Hledání domovů pro odpad, který (pravděpodobně) přežije lidstvo

Zařízení PÍSNĚ

Spencer Lowell





Jednoho teplého srpnového dne podél členitého úseku pobřeží jižní Kalifornie si pracovní čety oblékly reflexní vesty a přilby. Nasměrovali flotilu těžkých vozidel známých jako manipulátoři se sudy, aby odvážela velké bílé betonové sudy z vyřazené jaderné elektrárny San Onofre, známé jako SONGS. Každý sud, asi 17 stop vysoký a vážící 50 tun, byl jako sada ruských hnízdících panenek: uvnitř byl uložen kanystr z nerezové oceli, který zase obsahoval 37 válců jaderných palivových tyčí.

Od roku 2013, kdy se regulační orgány definitivně rozhodly SONGS vypnout, týmy vědců, inženýrů a politiků usilovně pracovaly, aby zajistily, že bude možné bezpečně vyřadit z provozu. Celkem 123 kanystrů bylo ze závodu vyvezeno a přemístěno do nového domova. Jejich cesta nebyla dlouhá – jen do jiné oblasti stejného místa, asi 100 stop od Tichého oceánu a jen tři stopy nad hladinou moře. Nyní, s odstraněným vyhořelým palivem, lze samotnou elektrárnu demontovat.

Dlouhodobá záležitost

Tento příběh byl součástí našeho vydání z listopadu 2020



  • Viz zbytek čísla
  • předplatit

SONGS, vtěsnané do úzkého pruhu mezi mořem a dálnicí, který spojuje rozlehlé městské oblasti San Diego a Los Angeles, zahájily provoz na konci 60. let a chrlily bezuhlíkovou energii po celá desetiletí. V roce 2012 však regulační orgány zjistily rozsáhlé problémy s jeho parogenerátorem, základní součástí jaderného reaktoru, který brání jeho přehřátí. Výměna dílů by nebyla ekonomická – jeden odhad ji odhadoval na více než 800 milionů dolarů. Nemluvě o tom, že SONGS by pak musely překonat přísné regulační překážky, aby obnovily provoz.

Vypnutí bylo jediným logickým rozhodnutím, které před námi stálo, říká Doug Bauder, hlavní jaderný ředitel San Onofre.

USA již mají 83 000 metrických tun jaderného odpadu, což je dost na to, aby zaplnilo fotbalové hřiště asi tucet yardů hluboko – a zbytky se budou dál hromadit.



Tato volba vyřešila jeden problém, ale ne jiný: co dělat s veškerým jaderným palivem, které San Onofre použilo. Jeho radioaktivní odpad by mohl přežít lidskou rasu, složkami vyhořelého paliva, které zahrnují plutonium-239, které má poločas rozpadu 24 000 let, a jód-129 s poločasem rozpadu 15,7 milionů let. Zatím ale není kam ji trvale uložit.

Takže SONGS drží tyče vyhořelého jaderného paliva ve skladovacích otvorech pohřbených podél seismicky aktivního pobřeží Kalifornie. Jsou to kachny na další velké zemětřesení, které pravděpodobně zasáhne během příštího století. Pokud by se jaderný odpad nějak dostal ven, výsledky by byly zničující. I bez zemětřesení lze klenby snadno zaplavit, říká Dan Hirsch, bývalý ředitel Programu environmentální a jaderné politiky na Kalifornské univerzitě v Santa Cruz, a může do nich stoupat spodní voda.

V plánu je nakonec dopravit palivo do San Onofre mimo pracoviště, ale kam? USA již mají 83 000 metrických tun jaderného odpadu, což je dost na to, aby zaplnilo fotbalové hřiště asi tucet yardů hluboko – a se dvěma tucty elektráren, které jsou v současnosti v procesu vyřazování z provozu, se zbytky budou hromadit.



V roce 1982 americký Kongres schválil zákon o politice v oblasti jaderného odpadu, který požaduje, aby ministerstvo energetiky USA našlo geologické úložiště vyhořelého paliva a odvezlo ho tam. Od roku 1987 soustředila americká vláda svou pozornost na rozvoj podzemního úložiště v nevadské Yucca Mountain. Tato stránka však byla politicky horkým bramborem a její podpora kolísá v reakci na místní opozici a státní a federální vedení. V důsledku toho vláda dosud nebyla schopna splnit svou zákonnou povinnost najít dlouhodobý domov pro americký radioaktivní odpad.

