Radioaktivt avfall fra kjernekraft:
Hva skjer med avfallet?
Radioaktivt avfall er en av de vanligste innvendingene mot kjernekraft.
Noe av avfallet kan være radioaktivt i svært lang tid, og det må håndteres på en annen måte enn vanlig industriavfall. I dagligtale brukes også ordet «atomavfall», men radioaktivt avfall er det mer presise begrepet.
Hvor mye avfall produserer egentlig et kjernekraftverk? Hva skjer med det etter at det tas ut av reaktoren? Og hvordan kan det lagres, transporteres og til slutt deponeres på en måte som ikke er avhengig av kontinuerlig oppfølging i generasjon etter generasjon?
Faglig kvalitetssikring
Håvard Kristiansen er kjernekjemiker og direktør for konsesjon og atomsikkerhet i Norsk Kjernekraft. Han har tidligere arbeidet i Norsk Nukleær Dekommisjonering med blant annet løsninger for håndtering av radioaktivt avfall.
Medforfatter Sunniva Rose er direktør for kjernefysikk og nukleærteknologi i Norsk Kjernekraft. Hun har doktorgrad i kjerne- og energifysikk og arbeider blant annet med reaktorfysikk, brensel og faglig kvalitetssikring.
Kilde: Norsk Kjernekraft – Om oss
Del 1:
Hva er radioaktivt avfall?
Radioaktivt avfall er avfall som inneholder radioaktive stoffer i slike mengder eller konsentrasjoner at det må håndteres etter egne regler.
En enkel og pedagogisk inndeling er:
Lavaktivt avfall:
for eksempel arbeidstøy, hansker, filtre, verktøy og annet materiale som er blitt forurenset med små mengder radioaktive stoffer.
Mellomaktivt avfall:
mer radioaktivt materiale som krever mer skjerming, for eksempel enkelte filtre, komponenter og materialer fra en reaktor.
Høyaktivt avfall:
avfall som inneholder så mye radioaktivitet at det produserer varme. Brukt kjernebrensel er det viktigste eksemplet.
Hva er becquerel?
Becquerel (Bq) er måleenheten for radioaktivitet. 1 becquerel betyr at én atomkjerne henfaller per sekund.
Becquerel forteller hvor høy aktiviteten i et materiale er. Det forteller ikke alene hvor stor stråledose et menneske får. Stråledose måles blant annet i sievert.
Det er nyttig å skille mellom tre ting:
Volum:
hvor mye plass avfallet tar.
Radioaktivitet:
hvor mye stråling som sendes ut per tidsenhet, knyttet til hvor mange atomkjerner som henfaller.
Halveringstid:
hvor lang tid det tar før aktiviteten fra en bestemt radioaktiv isotop er halvert.
Disse tre er ikke det samme. Et lite volum kan inneholde mye radioaktivitet. Kort halveringstid betyr at radioaktive atomkjerner henfaller raskere, mens lang halveringstid betyr at de henfaller saktere. Lang halveringstid betyr derfor ikke automatisk høy aktivitet, men langlivede stoffer kan være viktige i vurderingen av langtidslagring og deponering nettopp fordi de blir værende lenge.
Del 2:
Hvor mye radioaktivt avfall produserer kjernekraftverk?
Her er det viktig å skille mellom hvor mye avfall det er, og hvor radioaktivt det er. Et kjernekraftverk produserer flere typer radioaktivt avfall. Det meste har lavere aktivitet. Det brukte kjernebrenselet er svært radioaktivt, men mengden er liten sammenlignet med energimengden som er produsert.
effekt
strøm per år
husholdninger
brukt brensel per år
Et kjernekraftverk på 300 MW – omtrent størrelsesorden for én SMR – kan produsere rundt 2,5 TWh strøm i året ved høy oppetid. Det tilsvarer omtrent årsforbruket til 160 000 norske husholdninger, basert på SSBs gjennomsnittstall for strømforbruk per husholdning. Et slikt anlegg vil typisk produsere rundt 6–8 tonn brukt kjernebrensel i året.
Tonn kan høres mye ut, men kjernebrensel er svært tungt og kompakt. Med om lag fire brenselselementer per tonn tilsvarer 6–8 tonn rundt 24–32 brenselselementer. Denne mengden kan normalt fraktes i omtrent 1–2 transportbeholdere. Det gir et mer intuitivt bilde av volumet enn vekten alene.
Illustrasjon av forholdet mellom brukt brensel og årlig strømproduksjon.
Kilde: SSB –gjennomsnittlig strømforbruk i husholdninger
Sammenlignet med andre energikilder
Alle former for energiproduksjon bruker materialer og produserer avfall. Derfor er det mer nyttig å se på både mengde, egenskaper og hvordan avfallet må håndteres enn bare å sammenligne tonn mot tonn.
Energitettheten i uran er svært høy. U.S. Department of Energy bruker som illustrasjon at én liten uranpellet inneholder omtrent like mye tilgjengelig energi som ett tonn kull, rundt 454 liter olje eller om lag 480 m³ naturgass. Dette er en sammenligning av energimengden i brenselet – ikke en komplett sammenligning av livsløp, miljøpåvirkning eller avfallsstrømmer.
