Τα μεγάλα «ψέματα» για τα πυρηνικά απόβλητα – Η λύση που γνωρίζουμε εδώ και 70 χρόνια αλλά δεν εφαρμόζουμε

Η εικόνα των πυρηνικών αποβλήτων ως ενός πράσινου, φωσφορίζοντος και τοξικού υγρού που βρίσκεται μέσα σε βαρέλια απέχει αρκετά από την πραγματικότητα των σύγχρονων πυρηνικών σταθμών. Το καύσιμο που χρησιμοποιούν οι αντιδραστήρες έχει τη μορφή μικρών, συμπαγών γκρίζων κυλίνδρων ουρανίου και το πραγματικό πρόβλημα αρχίζει αφού περάσουν χρόνια μέσα στον αντιδραστήρα.

σχετικά άρθρα

Γιατί ο σύγχρονος τρόπος ζωής καταστρέφει την όρασή μας και το βιολογικό παράδοξο

Το σχέδιο των Apple και Meta που τελειώνει τις συνδρομές στην τεχνητή νοημοσύνη

Ο παγκόσμιος εφιάλτης του diesel και γιατί οι ελλείψεις απειλούν με νέο κύμα πληθωρισμού

Τότε μετατρέπονται σε εξαιρετικά ραδιενεργό χρησιμοποιημένο καύσιμο, το οποίο μπορεί να παραμείνει επικίνδυνο για χιλιάδες χρόνια.

Το παράδοξο είναι ότι η βασική τεχνική λύση για τη μόνιμη αποθήκευσή του είναι γνωστή εδώ και δεκαετίες: βαθιά γεωλογική ταφή, μέσα σε σταθερούς και κατάλληλα επιλεγμένους βραχώδεις σχηματισμούς.

Ήδη από το 1957, ομάδα επιστημόνων είχε καταλήξει ότι μακροπρόθεσμα η καλύτερη επιλογή ήταν η τοποθέτηση των αποβλήτων βαθιά στο υπέδαφος, ενδεχομένως σε παλαιά αλατωρυχεία ή άλλες κατάλληλες γεωλογικές κοιλότητες.

Σχεδόν επτά δεκαετίες αργότερα, όμως, καμία χώρα δεν έχει ακόμη ολοκληρώσει τη μόνιμη υπόγεια διάθεση χρησιμοποιημένου πυρηνικού καυσίμου.

Και αυτό έχει ιδιαίτερη σημασία καθώς η πυρηνική ενέργεια παράγει σχεδόν το 10% της παγκόσμιας ηλεκτρικής ενέργειας, με περίπου 400 πυρηνικούς σταθμούς. Η ενεργειακή πυκνότητα του καυσίμου είναι τεράστια: ένα μικρό pellet ουρανίου μπορεί να παράγει περίπου όση ενέργεια παράγει ένας τόνος άνθρακα.

Για να κατασκευαστεί το καύσιμο, εμπλουτισμένο ουράνιο συμπιέζεται σε μικρούς κυλίνδρους, οι οποίοι τοποθετούνται ο ένας πάνω στον άλλο μέσα σε μεταλλικές ράβδους. Στον αντιδραστήρα, η σχάση των ατόμων του ουρανίου απελευθερώνει θερμότητα, η οποία μετατρέπει νερό σε ατμό και κινεί μια τουρμπίνα για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.

Οι καινούργιες ράβδοι καυσίμου δεν είναι ιδιαίτερα ραδιενεργές. Μετά όμως από τρία έως πέντε χρόνια λειτουργίας μέσα στον αντιδραστήρα, η κατάσταση αλλάζει δραματικά.

Το χρησιμοποιημένο καύσιμο εκπέμπει ιονίζουσα ακτινοβολία, η οποία σε μεγάλες δόσεις μπορεί να καταστρέψει κύτταρα και DNA και να προκαλέσει καρκίνο. Η προσέγγιση χρησιμοποιημένων ράβδων αμέσως μετά την αφαίρεσή τους από έναν αντιδραστήρα θα μπορούσε να είναι θανατηφόρα.

Αυτό το υλικό ταξινομείται ως πυρηνικό απόβλητο υψηλού επιπέδου. Υπάρχουν επίσης απόβλητα μεσαίου επιπέδου, όπως εξαρτήματα αντιδραστήρων, και χαμηλού επιπέδου, όπως προστατευτικά ρούχα, γάντια και εργαλεία.

Το υψηλού επιπέδου υλικό αποτελεί μόλις περίπου το 5% των αποβλήτων των πυρηνικών σταθμών, αλλά είναι μακράν το δυσκολότερο στη διαχείριση. Συνολικά, όλα τα απόβλητα υψηλού επιπέδου που έχουν παραχθεί θα μπορούσαν να χωρέσουν σε ένα γήπεδο αμερικανικού ποδοσφαίρου σε ύψος περίπου εννέα μέτρων.