To je situace, kdy je potřeba politické řešení k vyřešení technického problému, říká Bauder.

Poblíž státní hranice na dálnici 176, která prochází jihovýchodním Novým Mexikem a západním Texasem, bílý nápis představující návštěvníky okresu Lea v Novém Mexiku hlásá: Vítejte v EnergyPlex. Je to na okraji Permské pánve, velké sedimentární oblasti bohaté na ropu, zemní plyn a draslík, která se rozprostírá na rohu obou států.



Od 90. let 20. století si získává reputaci jako místo pro skladování jaderného materiálu – ne vysoce kvalitního odpadu údajně sváženého do Yucca Mountain, jako jsou vyhořelé palivové tyče v San Onofre, ale obyčejnějších, každodenních zbytků průmyslu, jako jsou rukavice. , přilby a půda, která byla kontaminována radioaktivním materiálem. Za tímto účelem DOE zřídila pilotní závod na izolaci odpadu, neboli WIPP, asi 30 mil od Karlových Varů v Novém Mexiku. Byl schválen v roce 1979, ale svou první zásilku obdržel až v roce 1999. Od té doby byl nízkoaktivní odpad z téměř dvou desítek jaderných reaktorů po celé Americe převezen a pohřben více než 2000 stop pod povrchem. Přibližně ve stejnou dobu bylo podobné zařízení postaveno přímo přes státní hranici v Andrews v Texasu (WCS).

Geologie permu je ideální pro ukládání jaderného odpadu na dlouhou trať. Za prvé, lokalita WIPP získává přirozenou ochranu před silnou vrstvou soli, která ji obklopuje. Po dlouhou dobu bude sůl proudit a radioaktivní materiál bude v této soli účinně pohřben, vysvětluje Lewis Land, hydrogeolog z Národního ústavu pro výzkum jeskyní a krasu v Karlových Varech. Většina geovědců, říká, věří, že sůl je nepropustná, což znamená, že odpad nemá šanci uniknout do okolního prostředí, i když by jeden ze sudů obsahujících materiál unikal. Mezitím v zařízení WCS bude odpad pokryt 40 stop silnou vrstvou neproniknutelné červené hlíny – která plní stejnou funkci jako sůl ve WIPP – jakmile budou úložiště naplněna.

SPENCER LOWELL

WIPP funguje již více než dvě desetiletí s jediným incidentem. V roce 2012 praskl buben. Ukázalo se, že neobsahoval jen vyhozený radioaktivní materiál, ale organické kočičí stelivo na bázi jílu. Anorganické stelivo pro kočky se dlouho používalo jako chemický stabilizátor jaderného odpadu, ale organické látky reagovaly s radioaktivními dusičnanovými solemi, uvolňovaly teplo a tlak v budově, dokud se sud nakonec nerozbil a rozptýlil záření po celém podzemním zařízení. Hustá sůl obsahovala záření, ale byla to drahá chyba.

V roce 2008 tehdejší státní zástupce Karlových Varů John Heaton viděl, že Yucca Mountain má potíže projít politickým procesem. Začal s ostatními mluvit o možnosti dočasného uložení vysoce aktivního jaderného odpadu na místě asi půl hodiny od Karlových Varů. Eddy-Lea Energy Alliance (ELEA) – skupina místních úředníků ve dvou krajích, kteří byli zodpovědní za ekonomický rozvoj – koupila 1000akrový kus pastviny nacházející se podél dálnice. Holtec, energetická společnost se sídlem v New Jersey, brzy projevila zájem o rozvoj této půdy jako skladiště pro vysoce aktivní odpad.

Byli jsme nadšeni, že to někoho zaujalo, a mysleli jsme si, že je to životaschopná součást jejich vlastního podnikatelského plánu, říká Heaton, který je nyní koordinátorem rozvoje energetiky města.

Související příběh

Jak chamtivost a korupce vyhodily do vzduchu jihokorejský jaderný průmysl

Soul měl řešení světových energetických problémů. Pak se všechno pokazilo.

