Deponering av djupt borrhål

Deep borehole disposal ( DBD ) är konceptet att deponera högaktivt radioaktivt avfall från kärnreaktorer i extremt djupa borrhål istället för i mer traditionella djupa geologiska förvar som grävs ut som gruvor. Deponering av djupa borrhål strävar efter att placera avfallet så mycket som fem kilometer (3 mi) under jordens yta och förlitar sig främst på tjockleken på den naturliga geologiska barriären för att säkert isolera avfallet från biosfären under en mycket lång tidsperiod. att det inte ska utgöra ett hot mot människor och miljö. Konceptet utvecklades ursprungligen på 1970-talet, men 2014 föreslogs ett förslag till ett första experimentellt borrhål av ett konsortium under ledning av Sandia National Laboratories .

Avfallet skulle placeras i den nedre milen av ett sådant hål, i kristallint berg för att isolera det från miljön. De övre två milen av borrhålet skulle fyllas med skyddande lager inklusive asfalt, bentonit , betong och krossad sten som förväntas skydda miljön under geologisk tid , och hålet skulle fodras med stålhölje.

Ett par föreslagna testborrhål i USA avbröts på grund av allmänhetens motstånd och brist på finansiering 2016 och 2017.

Amerikanska djupborrhålsbortskaffningstester

Med början 2016 finansierade det amerikanska energidepartementet ett experimentellt borrhål som sträcker sig över 5 km djupt, i Rugby , North Dakota . Planerna för detta femåriga projekt i Rugby involverade inte kärnavfall, utan skulle istället ha testat andra aspekter av borrhålskonceptet. Men efter protester i North Dakota, föreslogs en plats i Spink County , South Dakota . Efter att protester i South Dakota hindrat projektet från att gå vidare, skrotade energidepartementet projektet. På grund av allmänhetens motstånd mot det första experimentella borrhålet, i slutet av 2016, tillkännagav energidepartementet ett andra projekt som skulle ha involverat fyra platser: två i New Mexico, en i Texas och en i South Dakota. De tidiga stadierna av projektet krävde att man fick offentligt stöd innan energidepartementet skulle ha valt en slutlig plats för ett experimentellt borrhål. Den 23 maj 2017 meddelade energidepartementet att finansieringsprioriteringarna hade ändrats och att projektet med djupa borrhål avfinansierades.

Illustration

I diagrammet används lösningsdomänen för datormodellering av värmeflödet runt borrhålet.

Deponering av kärnavfall i djupa borrhål fungerar genom att man borrar djupt in i jordskorpan

Detaljer

Deponering av djupt borrhål innebär att man borrar ett hål cirka 5 km (3 mi) ner i jordskorpan. Högaktivt avfall , som använt kärnbränsle , skulle förslutas i starka stålbehållare och sänkas ner i borrhålet och fylla botten en eller två kilometer av hålet. Nuvarande teknik begränsar borrhålets diameter till mindre än 50 centimeter (20 tum). Det innebär att en del avfall som för närvarande lagras i stora containrar skulle behöva packas om i mindre containrar. Resten av borrhålet tätas sedan med lämpliga material, inklusive lera, cement, återfyllning av krossat berg och asfalt, för att säkerställa en lågpermeabilitetsbarriär mellan avfallet och markytan. I vissa koncept kan avfall vara omgivet av cementbaserad injekteringsbruk eller en mycket komprimerad bentonitbuffertmatris för att ge förbättrad inneslutning och för att minska effekten av bergrörelser på kapslarnas integritet. Ett högtemperaturscenario innebär mycket ungt hett avfall i behållarna som avger tillräckligt med värme för att skapa en smältzon runt borrhålet. När avfallet sönderfaller och svalnar, stelnar smältzonen igen och bildar en solid granitsarkofag runt behållarna, som begraver avfallet för alltid. Under båda scenarierna kommer kemiskt reducerande förhållanden i anslutning till borrhålet att minska transporten av de flesta radionuklider. ^{[ citat behövs ]}

Konceptet med djupa borrhål kan tillämpas på vilken mängd avfall som helst. För länder som inte är beroende av kärnkraftverk skulle kanske hela deras lager av högaktivt kärnavfall kunna deponeras i ett enda borrhål. ^{Aktuella uppskattningar tyder på att använt bränsle som genererats från ett enda stort} kärnkraftverk i drift i flera decennier skulle kunna bortskaffas i färre än tio borrhål. ^{Det uppskattas att endast 800 borrhål skulle vara tillräckligt för att lagra hela USA:s befintliga} kärnavfallslager. Borrhålsprogram kan avslutas när som helst med liten förlust av investeringar eftersom varje borrhål är oberoende. Borrhålsdeponeringens modulära karaktär skulle lämpa sig för regional, eller på plats, bortskaffande av kärnavfall. En annan attraktion med alternativet för djupa borrhål är att hål kan borras och avfall placeras ut med hjälp av modifieringar av befintlig olje- och gasborrningsteknik.

Slutligen är miljöpåverkan liten. Avfallshanteringsanläggningen vid brunnshuvudet , plus en tillfällig säkerhetsbuffertzon, skulle kräva cirka en kvadratkilometer. När borrhålet är fyllt och tätat kan marken återställas till ett orördt skick. ^{[ citat behövs ]}

Placering av lämpliga platser

Varje stat i USA har djupa bergarter som lämpar sig för sitt eget borrhålsförvar. De nödvändiga kristallina källarbergarterna är belägna långt under lågdensitetssedimentära bergarter , dricksvattenakviferer och olje- och gasavlagringar . Ett enda borrhål skulle inte vara tillräckligt stort för att rymma allt kärnavfall som produceras av ett land som USA, och därför kan ett antal av dem så småningom existera inom ett enda land.

Byggnadshastighet

Forskare vid University of Sheffield i England säger att djupa borrhål för kärnavfallsförvaring kan byggas mycket snabbare än ett traditionellt djupt geologiskt förvar som grävs ut som en underjordisk gruva för avfallsförvaring. Tillvägagångssättet med gruvförvar har genomförts utan framgång i många år, men ingenjörerna vid University of Sheffield säger att ett borrhål skulle kunna borras, fyllas och tätas på högst fem år, i motsats till de decennier som krävs för ett gruvförvar.

Se även

externa länkar