211service.com
Het vinden van huizen voor het afval dat (waarschijnlijk) de mensheid zal overleven
Spencer Lowell
Op een seizoensgebonden warme dag in augustus langs een ruig stuk van de kust van Zuid-Californië, zetten de werkploegen hun reflecterende vesten en veiligheidshelmen op. Ze leidden een vloot zware voertuigen, bekend als cask handlers, om grote witte betonnen vaten te vervoeren van het ontmantelde San Onofre Nuclear Generating Station, bekend als SONGS. Elk vat, ongeveer 5 meter lang en 50 ton zwaar, was als een stel Russische nestpoppen: binnenin was een roestvrijstalen bus begraven, die op zijn beurt 37 cilinders met splijtstofstaven bevatte.
Sinds 2013, toen regelgevers eindelijk besloten SONGS voorgoed te sluiten, hebben teams van wetenschappers, ingenieurs en beleidsmakers hard gewerkt om ervoor te zorgen dat het veilig kon worden ontmanteld. In totaal werden 123 bussen uit de fabriek gehaald en naar hun nieuwe huis verplaatst. Hun reis was niet lang - alleen naar een ander deel van dezelfde locatie, ongeveer 30 voet verwijderd van de Stille Oceaan en slechts één meter boven de zeespiegel. Nu de verbruikte splijtstof is verwijderd, kan de centrale zelf worden ontmanteld.
Dit verhaal maakte deel uit van ons nummer van november 2020
- Zie de rest van het nummer
- Abonneren
SONGS, ingeklemd in de smalle strook tussen de zee en de snelweg die de stadsuitbreidingen van San Diego en Los Angeles met elkaar verbindt, begon eind jaren zestig en produceerde decennia lang koolstofvrije energie. Maar in 2012 vonden regelgevers uitgebreide problemen met de stoomgenerator, een essentieel onderdeel van een kernreactor die voorkomt dat deze oververhit raakt. Het vervangen van de onderdelen zou niet economisch zijn - een schatting kostte het meer dan $ 800 miljoen. Om nog maar te zwijgen van het feit dat SONGS dan door strenge regelgevende hindernissen zou moeten springen om de activiteiten te hervatten.
Afsluiten was de enige logische beslissing die voor ons lag, zegt Doug Bauder, Chief Nuclear Officer van San Onofre.
De VS hebben al 83.000 ton nucleair afval, genoeg om een voetbalveld van ongeveer twaalf meter diep te vullen - en de restanten zullen zich blijven opstapelen.
Die keuze loste het ene probleem op, het andere niet: wat te doen met alle nucleaire brandstof die San Onofre had gebruikt. Het radioactieve afval zou het menselijk ras kunnen overleven, met verbruikte splijtstofcomponenten zoals plutonium-239, met een halfwaardetijd van 24.000 jaar, en jodium-129, met een halfwaardetijd van 15,7 miljoen jaar. Maar voor nu is er geen plaats om het permanent op te slaan.
Dus houdt SONGS de staven verbruikte splijtstof in opslaggaten begraven langs de seismisch actieve kustlijn van Californië. Ze zijn eenden voor de volgende grote aardbeving, die waarschijnlijk binnen de volgende eeuw zal toeslaan. Als het kernafval op de een of andere manier naar buiten zou komen, zouden de resultaten verwoestend zijn. Zelfs zonder een aardbeving zijn de gewelven gemakkelijk te overstromen, zegt Dan Hirsch, de gepensioneerde directeur van het programma voor milieu- en nucleair beleid aan de Universiteit van Californië, Santa Cruz, en grondwater kan erin opstijgen.
Het plan is om de brandstof uiteindelijk naar San Onofre te transporteren, maar waarheen? De VS heeft al 83.000 ton nucleair afval, genoeg om een voetbalveld van ongeveer twaalf meter diep te vullen - en met twee dozijn centrales die momenteel worden ontmanteld, zullen de overblijfselen zich blijven opstapelen.
In 1982 nam het Amerikaanse Congres de Nuclear Waste Policy Act aan, die het Amerikaanse ministerie van Energie verplicht om een geologische opslagplaats voor de verbruikte splijtstof te vinden en daarheen te brengen. Sinds 1987 heeft de Amerikaanse regering haar aandacht gericht op het ontwikkelen van een ondergrondse opslagplaats op de Yucca-berg in Nevada. De site is echter een politieke hete aardappel geweest, met steun ervoor als reactie op de lokale oppositie en het staats- en federaal leiderschap. Als gevolg hiervan is de regering tot nu toe niet in staat geweest haar wettelijke plicht na te komen om een langdurig onderkomen te vinden voor het radioactieve afval van Amerika.