Omtrentlige tall.
Omtrentlig sammenligning avenergimengde i ulike brensler.
Kilde: U.S. Department of Energy
Kullaske inneholder naturlig radioaktivitet
Kull inneholder små mengder naturlig forekommende radioaktive stoffer,blant annet uran og thorium. Når kullet brennes, blir mye av mineralmaterialetigjen i asken, og enkelte radionuklider blir derfor mer konsentrert der.
Det betyr ikke at kullaske er det samme som brukt kjernebrensel. Poengeter bare at radioaktivitet også finnes naturlig i andre materialstrømmer enn demvi forbinder med kjernekraft.
Kilde: U.S. EPA – Coal Combustion Residuals
Del 3:
Hvordan håndterer vi avfallet?
I regelverket brukes «håndtering» som et samlebegrep for det vi gjør med radioaktivt avfall. «Behandling» er mer spesifikt og betyr tiltak som endrer avfallets egenskaper. For eksempel kan enkelte typer lavaktivt avfall brennes eller komprimeres for å redusere volumet før det lagres eller deponeres.
Brukt kjernebrensel håndteres på en annen måte. Før brenselet brukes i reaktoren, er det bare svakt radioaktivt. Under drift spaltes urankjerner og det dannes radioaktive fisjonsprodukter. Noen atomkjerner fanger også opp nøytroner og omdannes til nye radioaktive stoffer. Når brenselet tas ut av reaktoren, produserer det derfor både kraftig stråling og ettervarme.
Først kjøles brenselet i vann
Når brukt brensel tas ut av reaktoren, legges det først i et vannbasseng. Vannet kjøler brenselet og skjermer mot stråling. Utforming og størrelse på bassengene varierer mellom anlegg. De første årene faller både radioaktiviteten og varmeproduksjonen betydelig.
Deretter kan brenselet mellomlagres vått eller tørt
Etter tilstrekkelig kjøling kan brukt brensel flyttes til tørrlagring i robuste beholdere av metall og betong, eller fortsatt mellomlagres i vann. Sverige bruker for eksempel våt mellomlagring i Clab ved Oskarshamn. Et mellomlager er nettopp midlertidig: brenselet oppbevares der frem til det kan flyttes til en permanent deponeringsløsning.
Hva med transport?
Brukt kjernebrensel må kunne fraktes fra kjernekraftverket til mellomlager og senere til deponi. Det skjer i spesialbygde Type B-transportbeholdere som skal skjerme mot stråling og holde materialet innesluttet også under alvorlige ulykker.
Bygget for alvorlige ulykker
Testkravene for Type B-beholdere omfatter blant annet fall fra 9 meter mot et hardt underlag, punktering, minst 30 minutter i 800 °C varme og nedsenking i vann. Testene er utformet for å representere svært krevende ulykkesforløp.
Kilde: IAEA – Safe transport / Type B packages
Del 4:
Hvordan fungerer langtidslagring og permanent deponering?
«Langtidslagring av radioaktivt avfall» brukes ofte som et generelt uttrykk, men når løsningen skal være permanent, er deponering mer presist. Et lager er et sted der avfallet fortsatt skal kunne hentes ut og flyttes. Et deponi er den permanente løsningen.
For brukt kjernebrensel er dype geologiske deponier den løsningen Sverige og Finland har valgt. Målet er å holde radioaktive stoffer adskilt fra mennesker og miljø over svært lange tidsrom uten at sikkerheten er avhengig av kontinuerlig vedlikehold.
Sverige og Finland viser hvordan det kan gjøres
Finland har bygget ut ONKALO ved Olkiluoto og gjør anlegget klart for endelig deponering. I Sverige er arbeidet med deponiet ved Forsmark i gang. Begge land bruker varianter av KBS-3-prinsippet, der flere barrierer virker sammen.
I den svenske løsningen beskrives tre hovedbarrierer rundt brenselet: kobberkapselen med en sterk indre innsats, bentonittleiren rundt kapselen og grunnfjellet. Selve brenselet er i tillegg et hardt keramisk materiale som bidrar til å holde fisjonsprodukter tilbake.
1. Selve brenselet:
en stabil keramisk brenselsmatrise.
2. Innkapslingen:
en kobberkapsel med en sterk innvendig innsats.
3. Bentonittleiren:
sveller når den blir våt og begrenser vannstrøm og transport av radioaktive stoffer.
4. Fjellet:
gir en stabil geologisk barriere og stor avstand til overflaten.
Poenget er at sikkerheten ikke skal stå og falle på én enkelt barriere.
Prinsippskisse av barrierene i et geologisk deponi.
Kilde: SKB – disposal method and barriers
Spørsmål og svar om atomavfall
Hvorfor lagres brukt brensel dypt i fjellet, hvor mye avfall har Norge, og hva skjer hvis noe går galt? Her får du svar på vanlige spørsmål om deponering og sikkerhet.