Do nového zařízení Holtec by se vyhořelé jaderné palivo dováželo z celé země a ukládalo by se do meziskladu. Návrh lokality Holtec byl předložen v roce 2017 a stále je přezkoumáván Komisí pro jaderný dozor. Holtec a ELEA by se měly do roku 2021 dozvědět, zda se může začít stavět či nikoli. Pokud vše půjde dobře, mohl by místo přijmout odpad nejdříve v roce 2023, říká Heaton. Odpad by byl skladován v kanystrech, což by usnadnilo jeho vyzvednutí a přesun, jakmile bude definitivně rozhodnuto o trvalém úložišti.

Ale jaderné zařízení nebude poskytovat pouze skladování; mohlo by to také vytvořit stabilní práci. Ropný a plynárenský průmysl v Karlových Varech za poslední tři nebo čtyři roky explodoval a počet obyvatel se téměř zdvojnásobil. Rychlý růst vyčerpal zdroje v ospalých venkovských městech a pro ropné dělníky a jejich rodiny byly zřízeny kempy pro obytné vozy – které místní nazývají tábory pro muže. Ale tato energetická odvětví jsou zvláště náchylná k cyklům rozmachu a propadu: dnes dochází ke zpomalení způsobenému covidem-19, protože blokády snížily množství ropy potřebné pro přepravu. Heaton říká, že jaderné úložiště by mohlo poskytnout více než 200 pracovních míst, která by byla stabilní a bezpečná na velmi dlouhou dobu.

Navzdory ekonomickým výhodám se někteří zákonodárci státu Nové Mexiko pokusili zablokovat skladovací zařízení s odvoláním na obavy, že by to ohrozilo veřejnou bezpečnost a další průmyslová odvětví. I místní mají pochopitelně obavy.

Existují neznámé jaderné zbraně, říká Nick King, obyvatel Karlových Varů a kazatel v Carlsbad Mennonite Church. Hrajeme si s věcmi, kterým nerozumíme.

Ochránci říkají, že zařízení Holtec nebude trvalým úložištěm, pouze místem odpočinku, dokud nebude v provozu hora Yucca nebo její náhrada. Spor o Yuccu už ale trvá celou generaci a farmáři, kteří odolávali vytlačení ropným a plynovým boomem, se obávají, jak dlouho tam odpad bude ležet. Ráda bych věděla, jak dlouho znamená ‚dočasné‘, říká Teresa Ogdenová, farmářka třetí generace žijící v Lovingu, městě jižně od Karlových Varů. Neznáme dlouhodobé účinky. Mám pocit, že jsme tady pokusní králíci.

Pozemní kontrola: SONGS udržuje svůj odpad pohřbený na místě, což znamená, že je potenciálně zranitelný vůči dalšímu velkému zemětřesení.

JIŽNÍ KALIFORNIE EDISON

Nejsou to jen místní. Tom Isaacs, poradce jaderného průmyslu, který pomáhá San Onofre při vymýšlení toho, co dělat s jaderným odpadem, se obává, že se dočasné lokality stanou fakticky trvalými – že by se lidé vzdali hybnosti potřebné k vybudování konečného úložiště a úložiště tam budou navždy.

Lidé jsou také poznamenáni vlastní historií Nového Mexika s jaderným průmyslem. Stát byl v roce 1945 domovem testu první atomové bomby, o které se předpokládá, že způsobila mnoho rakovin a dalších zdravotních problémů v celém povodí, které bylo po větru od místa testu.

Nové Mexiko zaplatilo své poplatky, říká Gene Harbaugh, který posledních 30 let žil v Karlových Varech. Jadernému průmyslu nic nedlužíme.

Co kdybychom nemuseli vytvářet nová úložiště? Co kdyby místo toho místa již určená pro jaderný materiál mohla tento materiál bezpečněji skladovat? To byla jedna z otázek, o kterých začala v roce 2015 přemýšlet ekologistka Elizabeth Mullerová. Když se ale zeptala odborníků, co by se dalo dělat s jaderným odpadem, okamžitě se jí to odrazilo: Lidé z byznysu říkali: „V jaderném odpadu není chuť na nové nápady. . V tomto odvětví se nikdy nic nestane.‘ Ale dodává, že to, že se nikdy nic nestalo s jaderným odpadem, neznamená, že byste to měli odmítat jako ‚Nikdy se nic nestane‘.