Dit is een situatie waarin een politieke oplossing nodig is om een technisch probleem op te lossen, zegt Bauder.
In de buurt van de staatsgrens op Highway 176, die Zuidoost-New Mexico en West-Texas doorsnijdt, luidt een wit bord dat bezoekers aan Lea County, New Mexico introduceert: Welkom bij de EnergyPlex. Het ligt aan de rand van het Perm-bekken, een groot sedimentair gebied rijk aan olie, aardgas en kalium dat een hoek van de twee staten overspant.
Sinds de jaren negentig heeft het een reputatie opgebouwd als een plaats om nucleair materiaal op te slaan - niet het hoogwaardige afval dat zogenaamd op weg is naar de Yucca-berg, zoals de verbruikte splijtstofstaven van San Onofre, maar de meer gewone, alledaagse restanten van de industrie, zoals handschoenen , helmen en grond die besmet is met radioactief materiaal. Hiervoor heeft de DOE de Waste Isolation Pilot Plant of WIPP opgezet, ongeveer 30 mijl buiten Carlsbad, New Mexico. Het werd in 1979 goedgekeurd, maar ontving zijn eerste zending pas in 1999. Sindsdien is laagactief afval van bijna twee dozijn kernreactoren in heel Amerika met vrachtwagens naar binnen gereden en meer dan 2.000 voet onder het oppervlak begraven. Waste Control Specialists (WCS), een vergelijkbare faciliteit, werd rond dezelfde tijd gebouwd net over de staatsgrens in Andrews, Texas.
De geologie van het Perm is ideaal om kernafval voor de lange termijn te begraven. Om te beginnen wordt de WIPP-locatie natuurlijk beschermd door een dikke laag zout eromheen. Gedurende lange tijd zal het zout stromen en het radioactieve materiaal zal effectief in dat zout worden begraven, legt Lewis Land uit, een hydrogeoloog bij het National Cave and Karst Research Institute in Carlsbad. De meeste geowetenschappers, zegt hij, geloven dat het zout ondoordringbaar is, wat betekent dat er geen kans is voor het afval om in de omgeving te ontsnappen, zelfs als een van de vaten met het materiaal zou lekken. Ondertussen wordt het afval in de WCS-faciliteit bedekt met een 12 meter dikke laag ondoordringbare rode klei - die dezelfde functie heeft als het zout bij WIPP - zodra de opslaglocaties zijn gevuld.
SPENCER LOWELLWIPP is al meer dan twee decennia actief met slechts één enkel incident. In 2012 barstte een drumstel. Het bleek niet alleen weggegooid radioactief materiaal te bevatten, maar ook organische kattenbakvulling op basis van klei. Anorganische kattenbakvulling wordt al lang gebruikt als chemische stabilisator voor nucleair afval, maar het organische materiaal reageerde met radioactieve nitraatzouten, waardoor warmte vrijkwam en druk werd opgebouwd totdat uiteindelijk de trommel brak, waardoor de straling door de ondergrondse faciliteit werd verspreid. Het dichte zout bevatte de straling, maar het was een dure vergissing.
In 2008 zag John Heaton, de toenmalige staatsvertegenwoordiger van Carlsbad, dat Yucca Mountain moeite had om door het politieke proces te komen. Hij begon met anderen te praten over de mogelijkheid om hoogradioactief afval tijdelijk op te slaan op een locatie op ongeveer een half uur van Carlsbad. De Eddy-Lea Energy Alliance (ELEA) - een groep lokale functionarissen in twee provincies die verantwoordelijk waren voor economische ontwikkeling - kocht een stuk grond van 1000 hectare langs de snelweg. Holtec, een energiebedrijf met hoofdkantoor in New Jersey, toonde al snel interesse om dat land te ontwikkelen als opslagfaciliteit voor hoogactief afval.
We waren enthousiast dat iemand geïnteresseerd was en dachten dat het een levensvatbaar onderdeel was van hun eigen bedrijfsplan, zegt Heaton, die nu de energieontwikkelingscoördinator van de stad is.
Verwant verhaal
Hoe hebzucht en corruptie de nucleaire industrie in Zuid-Korea opblies Seoul had een oplossing voor de energieproblemen van de wereld. Toen ging alles mis.