Ο όγκος, επομένως, είναι σχετικά περιορισμένος. Το πρόβλημα είναι για πόσο χρόνο πρέπει να παραμείνει απομονωμένο με ασφάλεια.

Οι προσωρινές αποθήκες και η λύση που περιμένει εδώ και δεκαετίες

Σήμερα το χρησιμοποιημένο καύσιμο παραμένει κυρίως σε προσωρινές εγκαταστάσεις.

Όταν αφαιρείται από τον αντιδραστήρα, τοποθετείται αρχικά σε δεξαμενές νερού, όπου περίπου έξι μέτρα νερού καλύπτουν τις ράβδους. Το νερό ψύχει το καύσιμο και αποτελεί εξαιρετικά αποτελεσματική ασπίδα απέναντι στην ακτινοβολία.

Υπό φυσιολογικές συνθήκες, οι εγκαταστάσεις αυτές θεωρούνται ασφαλείς για τους κατοίκους των γύρω περιοχών. Ο κίνδυνος εμφανίζεται εάν συμβεί κάτι ακραίο, όπως μια μεγάλη φυσική καταστροφή, μια τρομοκρατική επίθεση ή μια παρατεταμένη γενικευμένη διακοπή ηλεκτρικού ρεύματος.

Οι δεξαμενές χρειάζονται ενεργή ψύξη. Εάν το νερό χαθεί και οι ράβδοι μείνουν εκτεθειμένες, μπορεί να υπάρξει σοβαρή απελευθέρωση ραδιενέργειας.

Το καύσιμο πρέπει ούτως ή άλλως να παραμείνει στο νερό για περίπου έναν χρόνο πριν μπορέσει να μετακινηθεί. Επειδή όμως δεν υπάρχει μόνιμος προορισμός, συχνά παραμένει εκεί πολύ περισσότερο.

Στις ΗΠΑ, μετά από περίπου πέντε χρόνια, οι ράβδοι μεταφέρονται συνήθως σε ξηρή αποθήκευση: τοποθετούνται μέσα σε χαλύβδινα δοχεία που περιβάλλονται από παχύ σκυρόδεμα. Η θωράκιση είναι τόσο ισχυρή ώστε ένας άνθρωπος μπορεί να σταθεί δίπλα τους με ασφάλεια.

Όμως ούτε αυτά τα δοχεία αποτελούν αιώνια λύση. Μπορεί να αντέξουν 100 ή ακόμη και 200 χρόνια, αλλά κανείς δεν γνωρίζει ακριβώς πότε θα αρχίσουν να διαβρώνονται. Όταν συμβεί αυτό, κάποιος θα πρέπει να μεταφέρει το καύσιμο σε καινούργια δοχεία και κάποιος θα πρέπει να πληρώσει το κόστος.

Η προσωρινή αποθήκευση μεταφέρει επομένως την ευθύνη σε μελλοντικές γενιές και θεσμούς που θα πρέπει να συνεχίσουν να λειτουργούν επί δεκαετίες ή αιώνες.

Η Φουκουσίμα έδειξε πόσο σημαντικός είναι ο παράγοντας μιας απρόβλεπτης καταστροφής. Μετά το τσουνάμι του 2011, τρεις αντιδραστήρες υπέστησαν τήξη όταν χάθηκε η κύρια και η εφεδρική παροχή ηλεκτρικού ρεύματος. Υπήρξε επίσης κίνδυνος για τις δεξαμενές χρησιμοποιημένου καυσίμου, χωρίς τελικά το νερό να υποχωρήσει αρκετά ώστε να αποκαλυφθούν οι ράβδοι.

Η μακροπρόθεσμη απάντηση σε αυτούς τους κινδύνους είναι η βαθιά γεωλογική αποθήκη.

Η χώρα που βρίσκεται πιο κοντά στην εφαρμογή της είναι η Φινλανδία, η οποία από το 2004 κατασκευάζει το Onkalo, ένα δίκτυο σηράγγων μέσα σε βραχώδες υπόβαθρο ηλικίας περίπου δύο δισεκατομμυρίων ετών και σε βάθος μεγαλύτερο των 400 μέτρων.

Τα δοχεία του χρησιμοποιημένου καυσίμου μεταφέρονται μέσα στις σήραγγες με τηλεχειριζόμενα οχήματα. Για κάθε δοχείο ανοίγεται ξεχωριστή οπή, η οποία επενδύεται με άργιλο μπεντονίτη. Όταν ο μπεντονίτης έρθει σε επαφή με νερό, διογκώνεται δημιουργώντας μια σφιχτή στεγανοποίηση.

