Ydinjäteongelman ratkaisu, sekä 1600 vuotta ydinsähköä ilman uraanikaivoksia


nuclear-power-smileUutisen mukaan
Namibiassa avataan uusi uraanikaivos. Sen on tarkoitus tuottaa 5770 tonnia uraania vuodesta 2017 alkaen. Kaivoksen kokonaisvarannon arvioidaan olevan 140000 tonnia, ja toiminta-ajan vähintään 20 vuotta.

Nykyään energiantuotantoon käytettävät ydinvoimalat käyttävät polttoaineena uraanin isotooppia U-235, jota luonnon uraanissa on vain 0,7 % lopun 99,3 %:n ollessa isotooppia U-238.

Hyötöreaktori pystyy jalostamaan energiaksi myös isotoopin U-238. Sen takia ne pystyvät hyödyntämään maasta louhitun uraanin n. 200 kertaa tehokkaammin kuin nykyiset voimalat.

1000 MWe:n hyötöreaktori toimii vuoden yhdellä tonnilla uraania. Sinä aikana sen tuottaa 8 TWh sähköä. Maailman sähkönkulutus vuodessa on 22 000 TWh.

Kun jaamme tämän luvun kahdeksalla, saamme tulokseksi 2750. Toisin sanoen, kaiken maailmassa kulutetun sähkön tuottamiseen tarvitaan 2750 kpl 1000 MWe:n hyötöreaktoria, ja niille tarvitaan yhteensä 2750 tonnia uraania polttoaineeksi.

Namibiaan avattavan kaivoksen vuosituotto 5770 tonnia riittäisi tuottamaan kaiken sähkön koko maailmassa kahden vuoden ajan. Kaivoksen arvioitu varanto 140000 tonnia riittäisi nykyisellä sähkönkulutuksella viideksikymmeneksi vuodeksi.

Uraaniin tuotanto maailmassa on n. 60000 tonnia vuodessa. Yhden vuoden tuotannolla voitaisiin sähköistää koko maailma kahdenkymmenen vuoden ajan hyötöreaktoreilla.

Maailmassa on valmiiksi olemassa 1,5 miljoonaa tonnia köyhdytettyä uraania, josta on jo erotettu isotooppi U-235 energiantuotantoa varten. Jäljelle jääneelle köyhdytetylle uraanille ei ole mitään käyttöä. 1,5 miljoonaa tonnia voisi sähköistää maailman yli viiden sadan vuoden ajaksi. Tämä siis, vaikka uutta uraania ei louhittaisi lainkaan.

Maailmassa on korkea-aktiivista ydinjätettä, eli kertaalleen käytettyä ydinpolttoainetta 270000 tonnia. Jäte soveltuu hyötöreaktorin polttoaineeksi, koska siitä on käytetty vasta isotooppi U-235 ja tallella on lähes kaikki U-238. Tällä jätemäärällä voitaisiin sähköistää koko maailma sadan vuoden ajan.

Uraani ei ole loppumassa, mutta nykyisin käytössä oleva reaktoritekniikka on vanhanaikainen. Se oli alunperinkin suunniteltu sukellusveneiden voimanlähteeksi, ei siviilikäyttöön sähköntuotantoa varten. Tähän tarkoitukseen on olemassa tehokkaampia menetelmiä.

Nykyiset ydinjätteet on loppusijoitettava kymmeniksi tuhansiksi vuosiksi niissä olevan plutoniumin takia. Hyötöreaktorin jäte ei sisällä plutoniumia. Se sisältää vain fissiotuotteita, joiden puoliintumisaika on noin 30 vuotta. Fissiotuotteet muuttuvat näin ollen vaarattomiksi kolmessa sadassa vuodessa. Tuhansien vuosien loppusijoitusaikaa ei tarvita, joten ydinjäteongelma lakkaa olemasta.

Hyötöreaktoritekniikka on yhtä vanha kuin ydinvoimakin. Hyötöreaktoria kehitettiin samaan aikaan kevytvesireaktorin kanssa, mutta siviilikäyttöön valituksi tuli kevytvesitekniikka, koska siitä oli jo valmis sukellusvenesovellus olemassa, josta se kopioitiin ja skaalattiin suuremmaksi.

Menestyksekkäitä hyötöreaktorin kehitysprojekteja on ollut useampia, joista tunnetuin lienee Integral Fast Reactor (IFR). Uraanin lisäksi alkuaine torium soveltuu hyötöreaktorin polttoaineeksi. Toriumia syntyy monien kaivosten sivutuotteena, eikä sille ole mitään käyttöä, vaan se tyypillisesti haudataan kaivoksen maastoon. Tällaisia valmiita varastoja arvioidaan maailmassa olevan lähes 2,8 miljoonaa tonnia. Sillä määrällä voisi sähköistää koko maailman 1000 vuoden ajan.