In de nieuwe Holtec-faciliteit zou verbruikte splijtstof uit het hele land worden aangevoerd en in tussentijdse opslag worden opgeslagen. Het voorstel voor de Holtec-site werd in 2017 ingediend en wordt nog steeds beoordeeld door de Nuclear Regulatory Commission. Holtec en ELEA zouden in 2021 moeten horen of de bouw kan beginnen. Als alles goed gaat, zou 2023 het snelst afval kunnen ontvangen, zegt Heaton. Het afval zou worden opgeslagen in jerrycans, wat het gemakkelijk zou maken om het terug te vinden en te verplaatsen zodra er uiteindelijk een definitieve opslagplaats is gekozen.
Maar de nucleaire faciliteit zal niet alleen voor opslag zorgen; het kan ook stabiel werk opleveren. De olie- en gasindustrie is in Carlsbad de afgelopen drie of vier jaar geëxplodeerd, waardoor de bevolking bijna is verdubbeld. De snelle groei heeft de middelen in de slaperige, landelijke stad onder druk gezet en er zijn camperkampen – die de lokale bevolking mensenkampen noemt – opgezet voor oliearbeiders en hun gezinnen. Maar deze energie-industrieën zijn bijzonder gevoelig voor cycli van hoogconjunctuur: vandaag is er een vertraging veroorzaakt door covid-19, aangezien lockdowns de hoeveelheid olie die nodig is voor transport verminderden. Heaton zegt dat nucleaire opslag meer dan 200 banen zou kunnen opleveren die op zeer lange termijn stabiel en veilig zouden zijn.
Ondanks de economische voordelen hebben sommige wetgevers van de staat New Mexico geprobeerd de opslagfaciliteit te blokkeren, uit bezorgdheid dat dit de openbare veiligheid en andere industrieën in gevaar zou brengen. Ook de lokale bevolking maakt zich begrijpelijkerwijs zorgen.
Er zijn de onbekenden van nucleair, zegt Nick King, een inwoner van Carlsbad en de predikant van de Carlsbad Mennonite Church. We spelen met dingen die we niet begrijpen.
Verdedigers zeggen dat de Holtec-faciliteit geen permanente opslagplaats zal zijn, maar slechts een rustplaats totdat Yucca Mountain of de vervanging ervan in gebruik is. Maar het geschil over Yucca heeft al een generatie geduurd, en boeren die weerstand hebben geboden aan de verdrijving door de olie- en gashausse, maken zich zorgen over hoe lang het afval daar zal blijven liggen. Ik zou graag willen weten hoe lang 'tijdelijk' betekent, zegt Teresa Ogden, een boer van de derde generatie die in Loving woont, een stad net ten zuiden van Carlsbad. We kennen de langetermijneffecten niet. Ik heb het gevoel dat we hier proefkonijnen zijn.
Grondcontrole: SONGS houdt zijn afval ter plaatse begraven, wat betekent dat het potentieel kwetsbaar is voor de volgende grote aardbeving.
ZUID-CALIFORNI EDISONHet zijn niet alleen de lokale bevolking. Tom Isaacs, een adviseur van de nucleaire industrie die San Onofre helpt bij het uitzoeken wat te doen met zijn kernafval, vreest dat de tijdelijke locaties effectief permanent zullen worden - dat mensen het momentum zouden opgeven dat nodig is om de definitieve repository en de opslagplaats zal er voor altijd zijn.
Mensen zijn ook getekend door de eigen geschiedenis van New Mexico met de nucleaire industrie. De staat was de thuisbasis van de test van de eerste atoombom in 1945, waarvan wordt gedacht dat deze veel kankers en andere gezondheidsproblemen heeft veroorzaakt in het stroomgebied dat zich benedenwinds van de testlocatie bevond.
New Mexico heeft zijn contributie betaald, zegt Gene Harbaugh, die de afgelopen 30 jaar in Carlsbad heeft gewoond. We zijn niets verschuldigd aan de nucleaire industrie.
Wat als we geen nieuwe repositories hoefden te maken? Wat als, in plaats daarvan, locaties die al zijn aangewezen voor nucleair materiaal het veiliger zouden kunnen opslaan? Dat was een van de vragen waar milieuactiviste Elizabeth Muller in 2015 over begon na te denken. Maar toen ze experts vroeg wat er met kernafval gedaan kon worden, kreeg ze meteen een duwtje in de rug: mensen in het bedrijf zeiden: 'Er is geen honger naar nieuwe ideeën op het gebied van kernafval . Er gebeurt nooit iets in deze industrie.' Maar, voegt ze eraan toe, alleen omdat er nooit iets is gebeurd met nucleair afval, wil nog niet zeggen dat je het moet afdoen als 'Er gaat nooit iets gebeuren.'
