Μπορεί το αναλωμένο καύσιμο να ξαναχρησιμοποιηθεί;

Τι υπάρχει μέσα σε μια αναλωμένη δέσμη

Όταν μια δέσμη καυσίμου βγαίνει από τον αντιδραστήρα, έχει σταματήσει να είναι χρήσιμη όχι μόνο επειδή μειώθηκε το σχάσιμο υλικό, αλλά και επειδή έχουν συσσωρευτεί προϊόντα σχάσης που απορροφούν νετρόνια και δηλητηριάζουν την αλυσιδωτή αντίδραση, και επειδή τα υλικά έχουν υποστεί ζημιά από την ακτινοβολία.

Στη μάζα που βγαίνει, το μεγαλύτερο μέρος παραμένει ουράνιο. Ένα μικρό μέρος είναι πλουτώνιο που σχηματίστηκε μέσα στον αντιδραστήρα όταν πυρήνες ουρανίου απορρόφησαν νετρόνια χωρίς να σχαστούν. Ένα άλλο μικρό μέρος είναι τα προϊόντα σχάσης, δηλαδή τα θραύσματα των πυρήνων που έσπασαν. Και ένα ακόμη μικρότερο είναι τα λεγόμενα minor actinides.

Αυτή η σύσταση εξηγεί γιατί η λέξη «απόβλητο» είναι ανακριβής για το σύνολο. Δύο από τα τέσσερα συστατικά είναι δυνητικό καύσιμο. Εξηγεί όμως και γιατί η λέξη «ανακύκλωση» είναι εξίσου ανακριβής: τα προϊόντα σχάσης και τα minor actinides δεν ανακυκλώνονται πουθενά, και αυτά ακριβώς είναι το δύσκολο κομμάτι.

Τι κάνει η επανεπεξεργασία

Η διαδικασία είναι στην ουσία της χημικός διαχωρισμός. Το καύσιμο διαλύεται και τα συστατικά του χωρίζονται: ουράνιο από τη μία, πλουτώνιο από την άλλη και το υπόλοιπο, που είναι τα προϊόντα σχάσης και τα minor actinides, ως κατάλοιπο υψηλής ραδιενέργειας.

Το ουράνιο που ανακτάται μπορεί να ξαναπεράσει από εμπλουτισμό και να ξαναγίνει καύσιμο, αν και έχει ιδιαιτερότητες που το κάνουν πιο δύσχρηστο από το φρέσκο. Το πλουτώνιο μπορεί να αναμειχθεί με ουράνιο και να δώσει μεικτό καύσιμο, που χρησιμοποιείται σε αντιδραστήρες αδειοδοτημένους γι’ αυτό.

Το κατάλοιπο που απομένει ενσωματώνεται σε γυαλί, μια διαδικασία που το εγκλωβίζει σε στερεή μορφή εξαιρετικά ανθεκτική στη διάλυση, και συσκευάζεται σε μεταλλικά δοχεία. Σε αυτή τη μορφή πηγαίνει τελικά για γεωλογική διάθεση.

Συνολικά, ο όγκος του υλικού που χρειάζεται τελική διάθεση μειώνεται, η μορφή του γίνεται πιο σταθερή και προβλέψιμη και ανακτάται υλικό που μπορεί να ξαναχρησιμοποιηθεί. Η ανάγκη για αποθετήριο όμως δεν εξαφανίζεται.

Γιατί δεν το κάνουν όλοι

Ο πρώτος λόγος είναι οικονομικός. Μια εγκατάσταση επανεπεξεργασίας είναι από τις πιο σύνθετες και ακριβές του κύκλου: χειρίζεται εξαιρετικά ενεργό υλικό εξ αποστάσεως, απαιτεί τεράστια θωράκιση και πρέπει να διαχειριστεί και τα δικά της κατάλοιπα. Με τις σημερινές παραδοχές, ο κύκλος με επανεπεξεργασία βγαίνει ακριβότερος από την απευθείας διάθεση, αν και κατά τον OECD-NEA η διαφορά επηρεάζει λίγο το συνολικό κόστος της ηλεκτροπαραγωγής1. Η οικονομική λογική θα άλλαζε αν το ουράνιο γινόταν πολύ ακριβότερο ή σπάνιο, κάτι που δεν ισχύει σήμερα.

Ο δεύτερος λόγος είναι οι διασφαλίσεις. Ο διαχωρισμός του πλουτωνίου παράγει υλικό που, χωριστά, απαιτεί αυστηρότατη λογιστική παρακολούθηση και φυσική προστασία. Ορισμένες χώρες έχουν επιλέξει συνειδητά να μην το κάνουν, με το σκεπτικό ότι το καύσιμο είναι ασφαλέστερο όσο τα συστατικά του παραμένουν ανακατεμένα και εξαιρετικά δύσκολα προσεγγίσιμα λόγω της ίδιας του της ακτινοβολίας.

Ο τρίτος λόγος είναι ότι δεν λύνει το πρόβλημα που υποτίθεται ότι λύνει. Αν μια χώρα χρειάζεται γεωλογικό αποθετήριο ούτως ή άλλως, η επανεπεξεργασία μειώνει το μέγεθός του αλλά δεν καταργεί την ανάγκη ούτε τη θεσμική διαδρομή προς αυτό.

Αυτός είναι και ο λόγος που η επιλογή διαφέρει από χώρα σε χώρα χωρίς να έχει προφανώς άδικο καμία από τις δύο πλευρές. Είναι στάθμιση ανάμεσα σε κόστος, ασφάλεια, ενεργειακή πολιτική και εθνικό πλαίσιο, και μια τέτοια στάθμιση δεν έχει μία σωστή τεχνική απάντηση.

Τι υπόσχονται οι ταχείς αντιδραστήρες

Υπάρχει μια πιο φιλόδοξη εκδοχή του επιχειρήματος. Αντιδραστήρες που λειτουργούν με γρήγορα νετρόνια, χωρίς επιβραδυντή, μπορούν να σχάσουν ισότοπα που στους σημερινούς αντιδραστήρες απλώς συσσωρεύονται, και θεωρητικά να αξιοποιήσουν πολύ μεγαλύτερο μέρος της ενέργειας του αρχικού ουρανίου.

Αν αυτό λειτουργούσε σε βιομηχανική κλίμακα με κλειστό κύκλο, δύο πράγματα θα άλλαζαν: τα διαθέσιμα αποθέματα ουρανίου θα κρατούσαν πολλαπλάσιο χρόνο, και το μέρος των καταλοίπων που παραμένει ενεργό για πολύ μεγάλες περιόδους θα μειωνόταν, επειδή μέρος του θα είχε σχαστεί αντί να ταφεί.

Η ιδέα δεν είναι καινούργια. Ταχείς αντιδραστήρες έχουν κατασκευαστεί και λειτουργήσει, αλλά ο συνδυασμός των τεχνικών δυσκολιών, του κόστους και της άφθονης προσφοράς ουρανίου δεν έχει αφήσει την τεχνολογία να γενικευτεί. Στη Ρωσία ένας ταχύς αντιδραστήρας (BN-800) λειτουργεί ήδη εμπορικά με καύσιμο μείγματος οξειδίων (MOX) ουρανίου και πλουτωνίου. Σε επίπεδο έρευνας μένει ο βιομηχανικός κλειστός κύκλος με πολλαπλή ανακύκλωση, και όποιος τον παρουσιάζει ως λύση που «υπάρχει ήδη» προσπερνά το κενό ανάμεσα σε έναν σταθμό και σε έναν ολόκληρο στόλο, μαζί με τις εγκαταστάσεις του κύκλου καυσίμου που τον συνοδεύουν.