Paras tekniikka toriumin käyttämäseksi on sulasuolareaktori, jota jo kevytvesireaktorin kehityksestä Yhdysvalloissa vastannut fyysikko Alvin Weinberg piti parempana tekniikkana siviilipuolen sähköntuotantoon. Tekniikka eliminoi kaikki keskeiset ydinvoiman ongelmat, kuten uraanin riittävyyden, sydämen ylikuumenemisen ja sulamisen mahdollisuuden sekä jätteen loppusijoituksen. Samalla loppuisi merkittävä osa ilmastonmuutosta aiheuttavista hiilidioksidipäästöistä, koska hiiltä ja kaasua ei enää tarvittaisi sähköntuotantoon.

Yhteenvetona, hyötöreaktoreilla voidaan ratkaista ydinjäteongelma, ja sen lisäksi tuottaa kaikki maailman sähkö ilman uuden uraanin tai toriumin louhimista seuraavasti:

  • Valmiiksi louhittu uraani: 500 vuotta
  • Valmiiksi louhittu torium: 1000 vuotta
  • Ydinjätteet: 100 vuotta
  • Yhteensä: 1600 vuotta

Aiheeseen liittyviä kirjoituksia:

  1. IFR – menetetty mahdollisuus, vai tulevaisuuden pelastaja?
  2. Kuuluuko ydinvoima historiaan?
  3. ”Ydinvoimassa vielä paljon kehitettävää”
  4. Sulasuolareaktori – energiaa toriumista
  5. Sulasuolareaktori – katsaus historiaan
  6. Kiina panostaa torium-voimalaan

 

9 thoughts on “Ydinjäteongelman ratkaisu, sekä 1600 vuotta ydinsähköä ilman uraanikaivoksia

  1. Kovasti aina laskelmasi ja järkeilysi puoltavat ydinvoimaa. Ei jäteongelmaa, ei saasteita, ei ilmastonmuutosta. Ihmettelen vaan sitä, miksi näin ei tehdä?

    Tykkää

  2. Sitä sopiikin ihmetellä. Syitä on nähdäkseni kolme ylitse muiden.

    1. Foosiilienergia on yksinkertaisesti niin halpaa, ainakin ollut tähän asti, että mitään taloudellisia intressejä sen laajamittaiseen korvaamiseen ei ole ollut.
    2. Fossiilienergiateollisuus, hiili-öljy-kaasu, on planeetan suurinta liiketoimintaa. Se pitää omastaan huolen, eli todistettavasti mm. rahoittaa ja levittää ilmastonmuutoksen kieltävää dis-informaatiota. Miksi? Koska se pitää ilmastonmuutoksen torjuntatoimia uhkana omalle liiketoiminnalleen. Samasta syystä se on vaikuttanut niihin päätöksiin, joilla mm. IFR:n kehitys aikanaan lopetettiin kesken, juuri kun se oli viittä vaille valmis.
    3. Ydinvoimasta liikkuu valtavasti dis-informaaiota. Ihmiset ja poliitkot eivät tiedä näistä mahdollisuuksista mistä esim. tässä kirjoitin. Siitä ei todellakaan tiedetä, kysy vaikka kymmeneltä ihmiseltä ja kerro mikä oli tulos. Dis-informaatiolla pelotellaan ihmisiä. Ydinenergia arvioidaan selvästi vaarallisemmaksi, kuin mitä se tilastojenkaan mukaan on. Siitä liikkuu uhkakuvia, jotka ovat pahimmillaan aivan täyttä humpuukia. Voit kuvitella, miten eilinen Turkin hiilikaivosonnettomuus olisi uutisoitu ja maailmalla vastaanotettu, mikäli yhtä tuhoisa onnettomuus olisi sattunut jossain ydinenergiaa palvelevassa toiminnossa. Nyt yhdessä ainoassa kaivosonnettomuudessa menehtyi enemmän ihmisiä kuin Tsernobylissä ja Fukushimassa yhteensä, mutta asia unohtuu muutamassa päivässä, korkeintaan viikossa.

    Esimerkkinä pelottelusta käynee tämä esimerkki:
    https://planeetta.wordpress.com/2014/03/20/fukushiman-paastot-saavuttivat-yhdysvaltain-lansirannikon/

    Ihmiset oikeasti uskovat noita juttuja, valitettavasti.

    Tykkää

  3. Kiitos mielenkiintoisesta blogista! Aika huikea arvio, ja loppusijoitustarpeen analyysi

    …Entäs Namibian ihmiset? Jo he haluavat mielummin puhtaan luonnon kuin kaivoksen (osa varmasti haluaa työt ja osa taas puhtaan luonnon)?

