Införande av en sluten bränslecykel i Sverige

Relevanta dokument
Fjärde generationens kärnkraft

Fjärde generationens blykylda reaktorer i Sverige och Europa. Janne Wallenius Professor Reactor Physics, KTH

Fjärde generationens reaktorer i Sverige och Europa

Breedning och transmutation i snabba reaktorer

Intro till Framtida Nukleära Energisystem. Carl Hellesen

Fjärde generationens kärnkraftsystem: Kort beskrivning av tekniken med fördelar och nackdelar

Införande av en sluten kärnbränslecykel i Sverige

Dagens kärnavfall kan bli framtidens resurs. Kort beskrivning av fjärde generationens kärnkraftsystem

FJÄRDE GENERATIONENS KÄRNKRAFT

Slutförvar av kärnbränsle lösningar i olika länder. Christopher L. Rääf Medicinsk strålningsfysik Malmö, Lunds universitet

Hantering och slutförvaring av använt bränsle och radioaktivt avfall En internationell utblick

R Alternativa metoder. Långsiktigt omhändertagande av kärnbränsleavfall. Ann-Marie Ekendahl, Tönis Papp (Red) Svensk Kärnbränslehantering AB

Rivning. av kärnkraftverk Nov Byte av ånggenerator på Ringhals kärnkraftverk. Foto: Börje Försäter/Hallands Bild

R Vad gör andra länder med sitt använda kärnbränsle. Svensk Kärnbränslehantering AB. Oktober 2000

Allmänt om komplettering av MKB

Regeringen Miljödepartementet Stockholm

NACKA TINGSRÄTT Avdelning 4 INKOM: MÅLNR: M AKTBIL: 435. Presentation MMD m

Hur länge är kärnavfallet farligt?

FJÄRDE GENERATIONENS KÄRNKRAFT RAPPORT 2016:317

Regionförbundet Uppsala län

Säkerhet i snabbreaktorer

Hur länge är kärnavfallet

Föreskrifter om hantering av kontaminerad torv- och trädbränsleaska kort introduktion för ansvariga

SVERIGES KÄRNTEKNISKA SÄLLSKAP

P Utveckling av snabba reaktorer. Påverkan på det svenska systemet för hantering av använt bränsle. Hans Forsström SKB International AB

SKB har uppdraget. att ta hand om det svenska kärnavfallet

Kärnämneskontroll Kunskapslägesrapport 2015, kap. 3. Carl Reinhold Bråkenhielm

Lagerbladet. Sissela flyttade till Öregrund Sid 4 5. Landskap i förändring Sid Nya reaktorer men avfall blir det ändå Sid 11 15

Innehållsförteckning:

Torium är framtidens energikälla

FORSMARK. En kort faktasamling om kärnkraft och Forsmarks Kraftgrupp AB

Kärnkraftens nya möjligheter - nutid och framtid

Införandet av snabbreaktorer i Sverige

Ringhals en del av Vattenfall

Torium En möjlig råvara för framtida kärnbränsle

RESERAPPORT FRÅN KSO OCH LOKALA SÄKERHETSNÄMNDERNAS STUDIERESA TILL FRANKRIKE 14/5-17/5 2013

Studiebesök i Tyskland

Koldioxidinfångning ett riskabelt spel eller nödvändigt för klimatet?

Hållbar utveckling Vad betyder detta?

SFR Slutförvaret för kortlivat radioaktivt avfall

Frågor och svar. om använt kärnbränsle

Kärnkraftens framtid i Sverige Ronald Hagberth, VD Sydkraft Kärnkraft AB

Kärnkraftspaketet ES. Henrik Sjöstrand tel )

NACKA TINGSRÄTT Avdelning 4 INKOM: MÅLNR: M AKTBIL: 438. Presentation MMD m (Bild tillagda efter muf)

Miljöfysik. Föreläsning 5. Användningen av kärnenergi Hanteringen av avfall Radioaktivitet Dosbegrepp Strålningsmiljö Fusion

Gilla läget i år...

Kärnenergi. Kärnkraft

KÄRNAVFALL DEN OLÖSTA MILJÖFRÅGAN

Göteborg Energi på Gasdagarna 2019

Svar till SSM på begäran om komplettering rörande kriticitet

SSM:s synpunkter på Fud-program 2007

Kärnenergi. Kärnkraft

1 Problemet och vad SSM vill uppnå

Projektuppgift i Simulering Optimering av System. Simulering av kraftvärmeverk med olika bränslen.