Η προστασία βασίζεται σε πολλαπλά επίπεδα: το δοχείο, ο άργιλος και ο ίδιος ο βράχος. Όταν, περίπου έναν αιώνα μετά την έναρξη λειτουργίας του, ο χώρος γεμίσει, οι σήραγγες θα σφραγιστούν και οι επιφανειακές εγκαταστάσεις θα απομακρυνθούν.

Η επιλογή της περιοχής χρειάστηκε περίπου 20 χρόνια και καθοριστικό ρόλο έπαιξε η αποδοχή της εγκατάστασης από την τοπική κοινωνία.

Αυτό ακριβώς ήταν ένα από τα μεγάλα προβλήματα της αμερικανικής προσπάθειας.

Στις ΗΠΑ, το Κογκρέσο ψήφισε το Nuclear Waste Policy Act το 1982, αναθέτοντας στο υπουργείο Ενέργειας την εξέταση δέκα πιθανών τοποθεσιών. Πέντε χρόνια αργότερα, όμως, επιλέχθηκε μόνο μία: το Yucca Mountain στη Νεβάδα.

Η επιλογή προκάλεσε έντονες αντιδράσεις. Η περιοχή είχε ήδη συνδεθεί με την πυρηνική εποχή, καθώς από το 1951 έως το 1963 πραγματοποιήθηκαν περίπου 100 ατομικές εκρήξεις στο πεδίο δοκιμών της Νεβάδα.

Το Yucca Mountain συνάντησε επί δεκαετίες πολιτικές και κοινωνικές αντιστάσεις και σήμερα το σχέδιο έχει ουσιαστικά παγώσει επ’ αόριστον. Μέχρι να σταματήσει η χρηματοδότηση το 2011, είχαν ήδη δαπανηθεί τεράστια ποσά, με το CBS News να το χαρακτηρίζει «τρύπα 19 δισ. δολαρίων στο έδαφος».

Παράλληλα, από τη δεκαετία του 1980 οι επιχειρήσεις πυρηνικής ενέργειας κατέβαλλαν ειδικό τέλος, το οποίο μεταφερόταν στους λογαριασμούς ηλεκτρικού ρεύματος των καταναλωτών. Συγκεντρώθηκαν σχεδόν 50 δισ. δολάρια, με την υπόσχεση ότι η ομοσπονδιακή κυβέρνηση θα άρχιζε να παραλαμβάνει τα απόβλητα από τους σταθμούς το 1998.

Αυτό δεν συνέβη ποτέ.

Επειδή η κυβέρνηση δεν τήρησε τη συμφωνία, έχει ήδη καταβάλει περίπου 11 δισ. δολάρια σε αποζημιώσεις, ενώ το μελλοντικό κόστος εκτιμάται σε ακόμη 44 δισ.

Μπορούν τα πυρηνικά απόβλητα να γίνουν ξανά καύσιμο;

Υπάρχει όμως μία ακόμη πλευρά της συζήτησης: το χρησιμοποιημένο πυρηνικό καύσιμο εξακολουθεί να έχει περίπου το 90% της ενέργειάς του εγκλωβισμένο στο εσωτερικό του.

Μέρος της μπορεί να ανακτηθεί μέσω επανεπεξεργασίας.

Οι χρησιμοποιημένες ράβδοι ψύχονται αρχικά σε νερό, αποσυναρμολογούνται, κόβονται σε μικρότερα τμήματα και διαλύονται σε διάλυμα νιτρικού οξέος. Μέσω χημικών διαδικασιών διαχωρίζονται το ουράνιο και το πλουτώνιο, τα οποία μπορούν να υποστούν νέα επεξεργασία.

Το πλουτώνιο μπορεί να αναμειχθεί με ουράνιο δημιουργώντας το λεγόμενο MOX καύσιμο, το οποίο επιστρέφει στους πυρηνικούς αντιδραστήρες.

Η διαδικασία, όμως, δεν εξαφανίζει τα απόβλητα. Παραμένει ένα ιδιαίτερα ραδιενεργό μείγμα χημικών ουσιών και μετάλλων, το οποίο συνήθως υαλοποιείται πριν οδηγηθεί σε μακροχρόνια αποθήκευση.

Ορισμένες τεχνικές μπορούν να περιορίσουν τον χρόνο κατά τον οποίο τα τελικά απόβλητα παραμένουν επικίνδυνα, από περίπου 250.000 χρόνια σε λιγότερα από 1.000 χρόνια.

Υπάρχει όμως σημαντικό οικονομικό εμπόδιο. Το ουράνιο είναι σχετικά φθηνό και η ανάκτηση καυσίμου από χρησιμοποιημένες ράβδους είναι ακριβότερη από τη χρήση νέου.