Jako relativní nováčci v oboru vyslechli Muller a její otec – fyzik a reformovaný skeptický vůči klimatickým změnám Richard A. Muller – politické poradce a inženýry mluvit o tom, jak by se daly využít také vrty, vyvrtané hluboko v zemi ropným a plynárenským průmyslem. pro skladování. V roce 2016 založili Mullerovi soukromou společnost Deep Isolation se sídlem v Berkeley v Kalifornii, aby prozkoumala jejich využití pro jaderný materiál.

Nejvyšší prioritou společnosti je dostat odpad pod zem; nehody nad zemí mohou znamenat katastrofu. Ale Mullerovi si uvědomili, že jeden sporný problém, který sužuje Yucca Mountain a WIPP, je přeprava jaderného odpadu přes státní hranice.

Lidé nechtějí, aby se jaderný odpad dostával přes jejich dvorek, vysvětluje Elizabeth Muller. Společnost Deep Isolation to plánuje zcela obejít tím, že odpad zakope tam, kde je, ať už je to kolem stávající elektrárny nebo poblíž nějakého jiného zařízení ministerstva energetiky. (Dlouhodobý pohřeb v jakémkoli neurčeném zařízení by vyžadoval souhlas komunity.)

Lidé skutečně chtějí řešení změny klimatu. V jaderné elektrárně není žádný komín, ale... pokud se chystáme nasadit více jaderné energie, je tato otázka odpadu velká.

Jejich metoda zahrnuje vyvrtání děr o průměru 18 palců a hloubku mezi 1 000 a 3 000 metry a následné vrtání do stran, aby se vytvořilo místo pro zakopání speciálně navržených, korozi odolných lahví, které ukládají soubory vyhořelého paliva. Každý kanystr je o něco větší než sestava jaderných palivových tyčí – spíše jako rukavice kolem vyhořelého paliva než obrovské sudy v San Onofre – a jsou kyvadlově přepravovány dolů dírou v řetězu po dvou nebo třech.

Jednou z výhod této metody, říká Muller, je to, že stejná technika může sloužit pro dočasné i trvalé uložení. V lednu 2019 Deep Isolation prokázala, že kanystry lze nejen poslat do podzemí, ale také je získat zpět, pokud se DOE někdy později podaří vytvořit trvalé úložiště jinde a bude tam chtít přenést materiál.

Jejich metoda však nebude fungovat všude. SONGS se například nachází na pozemcích, které budou muset být nakonec vráceny svému majiteli, americkému námořnictvu.

Navzdory experimentu společnosti s důkazem o principu jsou jiní skeptičtí, že metoda Deep Isolation bude nutně bezpečná.

Lindsay Krall, geochemička, která zkoumá pohřbívání jaderného odpadu na Stanfordské univerzitě, se obává, že kanystry společnosti nebudou pohřbeny dostatečně hluboko, aby zabránily úniku odpadu do biosféry. Navíc úzké vrty mohou pojmout pouze tenké kanystry, což může být nedostatečné pro dlouhodobou bezpečnost.

Není důvod očekávat, že likvidace vyhořelého paliva z vrtů povede k úsporám nákladů, říká Krall. Spíše [to] představuje technologické riziko s významnou příležitostí k selhání, které by mělo za následek zvýšení nákladů na likvidaci a snížení veřejné bezpečnosti.

Ale John Grimsich, ředitel aplikované vědy Deep Isolation, říká, že pohřebiště, která si vyberou, budou mít ideální geologii pro dlouhodobé skladování, daleko od zdrojů podzemní vody. Nejvyšší dávky záření, které Muller a její kolegové vypočítali na ideálních místech, jsou 10 000krát nižší, než je průměrná expozice, kterou člověk ročně obdrží ze záření na pozadí planety.

Vzhledem k množství odpadu, který již existuje, se někteří domnívají, že by bylo zodpovědnější jednoduše ho vytvářet méně. Ale lze to udělat, aniž bychom se vzdali jaderné energie, jedné z nejlepších bezuhlíkových možností výroby energie?

