Dette blogindlæg forklarer, hvorfor dekontamineringsteknologi betragtes som det mest kritiske trin i afviklingsprocessen af aldrende atomkraftværker. Det undersøger principperne for fjernelse af stråling og de involverede tekniske udfordringer og skitserer de væsentlige betingelser for sikker afvikling.
Den 19. juni 2017 ophørte enhed 1 på Kori-atomkraftværket i Sydkorea permanent med driften. Gori-enhed 1, der havde været i drift i 40 år, oplevede adskillige hændelser, herunder et fuldstændigt strømafbrydelse i februar 2012. Disse tilfælde tjente som centrale beviser, der understøtter argumentet for at lukke og afvikle aldrende atomkraftværker. Efter at driften er stoppet, går Gori-enhed 1 nu ind i afviklingsprocessen, som vil tage mindst 30 år, indtil stedet er genoprettet. Afvikling af atomkraftværker refererer til processen med sikker og økonomisk håndtering af forskellige typer atomkraftværker, der har nået slutningen af deres levetid. Fordi arbejdet skal udføres under forhold, der involverer strålingseksponering, kræver nuklear afvikling teknologi, der integrerer flere discipliner såsom kemi, strålingsteknik og maskinteknik. Dette blogindlæg har til formål at forklare strategierne og processerne for nuklear afvikling samt fremtiden for nuklear afviklingsteknologi.
Strategier for nedlukning af atomkraftværker bestemmes ud fra regionale tekniske og politiske variabler. De er bredt kategoriseret i øjeblikkelig nedlukning og udskudt nedlukning, baseret på venteperioden, før nedlukningen begynder. Øjeblikkelig nedlukning indebærer at vente, indtil strålingsniveauerne i bygningerne og på stedet falder til under en vis tærskel, før nedlukningen fortsættes. Denne strategi muliggør nedlukning inden for en relativt kort periode på omkring 15 år og letter miljøgenoprettelse bagefter. Den kritiseres dog for den høje risiko for strålingseksponering, da arbejdet skal fortsætte, mens der stadig er noget radioaktivitet, og for at generere store mængder radioaktivt affald. I modsætning hertil indebærer udskudt nedlukning at vente, indtil radioaktive materialer henfalder naturligt, før nedlukningen fortsættes. Det tager cirka 60 år at administrere anlægget, mens man venter på henfald af radioaktivt materiale, mens det tager over 100 år at forsegle anlægget med betonkonstruktioner. Selvom den langsigtede dekontamineringsproces reducerer risikoen for strålingseksponering og affaldsproduktion, har den begrænsninger: høje løbende forvaltningsomkostninger og vanskeligheder med miljøgenoprettelse og genbrug af stedet efter nedlukning.
Nedlukning af atomkraftværker involverer seks faser: nedlukning, forberedelse til nedlukning, dekontaminering, demontering, bortskaffelse af affald og miljøgenopretning. Kerneprocesserne er dekontaminering og demontering, som fjerner stråling fra anlæggets indre. Dekontaminering er en teknologi, der selektivt kun fjerner de strålingsforurenede dele; mængden af radioaktivt affald kan reduceres afhængigt af den anvendte dekontamineringsteknologi. Vigtige dekontamineringsmål omfatter ældede kølevandsrørledninger og den tynde, hårde oxidfilm, flere mikrometer (μm) tyk, der dannes på overfladen af brugt nukleart brændsel. Denne oxidfilm indeholder forskellige forurenende stoffer, herunder radioaktivt kobolt, der er lækket fra det nukleare brændsel. For at fjerne dette materiale, som er vanskeligt for mennesker eller maskiner at fjerne direkte, er der udviklet adskillige dekontamineringsteknologier. Repræsentative metoder omfatter skiftevis injektion af opløsninger indeholdende reduktionsmidler og oxidationsmidler for at rengøre beholdere og rør eller sprøjtning af højtryksvand inde i anlægget for at fjerne overflader. Der er også forskning i gang for at forbedre dekontamineringseffektiviteten ved at bruge skumformede dekontamineringsopløsninger, som har et større overfladeareal end væsker.