Υπάρχει επίσης το ζήτημα της διάδοσης των πυρηνικών όπλων. Η επανεπεξεργασία διαχωρίζει το πλουτώνιο, δημιουργώντας αποθέματα ενός υλικού που μπορεί να χρησιμοποιηθεί ξανά ως καύσιμο, αλλά συνδέεται επίσης με την κατασκευή πυρηνικών όπλων.

Αυτός ήταν ένας από τους λόγους που ο Τζίμι Κάρτερ σταμάτησε το 1977 την αμερικανική επανεπεξεργασία χρησιμοποιημένου πυρηνικού καυσίμου.

Η Γαλλία αποτελεί σήμερα το σημαντικότερο παράδειγμα μεγάλης κλίμακας επανεπεξεργασίας. Η κρατική Orano έχει γίνει ο τρίτος μεγαλύτερος παραγωγός ουρανίου παγκοσμίως μέσω της συγκεκριμένης δραστηριότητας. Ωστόσο, η Γαλλία επαναχρησιμοποιεί λιγότερο από το μισό ουράνιο που ανακτά και αποθηκεύει το υπόλοιπο.

Παράλληλα, μεταφέρει το ανακτημένο πλουτώνιο περίπου 800 χιλιόμετρα στη νότια Γαλλία για να μετατραπεί σε MOX. Ακόμη και έτσι, παράγεται περισσότερο πλουτώνιο από όσο μπορεί να επαναχρησιμοποιηθεί, με τα αποθέματα της χώρας να αυξάνονται εδώ και δύο δεκαετίες.

Στις ΗΠΑ, η ποσότητα χρησιμοποιημένου καυσίμου που βρίσκεται ήδη αποθηκευμένη εκτιμάται ότι θα μπορούσε, εάν επανεπεξεργαζόταν, να τροφοδοτήσει ολόκληρη τη χώρα με ηλεκτρική ενέργεια για 100 χρόνια. Το κόστος μιας τέτοιας προσπάθειας, όμως, υπολογίζεται περίπου στα 100 δισ. δολάρια.

Νεότερες εταιρείες εξετάζουν πλέον ξανά την ιδέα. Η Oklo έχει ανακοινώσει σχέδια για μονάδα επανεπεξεργασίας στο Τενεσί, ενώ η Curio υποστηρίζει ότι η δική της μέθοδος μπορεί να ανακτά όχι μόνο ουράνιο και πλουτώνιο αλλά και πολύτιμα μέταλλα.

Ωστόσο, ούτε η επανεπεξεργασία ούτε οι νέοι τύποι αντιδραστήρων εξαφανίζουν την ανάγκη για μόνιμη αποθήκευση. Μελέτες για ορισμένα προηγμένα σχέδια αντιδραστήρων έχουν καταλήξει σε διαφορετικά αποτελέσματα, με αρκετές να δείχνουν ότι μπορεί να παράγουν ίση ή ακόμη και μεγαλύτερη ποσότητα αποβλήτων ανά μονάδα ενέργειας.

Ούτε το κλείσιμο όλων των πυρηνικών σταθμών θα εξαφάνιζε το πρόβλημα. Οι εγκαταστάσεις θα έπρεπε να αποξηλωθούν και τόσο το χρησιμοποιημένο καύσιμο όσο και τμήματα των αντιδραστήρων θα εξακολουθούσαν να απαιτούν ασφαλή διάθεση.

Ταυτόχρονα, τα πυρηνικά απόβλητα δεν αποτελούν τη μοναδική επικίνδυνη παρακαταθήκη της παραγωγής ενέργειας. Η καύση άνθρακα αφήνει τοξική τέφρα, η διύλιση πετρελαίου δημιουργεί λάσπη και οι ανεμογεννήτριες διαθέτουν μεγάλα πτερύγια από υαλονήματα που είναι δύσκολο να ανακυκλωθούν. Ακόμη και η τέφρα του άνθρακα είναι ραδιενεργή, επειδή ο άνθρακας περιέχει φυσικά θόριο και ουράνιο που συγκεντρώνονται στα υπολείμματα μετά την καύση.

Το βασικό πρόβλημα των πυρηνικών αποβλήτων είναι διαφορετικό: ο άνθρωπος πρέπει να σχεδιάσει μια λύση που θα εξακολουθεί να λειτουργεί πολύ περισσότερο από οποιονδήποτε σημερινό θεσμό ή πολιτικό σύστημα.

Και παρά τις δεκαετίες τεχνολογικής προόδου, η τελική απάντηση παραμένει ουσιαστικά η ίδια με εκείνη που είχε προταθεί το 1957: βαθιά, μόνιμη και γεωλογικά ασφαλής απομόνωση των πιο επικίνδυνων υλικών από τον υπόλοιπο κόσμο.