    Mistä voidaan tietää, ettei uraanin louhinta Namibiassa ole yhtä tuhoisaa alueellisesti kuin esimerkiksi uraanikaivostoiminta aiemmissa kaivoksissa? Millaista on uusi kaivosteknologia, joka ei saastuttaisi aluetta radioaktiivisen pölyn ja vesivalumien muodossa?

    Entäs olemassa olevien kaivosten alueelliset ympäristötuhot? Loppuisiko uraanin louhinta pian muualta maailmasta?

    Tykkää

  4. Kaivostoiminta noin keskimäärin on ympäristölle hyvin raskasta. Olen yrittänyt etsiä muutaman vuoden ajan näyttöä siitä, että uraanin louhinta olisi jotenkin poikkeuksellisen tuhoisaa. Tälläistä näyttöä en ole kyennyt löytämään (arvostaisin linkkivinkkejä tai viitteitä!), joten voitaneen olettaa, että karkeasti ottaen uraanin louhinnan tuhot ovat louhittuun alaan ja määrään suhteutettuna vastaavia kuin muussa kaivostoiminnassa.

    Mielenkiintoista onkin kysyä itseltään ja tutkimukselta laajempi kysymys: millaisia olisivat uraanin louhinnan vaihtoehtojen vaikutukset?

    Jos vastaus on ”uusiutuvat,” ja jos ylläoleva oletus pitää edes karkeasti ottaen paikkansa, voi yllättyä. Tuotettua energiayksikköä kohden kun on niin, että uusiutuvat vaativat kaivostoimintaa jopa erittäin merkittävästi enemmän kuin ydinvoima.

    Olen äskettäisen Nature Geoscience-lehdessä julkaistun yhteenvedon pohjalta laskeskellut suuntaa-antavia lukemia täällä:

    http://jmkorhonen.net/2013/11/29/graphic-of-the-week-the-hidden-fuels-of-renewable-energy/

    Pahimmassa tapauksessa esim. aurinkosähkö saattaa vaatia jopa 33 kertaa ydinvoimaa enemmän kaivannaisia saman energiamäärän tuottamiseen. Osa näistä kaivannaisista, etenkin maametallit, ovat ympäristövaikutuksiltaan varmasti samoissa luokissa uraanin kanssa.

    Luvussa on huomioitu loppusijoitus, mutta ei uusiutuvien olennaisesti vaatimia energian varastointi- ja säätöratkaisuja – mitkä lisäävät uusiutuvien ”repun” painoa entisestään.

    PS. uraanin paikallaanliuotus (in-situ leaching) on ainakin maanpäällisiltä vaikutuksiltaan lähes olematon kaivosmenetelmä. Siinäkin on haittansa, päällimmäisenä vaara pohjavesien likaantumisesta, mutta sopivissa paikoissa käytettynä se voi olla hyvinkin hyvä konsti.

    Tykkää

  5. Kiitokset kommenteista, Marianne ja J.M. joista jälkimmäinen jo vastasikin edellisen kysymyksiin.

    Namibian kaivos oli tässä lähinnä esimerkkinä siitä, miten todellakin yksi kaivos voi korvata ne kymmenet, sadat ja tuhannet hiilikaivokset ja kaasukentät, mitä sähkön tuotannossa tänä päivänä käytetään. Se, missä se kaivos sijaitsee, on toisarvoista tässä vertailussa.

    Kaikki asiathan voidaan hoitaa sekä hyvin ja kunnolla, että huolimattomasti. Uraanikaivos ei ole poikkeus. Ja kuten Talvivaarasta nähdään, muukin kaivos voi saadan melkoisen sotkun aikaiseksi. Talvivaaran ongelmia yhtään vähättelemättä, kyse on silloinkin vain paikallisista ongelmista, vailla globaaleja (ilmasto)vaikutuksia, joita tässä esimerkissä hahmotellaan torjuttaviksi.

    Ja kuten huomaamme, uraania ja toriumia on jo valmiiksi kaivettuna niin paljon, että uraanikaivokset voidaan pitkäksi aikaa sulkea kokonaan, jos tälle linjalle lähdetään.

    Uraanikaivoksista yritin joskus etsiä tietoja, siinä mielestäni perusteellisesti onnistumatta. Jotain sentään löysin, mukana on myös ykdi kaivos Namibiassa:

    https://planeetta.wordpress.com/2010/11/02/vihreiden-ydinvoimasekoilu-jatkuu-nyt-vuorossa-uraanikaivokset/

    Tekstistä löytyy linkki uraanin liuotusmenelmän kuvaukseen.

    Tykkää

Vastaa

Täytä tietosi alle tai klikkaa kuvaketta kirjautuaksesi sisään:

WordPress.com-logo

Olet kommentoimassa WordPress.com -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Twitter-kuva

Olet kommentoimassa Twitter -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Facebook-kuva

Olet kommentoimassa Facebook -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Google+ photo

Olet kommentoimassa Google+ -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Muodostetaan yhteyttä palveluun %s