Hiába vártuk a megváltást tőlük, a kis atomreaktorok több radioaktív hulladékot termelnek, mint a nagyok

Egy svéd kutatócsoport most belevágott, és megállapította, hogy

Egyre többször emlegetik a kis nukleáris reaktorokat a megújuló energiák kiegészítéseként vagy alternatívájaként, vagy mint az éghajlatváltozás elleni intézkedésként. A svéd tudósok megállapították, hogy a kis atomreaktorok lényegesen több radioaktív hulladékot tudnak termelni az energiamennyiséghez viszonyítva, mint a nagyok. Az elemzés a több tucatnyi javasolt SMR-konstrukció közül csak háromra összpontosít. A Solnában (Svédország) található Svéd Nukleáris Üzemanyag- és Hulladékgazdálkodási Vállalat Lindsay Krall által vezetett csoport tanulmánya a Proceedings of the National Academy of Sciences ("PNAS") folyóiratban jelent meg.

"Az atomenergia jövőjeként javasolt kis moduláris reaktorok állítólag költség- és biztonsági előnyökkel járnak a meglévő gigawatt méretű könnyűvizes reaktorokkal szemben" - írják a kutatók. A kis moduláris reaktorok (SMR-ek, azaz az egyenként <300 MW teljesítményű nukleáris reaktorok) a bennük rejlő biztonsági jellemzőkkel és a csökkentett költségekkel kapcsolatos állítások miatt kerültek a figyelem középpontjába.

Azonban kevés tanulmány elemezte nukleáris hulladékok kezelését és elhelyezését. A Krall csapata a kisebb reaktorok engedélyei és szabadalmi dokumentumok felhasználásával azt vizsgálta, hogy milyen típusú és mennyiségű radioaktív hulladék keletkezik az üzemeltetés és a leszerelés során.

Kis egységektől nagy rendszerekig

A tudósok három különböző SMR-konstrukciót hasonlítottak össze egy 1100 MW teljesítményű nyomottvizes reaktorral (a legelterjedtebb kereskedelmi reaktortípus) az energia-egyenértékű térfogat, a (radio-)kémia, a bomlási hő és a (feltételezett) nagy-, közép- és kis aktivitású hulladékáramok hasadóizotóp-összetétele szempontjából.

A kisebb reaktorok közül egy integrált nyomottvizes reaktort, egy nátriumot hűtőközegként használó gyors szaporítóreaktort és egy folyékony sós reaktort vizsgáltak. Ezeket elsősorban kisebb egységekként kell megépíteni, majd nagyobb erőművekké összekapcsolva. Az integrált nyomottvizes reaktor esetében körülbelül tizenkét ilyen egységet terveznek egy közös reaktormedencében.

A gyors neutronok (nukleáris részecskék) indítják be a hasadási láncreakciót, amelyet az atomreaktorokban az energiatermeléshez használnak. A kisebb reaktorokban nagyobb erőfeszítéseket kell tenni e gyors neutronok környezettől való árnyékolásához.  Míg egy nagy nyomottvizes reaktorban (3400 megawatt hőenergia) a szabad neutronok kevesebb mint 3 százaléka szökik el, addig egy kis integrált nyomottvizes reaktorban (160 megawatt hőenergia) több mint 7 százaléka - számoltak be a kutatók. Ennek megfelelően nagyobb erőfeszítés szükséges az árnyékoláshoz, valamint megnő a keletkező radioaktív hulladék mennyisége is.

A kutatók kiszámították a különböző reaktortípusok radioaktív hulladékát a termelt hőenergiához viszonyítva. A hagyományos nagy nyomottvizes reaktorok esetében a hulladék mennyisége gigawatt hőteljesítményenként és évente körülbelül öt köbméter. Az integrált nyomottvizes reaktorral ez a mennyiség körülbelül 2,5-szerese, a folyékony sós reaktorral (400 megawatt) pedig körülbelül ötszöröse. A nagy mennyiségű hűtőközeg (nátrium) miatt a gyors tenyésztőreaktorban keletkező radioaktív hulladék mennyisége még 30-szor nagyobb.

A tudósok azt is kritikusan szemlélik, hogy

Ennek eredményeként több radioaktív izotóp koncentrálódik az üzemanyag-maradványokban, mint a hagyományos nyomás alatti vizes reaktorokban. Ezért megnő a kockázata annak, hogy a hulladékban újra elérik az nukleáris láncreakcióhoz szükséges kritikus tömeget. Ennek megfelelően a végleges elhelyezéshez új tárolóedényeket kellene kialakítani, vagy a meglévő tárolóedényeket kevesebb radioaktív hulladékkal kellene megtölteni.

"A jövőbeni tanulmányoknak foglalkozniuk kell azzal a kérdéssel, hogy a kis moduláris reaktorokból származó hulladékáramok biztonságos átmeneti tárolása hiteles-e, ha az Egyesült Államokban továbbra is késik a geológiai tárolóhely kialakítása" - írják a kutatók, utalva az Egyesült Államok helyzetére, ahol nagy az érdeklődés a kis reaktorok iránt.