Är det slutförvar av använt kärnbränsle som är problemet?

ESSÄ | I Sverige genereras per år cirka 125 ton farligt använt kärnbränsle. Centralt på mellanlagret Clab i Oskarshamn finns det nu  ̴ 8000 ton lagrat och utöver det, lokalt, på kärnkraftverken, cirka 1050 ton uran: färskt bränsle, i reaktorhärden, och använt bränsle. Både bränslet i reaktorn och använt bränsle producerar värme, som kräver kontinuerlig kylning och tillsyn. De små modulära reaktorerna producerar ännu mera avfall per energienhet än de konventionella.

Den 24:e oktober 2024 beviljade mark- och miljödomstolen vid Nacka tingsrätt tillstånd för SKB att bygga slutförvaret för använt kärnbränsle i Forsmark. Innan det kan slutförvaras måste det skyddas och hållas kontinuerligt kylt i minst 30 år, till aktiviteten har minskat till 0,01 procent av rest-effekten. Kvar finns då förutom många radioaktiva klyvningsprodukter flera tungmetaller som plutonium (varav  ̴60 ton Pu-239, halveringstid, t½, 2400 år).

Än så länge finns ingenstans i världen påbörjat slutförvaring, som ska kunna skydda allt liv i minst 100 000 år för radiotoxiciteten som finns kvar i använt kärnbränsle. För 100 000 år sedan, dvs  ̴ 4000 generationer, hade homo sapiens inte ens lämnat Afrika och kvar härjade den senaste istidens kyla fortfarande. De äldsta grottmålningar är bara 50 000 år gamla. Under de endast 60-70 år vi nu haft kärnkraftverk är det naivt att tro att vi har kunnat förutse allt som kan hända! Kärnkraft är omringat av säkerhetsåtgärder och -rutiner och även om ledorden är enkelhet och robusthet samt barriärer är det tekniska lösningar som sällan är testade i full skala.

Förutom använt kärnbränsle finns nu många radioaktiva ämnen, produkter från kärnvapen och från kärnenergi som aldrig tidigare har funnits. Det kräver ett ordnat samhälle som kan ta hand om det. Förutom akuta dödliga effekter av höga doser leder radioaktiv strålning till celldöd och mutationer, ökad förekomst av cancer och skador på arvsmassa och medfödda missbildningar. Inom sjukvården används strålning för att selektivt ta död på cancerceller. Men, sprids dessa ämnen okontrollerat, antingen genom olyckor eller krig, blir det stora hälsorisker och jordbruksmark kan bli otjänlig för flera generationer.

Nytt kärnbränsle i reaktorn består av anrikat urandioxid med 3-5 procent uran-235, som avger relativt ofarlig alfa-strålning, som kan avskärmas med tunt papper. Vid drift ökar gradvis radioaktiviteten i reaktorhärden, bränslet får en annan sammansättning och blir mindre termiskt användbart när halten uran-235 har minskats till  ̴ 1 procent. Varje år förnyas därför en del av uranet. Efter en vecka i den avstängda reaktorn är rest-effekten  ̴ 5 procent, men avger mycket strålning och mycket energi. Sedan flyttas patronen under vatten till en lagringsvattenbassäng på reaktorsiten där det kontinuerligt kyls och förvaras under minst 1 år.: vattnet både skärmar av strålningen och kyler bort energin.

Därefter transporteras bränslepatronerna per båt till ett centralt mellanlager, Clab, intill Oskarshamns kärnkraftverk. Där lagras dem i bergrum 30 m under marken i 10 m djupa stålklädda vattenbassänger i armerad betong, nedsänkta i cirkulerande vatten (31 kton vatten/dygn). Vattnet ingår i en kylkedja av 3 helt separerade system med mellanliggande värmeväxlare, det första havsvatten. Kyleffekten är 12 MW (en årsförbrukning av  ̴ 10 000 moderna villor). Allt är beroende på att pumparna, totaleffekt 1,5 MW, jobbar på. Efter 10 år har avfallet fortfarande ca 1 kW/ton och strålning högre än 100 Sievert/timme. En dödlig helkroppsdos är 5 Sievert! Kylningen av det använda bränslet måste vara kontinuerlig för att förhindra härdsmälta; den får aldrig någonsin upphöra. Dessutom måste alla transporter skötas problemfritt.

Merparten av värmen från en kärnreaktor genereras genom fission, det vill säga klyvning av uran-235 i olika instabila klyvningsprodukter: kortlivade som iod-137 (beta strålning) och medium långlivade, som cesium-137 (beta och gamma strålning) och strontium-90 (beta strålning). Sönderfallsprocessen genererar mycket värme och kan inte kontrolleras, inte stoppas och värmen fortsätter att utvecklas även efter att en reaktor har stängts ned. Färskt använt kärnbränsle från 1 ton 3,5 procent anrikat uran innehåller bland annat 10 kg plutonium och  ̴ 34 kg klyvningsprodukter och avger dödlig gammastrålning på mer än 1 miljoner miljarder Bq/ton.

Efter flera olyckor och nästan-olyckor, runtom i världen, har säkerhetskraven för kärnreaktorer blivit betydligt  bättre. I Sverige installerades haverifilter vid samtliga kärnkraftverk 1986. De skall göra att utsläpp vid olyckor begränsas till 0,1 procent av härdinnehållet av cesium och andra ämnen som har ”betydelse ur markanvändnings-synpunkt”. Stoppar pumparna och vattnet i lagringsbassängen börjar koka bort finns risk för härdsmälta och (alla) toxiska radioaktiva produkter kan spridas i atmosfären. Det antas att haverifiltret då kan stoppa utsläppen av gaser och jod och cesium från en havererat kärnreaktor. Men, lagringsbassängerna på reaktorsiten, eller på Clab, där allt använt kärnbränsle finns, är inte utrustade med filter.

Direkt efter en olycka som leder till utsläpp är iod-137 (t½ 8 dagar) akut farlig och ger sköldkörtelcancer. Cesium har låg kokpunkt, är vattenlöslig och kemiskt likt kalium och är radiotoxiskt för kroppens alla celler efter intag och kan ge cancer i flera organ, men bioackumuleras inte. Just cesium-137 (t½ 30 år, biologisk t½ på 1-3 månader) är lömsk på grund av dess energirika gamma strålning som är svår avskärma. Även strontium (t½ ca 30 år, biologisk t½ 1 månad) är farlig därför att det liknar kalcium och kan efter intag ansamlas i skelett och tänder och orsakar cancer i vävnad omkring dessa och i benmärgen.

I krigstid är mellanlagringsplatserna strategiskt mycket sårbara och utgör ruggiga militära måltavlor. En kollaps av elsystemet, som driver pumparna kan utlösas av olika händelser, inklusive brand, solstormar, fysiska och cyberattacker. Många åtgärder hjälper inte när även reservdieselgeneratorerna slås ut. I katastrofläge kan det primärt leda till utsläpp av enorma mängder cesium-137 och andra isotoper.

Kärnkraft och dess ofrånkomliga produktion av livsfarligt avfall är inte förenlig med krigsföring och terrorism. De (mellan)lager, där det samlas (färskt) avfall, utgör en stor säkerhetsrisk och kan användas för utpressning och hackerförsök. Det finns en uppfattning att alla kärnkraftsanläggningar skulle vara helt isolerade från det offentliga internet.

Även om man lägger ned kärnkraft finns använt kärnbränsle kvar på Clab i minst 30 år och samhället måste skyddas för riskerna innan slutförvaring är möjlig. Räcker beredskapen om det värsta händer?

***
Johanna Deinum, docent biofysikalisk kemi