Dybden handler ikke om at strålingen ellers ville nå opp til overflaten. Hundrevis av meter fjell skjermer svært effektivt. Hovedpoenget er å plassere avfallet i et stabilt miljø der klima, vær, bygging og annen menneskelig aktivitet har liten påvirkning over lang tid. Sverige har valgt grunnfjell; andre land kan velge andre geologiske formasjoner.
Norsk Nukleær Dekommisjonering har i et konseptstudium brukt 28 KBS-3-kapsler som et foreløpig anslag for brukt brensel fra forskningsreaktorene på Kjeller og i Halden. NND understreker samtidig at antallet avhenger av valgt teknisk løsning og må undersøkes nærmere. Til sammenligning er Sveriges deponi ved Forsmark planlagt for mer enn 6 000 kobberkapsler og rundt 12 000 tonn brukt brensel.
Dette viser størrelsesforskjellen mellom Norges eksisterende forskningsreaktoravfall og avfallet fra et større kommersielt kjernekraftprogram. Det betyr derimot ikke at det allerede er avklart at ett fremtidig norsk deponi kan eller bør ta imot både dagens avfall og eventuelt fremtidig avfall fra kommersiell kjernekraft. Det vil avhenge av blant annet avfallsinventar, valgt deponikonsept, geologi, kapasitet, regelverk og konsesjonsprosess.
Sikkerhetsanalysene for et deponi bygger ikke bare på at alle barrierene fungerer perfekt. De undersøker også avvik og ugunstige scenarioer: hva som skjer hvis bentonitt eroderer, en kapsel skades, vann kommer inn eller radioaktive stoffer begynner å bevege seg gjennom fjellet. SKBs SR-Site-analyser for Forsmark er et eksempel på denne typen scenarioanalyse. Hensikten er å beregne mulige doser og risiko også når man legger inn pessimistiske forutsetninger.
Del 5:
Hvem har ansvaret, og hvem betaler?
Hovedprinsippet er at den som produserer avfallet, også skal finansiere håndteringen av det. I Sverige betaler kjernekraftselskapene inn avgifter til Kärnavfallsfonden mens anleggene produserer strøm. Midlene skal dekke blant annet håndtering av brukt brensel, sluttdeponering og avvikling av kjernekraftverk.
Et foreløpig anslag fra Norsk Kjernekraft er at rundt 2,5 øre per produsert kWh kan være tilstrekkelig til å finansiere avfallshåndtering og riving av kjernekraftverk i et fremtidig norsk system. Dette er Norsk Kjernekrafts eget anslag, ikke en fastsatt norsk avgift, og nivået vil avhenge av blant annet hvor mye kjernekraft som bygges og hvor mange kilowattimer kostnadene fordeles på.
Som sammenligningspunkt er de svenske kjernekraftavgiftene for 2026 satt til 3,1 svenske øre/kWh for Forsmark og 5,3 svenske øre/kWh for både Oskarshamn og Ringhals. Avgiftene varierer mellom reaktoreierne og over tid fordi beregningene tar hensyn til forventede kostnader, produksjon og hvor mye som allerede er satt av i fondet.
Norge har allerede radioaktivt avfall
Norge har brukt kjernebrensel og annet radioaktivt avfall fra forskningsreaktorene på Kjeller og i Halden. Permanente løsninger må derfor etableres uavhengig av om Norge senere bygger kjernekraftverk for strømproduksjon.
Kilde: NND – Concept Description for Norwegian National Disposal Facility
Del 6:
Hva er fortsatt omdiskutert og uavklart?
Det finnes gjennomarbeidede tekniske prinsipper for håndtering, mellomlagring, transport og geologisk deponering av radioaktivt avfall. Det betyr ikke at alle norske spørsmål er løst.
Hvor et eventuelt norsk deponi skal ligge.
Hvilket teknisk konsept og hvilken kapasitet som skal velges.
Om eksisterende forskningsreaktoravfall og eventuelt fremtidig kommersielt avfall skal inngå i samme system.
Hvordan konsesjonsprosessen og lokal involvering skal gjennomføres.
Det finnes gjennomarbeidede tekniske prinsipper for håndtering, mellomlagring, transport og geologisk deponering av radioaktivt avfall. Det betyr ikke at alle norske spørsmål er løst.
Vil du vite mer?
Radioaktivt avfall forsvinner ikke når strømmen er produsert. Derfor må vi vite hva avfallet består av, hvor radioaktivt det er, hvordan det skal håndteres og hvem som har ansvaret – også langt frem i tid.
Du kan høre episoden Inn til kjernen: Tema – radioaktivt avfall, der Sunniva Rose og kjernekjemiker Håvard Kristiansen går gjennom hva radioaktivt avfall er, hva vi gjør med brukt kjernebrensel og hvordan et geologisk deponi fungerer.
Se også samtalen med Johan Michelsen om avfall og stråling fra naturlige atomreaktorer.