0,22 m. 45 cm. 56 cm. 153 cm 115 cm. 204 cm. 52 cm. 38 cm. 93 cm 22 cm. 140 cm 93 cm. 325 cm

Samlad redovisning av metod, platsval och program inför platsundersökningsskedet

Glasbruksprojektet. Förstudie avfall. Renare Marks Vårmöte. Hanna Almqvist, Golder Associates AB Pär Elander, Elander Miljöteknik AB

Kärnkraft. p?keyword=bindningsenergi

INFORMATION till allmänheten från Svensk Kärnbränslehantering AB. Inkapsling och slutförvaring I OSKARSHAMN

Transkript:

Införande av en sluten bränslecykel i Sverige LWR U+TRU+FP U+Pu FP Janne Wallenius & Jitka Zakova U+TRU U+TRU+FP KTH Gen-IV

Bakgrund Med fjärde generationens kärnkraftssystem blir det möjligt att 1) Genom återvinning använda uranet 100 gånger mer effektivt 2) Driva kärnkraft i dagens omfattning i 5000 år utan att bryta nytt uran 3) Minska mängden högaktivt långlivat avfall till en hundradel 4) Förkorta förvaringstiden för resterande avfall till < 1000 år! 5) Öka kapaciteten i svenska djupförvaret med en faktor 4-6

Frågeställningar 1) Hur många GenIV-reaktorer behövs i Sverige? 2) Vilken typ av återvinningsanläggningar? 3) När kan en sluten bränslecykel införas? 4) Vad skulle det kosta? 5) Hur påverkas spridningen av kärnvapenmaterial?

Fallstudier LWR U+TRU+FP U+TRU U+Pu FP U+TRU+FP 1) Under perioden 2025-2045 ersätts alla 10 reaktorer med nya lättvattenreaktorer som går på UOX-bränsle. Använt bränsle direktdeponeras. 2) 3 av 10 reaktorer använder MOX-bränsle från och med 2025. Upparbetning startar 2020. Restaktinider förglasas. Gen-IV 3) 2 lättvattenreaktorer använder MOXbränsle från och med 2025. O3 och F3 ersätts med blykylda Gen-IV-reaktorer år 2045. Restaktinider återvinns.

Fallstudie 1 - Ingen återvinning 30 000 25 000 20 000 15 000 Spent fuel @tond Massan använt bränsle i mellanlager och slutförvar når 28 000 ton vid seklets slut. 10 000 5000 0 1980 2000 2020 2040 2060 2080 2100 Time @yeard CLABs nuvarande kapacitet överskrids 2020! 300 250 200 150 100 Elements in spent fuel of LWRs ton Pu Plutonium: 270 ton Americium: 40 ton Neptunium: 20 ton 50 Am Np 0 1980 2000 2020 2040 2060 2080 2100 Time year Curium: 0.7 ton

Fallstudie 2 - Återvinning av plutonium 300 250 200 150 Elements in spent fuel of LWRs ton Pu Återvinning påbörjas 2020, CLABs nuvarande kapacitet räcker! 100 50 Am Np 0 1980 2000 2020 2040 2060 2080 2100 Time year Inventory of TRU elements in CLAB ton År 2025 ersätts O1, R1 & R2 med 3x1500 MW lättvattenreaktorer som går på MOX-bränsle. Inventarier i CLAB jämfört med fall 1: 80 60 40 Pu Am Plutonium: 270 ton -> 23 ton Americium: 40 ton -> 52 ton 20 0 1980 2000 2020 2040 2060 2080 2100 Time year Np Neptunium: 20 ton -> 18 ton Curium: 0.7 ton -> 2.6 ton

