Vill du ha ett snabbt svar - sök i databasen:

| Senaste Veckans fråga | Alla Veckans frågor | ämnen |

« Föregående fråga | Nästa fråga »

Berätta om transmutation av kärnavfall!

Gymnasium: Energi, Materiens innersta-Atomer-Kärnor - fission, kärnenergi, kärnkraftsavfall, transmutation av kärnavfall [1351]
Fråga:
Jag läser om kärnkraft, och jag tycker att
transmutation av radioaktivt avfall verkar vara något bra. Vad är problemen? Varför kan man inte omvandla det instabila uranet till tex. bly och få ut energi?
Var kan jag läsa mer om forskning på transmutationer? /Nanna
/Nanna  T,  Umeå 1998-05-01
Svar:
Detta är ett ganska tekniskt ämne, men vi skall försöka förklara det så enkelt som möjligt.



För att förstå bakgrunden till transmutation är det nyttigt att titta på de problem som finns med kärnenergin som vi utnyttjar den nu:


  • Den ger upphov till långlivat radioaktivt avfall som är
    besvärligt att bli av med på ett säkert sätt.


  • Kärnkraftreaktorer kan haverera och ge upphov till
    allvarliga skadeverkningar. Orsaken till detta är att man
    måste samla mycket (många ton) klyvbart uran i en liten volym för att
    kedjereaktionen skall kunna underhållas. Detta ger upphov till
    två problem:

    1. Reaktorn kan om man förlorar kontrollen bli "överkritisk"
      (varje generation neutroner från fissionsprocessen producerar
      fler neutroner som ger upphov till fission) och rusa iväg. I
      de flesta reaktorer som finns i dag så upphör denna "rusning"
      dock av sig själv, men reaktorn kan förstöras.
    2. Även om fissionsprocessen upphör (vilket den gör om en
      reaktor havererar), så måste man fortsätta att kyla bränslet
      under flera timmar. Om man inte gör det får man vad man kallar
      en härdsmälta. Har man otur så kan det radioaktiva materialet
      i härden komma ut i omgivningen. Olyckan i Three-Mile-Island
      var en härdsmälta, men den kraftiga inneslutningen, som finns
      i de flesta moderna reaktorer, höll, och ingen radioaktivitet
      kom ut i omgivningen.


Det grundläggande säkerhetsproblemet med våra nuvarande reaktorer är allså att de måste innehålla mycket uran. Om man försökte göra
en mindre reaktor, så skulle alltför många neutroner läcka ut ur
reaktorn, och vi kan inte vidmakthålla kedjereaktionen.



Idén med transmutation är att man tillför extra neutroner
utifrån. Dessa produceras genom att man låter en stråle
med protoner från en partikelaccelerator träffa ett
strålmål och producera neutroner genom s.k.
spallation (sönderdelning - man slår alltså i princip sönder atomkärnorna i sina beståndsdelar neutroner och protoner, se SpallationNuclear_spallation). Reaktorn placeras nära strålmålet, och de extra neutronerna medför att
vi kan underhålla en kedjereaktion med mindre mängd uran
i reaktorn - reaktorn är "underkritisk", vilket innebär
att så snart vi stänger av acceleratorn (det kan vi alltid
göra - det är bara att dra ur "sladden"), så har vi
ett snällt hanterbart system, som inte kan ge upphov till en härdsmälta.



En annan fördel är att vi kan "förbränna" (transmutera) allt
radioaktivt material, och vi kan på så sätt bli av
med avfallet.



En tredje fördel är att vi kan använda thorium som bränsle.
Det finns mycket mer thorium än uran (speciellt eftersom
vanliga reaktorer bara använder mindre är 1% av uranet -
isotopen U-235), varför vi har en i praktiken outtömlig
energikälla som dessutom är säker och inte ger upphov till
radioaktivt avfall.



Figuren nedan visar principen för ett system för transmutation som även producerar elektricitet.



Detta låter nästan för bra för att vara sant! Vi
löser alla problem med den nuvarande kärnkraften och får
en outtömlig energikälla! Det finns emellertid olösta
(med antagligen inte olösliga) problem:

  • Idén är ganska ny, och det krävs ett långt
    och dyrt utvecklingsarbete för att realisera den.
  • Man måste kunna utföra en kemisk separation av
    olika grundämnen i bränslet: de stabila och kortlivade
    ämnena kan slutförvaras, medan långlivade radioaktiva ämnen måste föras tillbaka till transmutationsreaktorn.
  • Bara ett till synes enkelt problem som att göra
    ett strålmål som tål en mycket intensiv bestrålning
    med protoner är inget trivialt. Man arbetar nu
    med ganska komplicerade system med en blandning av
    bly/vismut i flytande form.
  • I Sverige har vi ytterligare ett problem:
    utveckling av ett transmutationssystem är olagligt
    enligt den beryktade "tankeförbudsparagrafen":
    Paragraf sex i lagen om kärnteknisk verksamhet lyder: Ingen får utarbeta konstruktionsritningar, beräkna kostnader, beställa utrustning eller vidta andra sådana förberedande åtgärder i syfte att inom landet uppföra en kärnreaktor.
    Gemenligen kallad "Lex Birgitta Dahl" - oåterkallerlig.
    Riksdagen måste ändra denna lag innan verkligt
    utvecklingsarbete kan komma igång i Sverige. (Tillägg: Lagen är numera avskaffad)

Numera bedrivs forskning om transmutation i ganska stora projekt i flera länder. Än så
länge får man nog betrakta dessa som "förstudier".


Ämnet är relativt nytt och det mesta som finns skrivet
är på engelska och ganska tekniskt. Länken, som
uppdateras kontinuerligt, ger en lista på de websites
vi hittat.
/Peter Ekström 2002-10-10



« Föregående fråga | Nästa fråga »

| Senaste Veckans fråga | Alla Veckans frågor | ämnen |

** Frågelådan är stängd för nya frågor tills vidare **
Länkar till externa sidor kan inte garanteras bibehålla informationen som fanns vid tillfället när frågan besvarades.

Creative Commons License

Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons: Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar