Kärnavfall är det radioaktiva avfall som produceras av kärnreaktorer, eller som blir över från forskningsprojekt, medicinsk användning och tillverkning av kärnvapen. Klassificeringsmetoder kan variera något från land till land, men två kategorier – högaktivt avfall (HLW) och lågaktivt avfall (LLW) – är allmänt erkända, baserat på radioaktivitet, källa och halveringstid. Dessa material är potentiellt farliga eftersom de avger joniserande strålning, som kan skada eller döda celler, producera mutationer och fosterskador och orsaka cancer. Graden av risk beror på nivån och typen av radioaktivitet, där vissa material är mycket farliga i rå form och andra utgör ett litet hot under de flesta omständigheter. Säker förvaring av kärnavfall är en pågående och kontroversiell fråga.
Typer och källor
Högaktivt avfall består huvudsakligen av använda bränslestavar från kärnreaktorer. Dessa kraftverk är beroende av kärnklyvning för att generera värme, och bränslet görs till stavar som kan flyttas in och ut ur reaktorhärden för att styra processen. Efter en tid kommer klyvningshastigheten i en stav att minska till en punkt där den inte längre är effektiv, och staven kommer att tas bort. De borttagna stavarna kallas för använda bränslestavar och är mycket radioaktiva och innehåller ett antal klyvningsprodukter – radioaktiva grundämnen som skapas av klyvningsprocessen. Dessa grundämnen sönderfaller i olika takt, och med tiden blir stavarna mindre radioaktiva, men kommer att förbli potentiellt farliga i många tusen år.
Lågaktivt avfall, i USA, inkluderar i princip allt som inte hör till kategorin högaktivt avfall. Det kommer från en mängd olika källor. Den består av material som har kommit i kontakt med radioaktiva ämnen, eller som själva blivit radioaktiva på grund av exponering för någon form av strålning, samt små mängder radioisotoper från forskningsinrättningar och sjukhus. Exempel är skyddskläder som bärs av personal som arbetar med radioaktivt material och sprutor och nålar som används för injektion av radioisotoper för medicinska ändamål. Det förblir vanligtvis potentiellt farligt i mellan några tiotal och några hundra år.
Vissa länder har en mellankategori av avfall. Detta är inte erkänt i USA, men används i Europa och inkluderar kasserade delar av kärnreaktorer som har kommit i kontakt med kärnbränsle och material som härrör från avveckling av reaktorer. En annan kategori är ”kvarnsavfall”, som är rester från utvinning av uran från dess malm. Dessa är endast lite radioaktiva och anses vanligtvis utgöra mer av en kemikalie än en radiologisk fara, eftersom de ofta innehåller giftiga tungmetaller.
Förfogande
Högaktivt avfall lagras i allmänhet på plats vid kärnkraftverk tills en lämplig slutförvaringsplats blir tillgänglig. Under denna första lagringsperiod hålls den under minst 20 fot (6 meter) vatten, vilket absorberar strålningen. Det föredragna alternativet för långtidsförvaring är djupt under marken, med det radioaktiva materialet inkapslat i glas och noggrant övervakat. Att hitta en lämplig slutförvaringsplats är dock problematiskt, eftersom planer på att lagra högradioaktivt avfall på en given plats tenderar att möta hårt motstånd. Förbrukade bränslestavar kan också förvaras ovan jord i stora metall- och betongbehållare.
Ett annat alternativ för använda bränslestavar är upparbetning. Efter att ett kärnbränsleknippe har avlägsnats från en reaktor, innehåller det fortfarande det mesta av sitt ursprungliga uran, men blandat med högradioaktiva klyvningsprodukter. Denna radioaktiva cocktail kan separeras genom en process som kallas nukleär upparbetning, som sorterar grundämnena i det använda bränslet och gör att användbart bränsle kan återvinnas och återanvändas. Denna process lämnar fortfarande kvar en del högradioaktivt avfall som måste bortskaffas, men mängden är mycket mindre. Från och med 2013 praktiseras inte upparbetning i USA, utan utförs i Storbritannien och i Frankrike.
Lågaktivt avfall förvaras i särskilda behållare som vid behov har en grad av skärmning som är lämplig för nivån och typen av radioaktivitet. Ämnen som avger alfastrålning kräver ingen avskärmning, eftersom de bara är farliga om de sväljs eller andas in. Gammastrålning och neutronsändare kräver dock betydande avskärmning. Som med högaktivt avfall grävs materialen ner under jord, men oftast relativt nära ytan.
Risken med kärnavfall
Kärnavfall är potentiellt farligt eftersom det avger strålningstyper som har tillräckligt med energi för att jonisera atomer, vilket innebär att atomerna blir elektriskt laddade på grund av till exempel att elektroner avlägsnas. I människokroppen kan dessa laddade atomer interagera med andra atomer, vilket orsakar kemiska förändringar i celler och i DNA. Höga nivåer av joniserande strålning dödar celler och kan orsaka omedelbara livshotande effekter, medan lägre nivåer kan orsaka genetiska skador och cancer. För att sätta saker i perspektiv är kärnavfall inte nödvändigtvis farligare än kemiska gifter, som produceras i mycket större mängder. Det har uppskattats att allmänhetens exponering för cancerframkallande ämnen från koleldade kraftverk är mycket större än från kärnavfall, på grund av kemikalier och naturliga radioaktiva ämnen som släpps ut i atmosfären vid förbränning av kol.