Fallstudie 3 - fullt sluten bränslecykel 80 60 40 20 Inventory of TRU elements in CLAB ton Pu 0 1980 2000 2020 2040 2060 2080 2100 Time year Am Np År 2025 ersätts R1 & R2 med 2x1500 MW lättvattenreaktorer som går på MOX-bränsle. År 2045 ersätts F3 & O3 med 2x1200 MW blykylda reaktoer som går på ett blandnitridbränsle med 8% restaktinider. 80 60 Inventory of TRU elements inclab @tond Inventarier i CLAB jämfört med fall 2: Plutonium: 23 ton -> 20 ton 40 20 Americium: 40 ton -> 3.1 ton Neptunium: 20 ton -> 1.3 ton 0 1980 2000 2020 2040 2060 2080 2100 Time @yeard Curium: 0.7 ton -> 0.35 ton

Inverkan på radiotoxicitet 10 13 10 12 240 Pu Radio toxic inventory Sv TRU Fall 1 10 13 10 12 Radio toxic inventory Sv Fall 3 10 11 10 10 239 Pu 243 Am 241 Am 10 11 10 10 10 9 242 Pu 10 9 240 Pu TRU 10 8 237 Np 245 Cm 10 7 100 1000 10 4 10 5 10 6 Time years 10 8 239 Pu 241 Am 243 Am 10 7 100 1000 10 4 10 5 10 6 Time years Ett mänskligt intrång i ett förvar för avfall från en sluten bränslecykel får samma konsekvens efter 1000 år, som ett intrång efter 100 000 år i ett förvar för avfall från den öppna cykeln. Återvinning har ingen påverkan på riskanalys för läckage av radionuklider!

Inverkan på slutförvaret Heat load in spent UOX fuel @WêkgD 10 1 Cs137 0.1 Total TRU Pu240 0.01 Pu239 Cm244 Pu238 Am241 10 100 1000 10 4 Time @yeard I en fullt sluten bränslecykel minskar mängden Am-241 & Pu-238 som deponeras. Kapslarna kan packas tätare, emedan värmeutvecklingen reduceras 10 1 Cs-137 Heat load in spent MOX fuel @WêkgD Total TRU Kapaciteten för slutförvaret ökar med en faktor 4-6, beroende på när förvaret försluts. 0.1 Pu-240 Pu-239 Pu238 Am-241 0.01 Cm-245 10 100 1000 10 4 Time @yeard Vid deponering av MOX-bränsle minskar kapaciteten jämfört med den öppna bränslecykeln!

Återvinningsanläggningar En upparbetningskapacitet på 280 ton/ år är nödvändig Endast hydrometallurgiska (vattenbaserade) processer är tänkbara Typisk kapacitet för stor anläggning idag: 800 ton/år Nya anläggningar med kapacitet på 100 ton/år har tagits i drift i Indien Alternativ 1: Tre svenska anläggningar - en vid varje plats Alternativ 2: Använd utländsk överkapacitet = La Hague. Sellafield läggs ner 2018, ny rysk anläggning tas i drift efter 2025.

Kostnader Kostnad för MOX-bränsle känd (4 ggr högre än för UOX). Kostnad för Gen-IV-system är osäker. I det svenska fallet produceras 17% av elen i Gen-IV-system. Kapitalkostnad för fjärde generationens reaktorer kan i bästa fall bli lägre än för tredje generationen (Rosatom) Bränslecykelkostnader tillkommer (c:a 25%) Merkostnad för kärnkraftsel kan grovt uppskattas till 15±10%

Risk för spridning av kärnvapenmaterial Under återvinningsprocessen kan rena strömmar av plutonium och neptunium uppstå. Reaktorplutonium är idag användbart för vapenproduktion Rent neptunium är alltid användbart för vapenproduktion I den föreslagna bränslecykeln transmuteras neptunium till Pu-238. Separerat plutonium blir oanvändbart för vapentillverkning Neptuniuminventariet minskar. Alternativ: utveckla process som inte separerar restaktinider från Pu. Resulterar i att återvinning enbart kan ske i snabbreaktorer.

Sammanfattning En fullt sluten bränslecykel kan införas i ett system som består av: 6 lättvattenreaktorer med UOX-bränsle 2 lättvattenreaktorer med MOX-bränsle (från 2025) 2 blykylda reaktorer där bränslet innehåller restaktinider (från 2045) Ett intrång i slutförvaret får acceptabla konsekvenser efter 1000 år Uranet i CLAB räcker för drygt 500 års kärnkraftsproduktion. Slutförvaret i Forsmark räcker för drygt 500 års kärnkraftsproduktion