Als relatieve nieuwkomers in het veld hoorden Muller en haar vader - de natuurkundige en hervormde klimaatscepticus Richard A. Muller - beleidsadviseurs en ingenieurs praten over hoe boorgaten, diep in de aarde geboord door de olie- en gasindustrie, ook konden worden gebruikt voor opslag. In 2016 richtten de Mullers Deep Isolation op, een privébedrijf gevestigd in Berkeley, Californië, om te onderzoeken hoe ze voor nucleair materiaal kunnen worden gebruikt.
De topprioriteit van het bedrijf is om het afval onder de grond te krijgen; ongelukken boven de grond kunnen een ramp betekenen. Maar de Mullers realiseerden zich dat een omstreden kwestie die Yucca Mountain en WIPP teisterde, het transport van nucleair afval over staatsgrenzen was.
Mensen willen niet dat nucleair afval door hun achtertuin komt, legt Elizabeth Muller uit. Deep Isolation is van plan om dat volledig te omzeilen door afval te begraven waar het is, of dat nu rond een bestaande elektriciteitscentrale is of in de buurt van een andere faciliteit van het Department of Energy. (Voor langdurige begrafenis in een niet-aangewezen faciliteit is toestemming van de gemeenschap vereist.)
Mensen willen echt een oplossing voor klimaatverandering. Er is geen schoorsteen bij een kerncentrale, maar... als we meer kernenergie gaan inzetten, is deze afvalvraag een grote.
Hun methode omvat het boren van gaten met een diameter van 18 inch en tussen 1.000 en 3.000 meter diep, en vervolgens zijwaarts boren om een plaats te creëren om speciaal ontworpen, corrosiebestendige cilinders te begraven waarin verbruikte splijtstofassemblages worden opgeslagen. Elke bus is iets groter dan een kernbrandstofstaaf - meer als een handschoen rond de verbruikte splijtstof dan de enorme vaten in San Onofre - en ze worden in een ketting van twee of drie door het gat geschoven.
Een voordeel van deze methode, zegt Muller, is dat dezelfde techniek kan dienen voor zowel tijdelijke als permanente opslag. In januari 2019 bewees Deep Isolation dat canisters niet alleen ondergronds kunnen worden gestuurd, maar ook kunnen worden opgehaald, mocht de DOE er later in slagen om ergens anders een permanente opslagplaats te creëren en materiaal daarheen willen overbrengen.
Hun methode zal echter niet overal werken. SONGS bevindt zich bijvoorbeeld op land dat uiteindelijk moet worden teruggegeven aan de eigenaar, de Amerikaanse marine.
Ondanks het proof-of-principle-experiment van het bedrijf, zijn anderen sceptisch dat de methode van Deep Isolation noodzakelijkerwijs veilig zal zijn.
Lindsay Krall, een geochemicus die onderzoek doet naar het begraven van nucleair afval aan de Stanford University, maakt zich zorgen dat de bussen van het bedrijf niet diep genoeg zouden worden begraven om te voorkomen dat afval in de biosfeer lekt. Bovendien kunnen in de smalle boorgaten alleen dunne jerrycans worden geplaatst, wat mogelijk onvoldoende is voor de veiligheid op de lange termijn.
Er is geen reden om te verwachten dat het storten van verbruikte splijtstof in boorgaten kostenbesparingen oplevert, zegt Krall. Integendeel, [het] vertegenwoordigt een technologisch risico, met een aanzienlijke kans op mislukking die zou leiden tot hogere verwijderingskosten en verminderde openbare veiligheid.
Maar John Grimsich, directeur toegepaste wetenschap bij Deep Isolation, zegt dat de begraafplaatsen die ze kiezen de ideale geologie zullen hebben voor langdurige opslag, ver weg van bronnen van grondwater. De hoogste stralingsdoses die Muller en haar collega's op de ideale locaties hebben berekend, zijn een factor 10.000 lager dan de gemiddelde blootstelling die een persoon jaarlijks ontvangt aan de achtergrondstraling van de planeet.
Gezien de hoeveelheid afval die er al is, denken sommigen dat het verantwoordelijker zou zijn om er simpelweg minder van te maken. Maar kan dat worden gedaan zonder kernenergie op te geven, een van de beste koolstofvrije opties voor het opwekken van energie?
Een mogelijkheid is om het afval te hergebruiken. In Frankrijk wordt kernafval sinds het begin van de industrie in de jaren veertig opgewerkt. Sinds 1976 heeft de kernenergie- en hernieuwbare energiegroep Orano meer dan 36.000 ton gebruikte brandstof verwerkt, die verantwoordelijk is voor het opwekken van 10% van de Franse nucleaire elektriciteit. De fabriek van Orano recyclet ongeveer 1.100 ton per jaar.
Zout van de aarde: mannen werken aan het afdichten van een zouttunnel in de Carlsbad Waste Isolation Pilot Plant.
BRIAN VANDER BRUG/LOS ANGELES TIMES VIA GETTYHet proces van het recyclen van kernbrandstof duurt jaren. Gebruikte splijtstofstaven worden uit kernreactoren gehaald en in een opslagbassin geplaatst om twee jaar af te koelen. Wanneer ze een temperatuur van ongeveer 570 °F bereiken, worden de brandstofstaven in stalen jerrycans verpakt en naar de fabriek in Orano gebracht in het meest noordwestelijke punt van Frankrijk, in de stad La Hague. Nadat de staven zijn afgekoeld tot onder 80 ° F, worden ze in kleinere stukjes gesneden voordat ze in salpeterzuur worden geplaatst en worden opgelost. Vervolgens wordt het recyclebare materiaal - een mengsel van uranium en plutonium - in de verbruikte splijtstof gescheiden van andere splijtingsproducten en gezuiverd. Ten slotte wordt het opnieuw gemengd om nieuwe brandstof te produceren.
De VS hebben hun eigen goedgekeurde technologie voor opwerking ontwikkeld, maar in 2007 heeft de Nuclear Regulatory Commission bepaald dat het te duur zou zijn om het na te streven zonder een investering van de DOE - wat niet is gebeurd.
Verwant verhaal
De nieuwe, veiligere kernreactoren die de klimaatverandering kunnen helpen stoppen Van natriumgekoelde splijting tot geavanceerde fusie, een nieuwe generatie projecten hoopt het vertrouwen in kernenergie weer op te rakelen.
In plaats daarvan is er een groeiende belangstelling voor de ontwikkeling van nieuwe soorten kernreactoren die minder afval produceren.
De meeste huidige fabrieken gebruiken reactoren van generatie II of III, die water gebruiken om de brandstof af te koelen zodra de atomen zijn gesplitst. Generatie IV-reactoren gebruiken zwaardere koelmiddelen zoals natrium of gesmolten zout, wat technisch uitdagend is, maar hogere niveaus van stroomopwekking kan produceren met een lager risico op kernsmelting. Een van de bedrijven die natriumgekoelde systemen bouwt, Terrapower, maakt reactoren die ook op verbruikt of verarmd uranium kunnen draaien.
Het opwerken van het uranium kan het afval aanzienlijk verminderen, zegt Chris Levesque, CEO van Terrapower. Maar het houdt niet op dat er helemaal geen afval wordt geproduceerd. Levesque en anderen vrezen dat kernafval kan worden onderschept en gebruikt om te helpen bij de verspreiding en ontwikkeling van kernwapens.
In Levesque's lange carrière in de nucleaire industrie was het omgaan met afval net zo belangrijk om mensen ertoe te brengen kernenergie te accepteren als de veiligheid van de reactoren zelf. Mensen willen echt een oplossing voor klimaatverandering. In een kerncentrale is geen schoorsteen, zegt hij. Maar ze willen horen over een oplossing voor afval. Als we meer kernenergie gaan inzetten, is deze afvalvraag een grote vraag om naar tevredenheid te beantwoorden.
De toekomst van nucleair afval omspant duizenden jaren, maar centrales worden nu ontmanteld. Totdat een definitieve rustplaats kan worden bepaald, zijn tijdelijke opslagplaatsen, zoals de Holtec-faciliteit of de voorgestelde boorgaten van Deep Isolation, aantrekkelijke opties om het afval op te ruimen. Het alternatief is om hem bovengronds te laten zitten, waar een ongeval veel directere gevolgen kan hebben.
Toch stelt Dan Hirsch dat het raadsel een fundamentele ethische kwestie is. Het is niet gepast om het afval te dumpen bij een minderheidsgemeenschap in Texas of New Mexico, zegt hij. Bovendien kan het vervoer van afval per spoor naar het Perm mogelijk vervoer door de Navajo Nation vereisen, die dat verbood in de Radioactive Materials Transportation Act van 2012.
Deze generatie bouwde kerncentrales, zegt Tom Isaacs. We hebben enorm geprofiteerd van elektriciteit zonder CO2-uitstoot. Wij hebben de verantwoordelijkheid om het probleem op te lossen. Dat vergt een opslagplaats.