Dekommissionering er processen med at skære og demontere hele anlægget efter dekontaminering. Den mest udfordrende genstand at håndtere i denne proces er brugt nukleart brændsel. Reaktorer er vanskelige at dekontaminere fuldstændigt, og selve nukleart brændsel udsender stærk stråling, hvilket skaber et miljø, hvor menneskelige arbejdere ikke kan udføre dekommissioneringsopgaver direkte. Derfor erstatter robotarme menneskelige arbejdere i dekommissionering. Arbejderne åbner reaktorlåget, indsætter en robotarm, der er forbundet til en kran, og forsegler den derefter. Robotarmen skærer præcist kun de forurenede sektioner, placerer dem i beholdere, og når arbejdet er afsluttet, transporteres de til et radioaktivt affaldsbehandlingsanlæg. Robotter til dekommissionering af atomkraftværker skal fungere stabilt under barske forhold, såsom strålingseksponering, og da de håndterer radioaktive materialer, er fjernstyringsfunktioner afgørende. I Korea udvikler Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI) en skærerobot til dekommissionering af Gori-kernekraftværkets enhed 1, mens Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST) også har annonceret planer om at udvikle nukleare dekommissioneringsrobotter. Det er værd at bemærke, at robotten, der er under udvikling af KAERI, er designet til at udføre reaktorinspektioner under anlæggets drift og i nedlukningsfasen være udstyret med arme, der kan skære og svejse.
Bortskaffelse af radioaktivt affald, der er tilbage efter dekommissionering, er en anden kritisk udfordring. Radioaktivt affald klassificeres som lavaktivt eller højaktivt baseret på dets radioaktivitetskoncentration. Lavaktivt affald kan komprimeres, størknes i cement og begraves flere meter under jorden. Problemet ligger imidlertid i højaktivt radioaktivt affald. Det meste højaktivt affald består af forglasset fast affald, der genereres under oparbejdning af brugt brændsel. Teknologien til fuldstændig bortskaffelse er endnu ikke udviklet. Den mest realistiske metode involverer at begrave affaldet i dybe geologiske formationer mindst 300 meter under jorden og installere betonvægge for at blokere for strålingslækage. Dette betragtes dog heller ikke som en komplet løsning på grund af problemer som utilstrækkelige kriterier for valg af bortskaffelsessteder.
Radioaktivt affald er ikke begrænset til faste stoffer. Som set i forbindelse med atomulykken i Fukushima kan der også genereres store mængder forurenet vand, der indeholder radioaktive materialer. I Fukushima er der rensningsanlæg i drift, der adskiller radioaktive stoffer ved at lede det forurenede vand gennem stærkt absorberende zeolit. Denne metode fjerner dog ikke radioaktive stoffer; i stedet akkumuleres de i anlæggets filtre eller vandveje, hvilket i sidste ende skaber nyt radioaktivt affald. I 2017 udviklede Korea Atomic Energy Research Institute en teknologi til at rense radioaktivt forurenet vand ved hjælp af mikroorganismer. Denne teknologi involverer at introducere strålingsresistente mikroorganismer i det forurenede vand. Gennem biologiske sulfideringsreaktioner omdannes radioaktivt cæsium til krystallinsk form og udfældes. Det betragtes som en miljøvenlig teknologi, fordi den effektivt fjerner cæsium, som generelt er vanskeligt at udfælde, uden at generere yderligere affald.
Ifølge Nuclear Safety and Information Center er den operationelle levetid for 12 koreanske atomreaktorer, inklusive Gori Unit 1, planlagt til at udløbe inden 2030. Efterhånden som antallet af aldrende reaktorer stiger, vil efterspørgslen og behovet for nuklear dekommissioneringsteknologi vokse betydeligt. Ikke kun Korea, men også lande, der er stærkt afhængige af atomkraft, som Frankrig, Storbritannien og USA, står over for stigende byrder fra aldrende reaktorer. Men i modsætning til Korea, hvor det institutionelle fundament endnu ikke er fuldt etableret, har disse lande allerede udviklet politikker og teknologier til nuklear dekommissionering. Repræsentative modeller omfatter den regeringsledede tilgang (Frankrig, Storbritannien), hvor regeringen står i spidsen for dekommissioneringsprojekter, og den privatsektorledede tilgang (USA, Tyskland), hvor private virksomheder leder dekommissioneringen, mens regeringen håndterer regulering, forvaltning og tilsyn.
Udvikling af nuklear dekommissioneringsteknologi er langt fra simpelt og kræver kompleks integration af teknologier på tværs af forskellige områder og forløber i faser over årtier. For at dekommissionere Koreas aldrende atomkraftværker sikkert og yderligere bidrage til at løse den globale udfordring med nuklear dekommissionering er kontinuerlig udvikling og investering i denne teknologi afgørende.
