto una valutazione obiettiva di altri luoghi del candidato e della montagna indicata del Yucca come la posizione per il deposito residuo nucleare futuro. Per sormontare questa percezione, può essere necessario da riaprire le discussioni per la scelta del luogo supplementare. Un tal movimento non dovrebbe essere difficile. Effettivamente, la Legge nucleare di politica residua di 1987 richiede alla segretaria di energia di segnalare al congresso entro 2010 sull'esigenza di una seconda funzione di immagazzinaggio. Dato l'annotazione disastrosa della DAINA trattando effluenti radioattivi, tuttavia, la considerazione dovrebbe anche essere data ad istituire un'agenzia specializzata ed a questo fine più di meno politicizzata.
Nel frattempo, il combustibile usato può essere memorizzato sicuro ai luoghi del reattore in barili asciutti. Ed anche dopo esso è disposto in un deposito geologico, esso rimarrebbe recuperabile per almeno un secolo. Così nell'evento improbabile che la tecnologia o le circostanze economiche cambia abbastanza drasticamente che i benefici del ritrattamento superano i costi ed i rischi, quell'opzione ancora sarebbe disponibile. Ma non ha significato ora scorrere veloce in un'impresa costosa e potenzialmente catastrofica in base alle speranze incerte che potrebbe ridurre la difficoltà ambientale a lungo termine dall'industria nucleare.
Via l'americano scientifico
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