Jednou z možností je znovu použít odpad. Ve Francii se jaderný odpad znovu zpracovává od úsvitu průmyslu ve 40. letech 20. století. Od roku 1976 jaderná energetická a obnovitelná skupina Orano zpracovala více než 36 000 metrických tun použitého paliva, které je zodpovědné za výrobu 10 % francouzské jaderné elektřiny. Závod Orano recykluje přibližně 1 100 metrických tun ročně.

tunel WIPP

Sůl země: Muži pracují na utěsnění solného tunelu v Carlsbad Waste Isolation Pilot Plant.

BRIAN VANDER BRUG/LOS ANGELES TIMES VIA GETTY

Proces recyklace jaderného paliva trvá roky. Vyhořelé palivové tyče se odebírají z jaderných reaktorů a umísťují se do skladovacího bazénu, kde se chladí po dobu dvou let. Když dosáhnou teploty kolem 570 °F, jsou palivové tyče zabaleny do ocelových kanystrů a dopraveny do závodu Orano v nejseverozápadnějším bodě Francie, ve městě La Hague. Poté, co tyčinky vychladnou pod 80 °F, jsou nakrájeny na menší kousky, než se umístí do kyseliny dusičné a rozpustí se. Poté se recyklovatelný materiál – směs uranu a plutonia – oddělí od ostatních štěpných produktů ve vyhořelém palivu a vyčistí. Nakonec se remixuje na nové palivo.

USA vyvinuly svou vlastní schválenou technologii pro přepracování, ale v roce 2007 Nuclear Regulatory Commission rozhodla, že by bylo příliš nákladné pokračovat bez investice ze strany DOE – což se neuskutečnilo.

Související příběh

Nové, bezpečnější jaderné reaktory, které by mohly pomoci zastavit změnu klimatu

Od sodíkem chlazeného štěpení po pokročilou fúzi, nová generace projektů doufá, že obnoví důvěru v jadernou energii.

Místo toho roste zájem o vývoj nových druhů jaderných reaktorů, které produkují méně odpadu.

Většina současných elektráren používá reaktory generace II nebo III, které využívají vodu k ochlazení paliva, jakmile se jeho atomy rozdělí. Reaktory IV. generace používají těžší chladiva, jako je sodík nebo roztavená sůl, což je technicky náročné, ale může produkovat vyšší úrovně výroby energie s nižším rizikem roztavení. Jedna ze společností, která buduje sodíkem chlazené systémy, Terrapower, vyrábí reaktory, které mohou také běžet na použitý nebo ochuzený uran.

Přepracování uranu může výrazně snížit množství odpadu, říká generální ředitel společnosti Terrapower, Chris Levesque. To ale nezabrání produkování odpadu úplně. Levesque a další se obávají, že jaderný odpad může být zachycen a použit na pomoc při šíření a vývoji jaderných zbraní.

V Levesqueově dlouhé kariéře v jaderném průmyslu bylo nakládání s odpady stejně velkým problémem, jak přimět lidi, aby přijali jadernou energii, jako bezpečnost samotných reaktorů. Lidé skutečně chtějí řešení změny klimatu. V jaderné elektrárně není žádný komín, říká. Chtějí ale slyšet o nějakém řešení pro odpad. Pokud se chystáme nasadit více jaderné energie, tato otázka odpadu je velkou otázkou, kterou je třeba zodpovědět ke spokojenosti lidí.

Budoucnost jaderného odpadu trvá tisíce let, ale elektrárny jsou právě nyní vyřazovány z provozu. Dokud nebude možné rozhodnout o místě posledního odpočinku, jsou dočasná úložiště – jako je zařízení Holtec nebo navrhované vrty společnosti Deep Isolation – přitažlivými možnostmi pro uchování odpadu. Alternativou je umístění nad zemí, kde by nehoda mohla mít mnohem bezprostřednější následky.

Přesto Dan Hirsch tvrdí, že hlavolam je základní etická otázka. Není vhodné házet odpad na menšinovou komunitu v Texasu nebo Novém Mexiku, říká. A co víc, přesun odpadu po železnici do Permu může vyžadovat přepravu přes národ Navajo, který to zakázal v zákoně o přepravě radioaktivních materiálů z roku 2012.

Tato generace postavila jaderné elektrárny, říká Tom Isaacs. Nesmírně jsme těžili z elektřiny bez emisí uhlíku. Máme odpovědnost za vyřešení problému. To vyžaduje úložiště.

skrýt