Kan atomaffald producere energi?

Jeppe Sørensen er nysgerrig efter, om man ikke kan bruge atomaffald til noget nyttigt:

»Jeg har længe tænkt på, om ikke radioaktiv stråling fra atomaffaldsdepoter kan bruges til at producere en eller anden form for energi eller bruges til noget andet nyttigt?«

**Kurt Lauridsen, civilingeniør, lic.techn. inden for atomkraftteknik og chef for projektstyringssektionen i Dansk Dekommissionering, som står for nedlæggelsen af de nukleare forsøgsanlæg på Risø, svarer: **


****»Affaldsdepoter for radioaktivt affald kan - i denne sammenhæng - opdeles i to typer: depoter for lav- og mellemaktivt affald og depoter for højaktivt affald.

Strålingen fra atomaffald som disse tønder, der i dag opbevares ved Risø, kan ikke udnyttes til energiindvindelse. (Foto: Polfoto) Illustration: Jens Panduro/POLFOTO

Det er den førstnævnte type, som er aktuel i Danmark. I denne type depot vil varmeudviklingen være så lav, at der ikke er behov for nogen form for køling af affaldet; den smule varme, der afgives, vil ledes bort til omgivelserne af sig selv, og det vil næppe vil være muligt at udnytte den til noget fornuftigt.

Så kunne man spørge sig, om ikke strålingen kunne udnyttes til noget andet end energiproduktion; men også her er det svært at få øje på noget. Affaldet i depotet vil være anbragt i forskellige beholdere, og de forskellige affaldsemner vil have forskelligt aktivitetsindhold, som henfalder med forskellige halveringstider. Så det vil ikke være praktisk muligt at udnytte strålingen.

I det højaktive affald er der en betydelig energiudvikling, og specielt i de tilfælde, hvor man deponerer brugt brændsel fra kernekraftværker uden oparbejdning, kunne man vel forestille sig, at varmen kunne udnyttes til opvarmningsformål. Dette støder dog på det problem, at der næppe er ret mange naboer til et slutdepot til at aftage varmen.

Med hensyn til anden anvendelse af affaldet i depoterne kunne man forestille sig genbrug af metaller, efter at de ved henfald har nået et radioaktivitetsniveau under frigivelsesgrænserne. I meget af det metalskrot, som fremkommer ved dekommissionering af reaktoranlæg, er koboltisotopen 60Co en dominerende strålingskilde; den har en halveringstid på 5,3 år, så hvis ikke udgangsaktiviteten er meget høj, vil man efter en overskuelig tid nå ned under den fastsatte grænse for aktivitetskoncentrationen, hvorefter materialet kan betragtes som ikke radioaktivt. Men hvis man ønsker at gå den vej, skal man nok ikke lægge de pågældende emner i et egentligt depot - som må betragtes som en absolut endestation - men snarere i et 'henfaldslager'.

Strålingen fra radioaktive stoffer har i mange år været udnyttet til energiproduktion i mindre skala, for eksempel i isotopbatterier, hvor strontiumisotopen 90Sr med en halveringstid på 28 år via et termoelement producerer strøm. Sådanne batterier kan drive radiosendere i satellitter, vejrstationer og lignende. Men her er der ikke tale om radioaktivt affald, men radioaktive stoffer, der er frembragt med dette formål for øje.«

Dokumentation

Læs og stil spørgsmål til Scientariet
Læs mere om isotopbatterier

Spørg fagfolket

Du kan spørge om alt inden for teknologi og naturvidenskab. Redaktionen udvælger indsendte spørgsmål og finder den bedste ekspert til at svare – eller sender spørgsmålet videre til vores kloge læsere. Klik her for at stille dit spørgsmål til fagfolket.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

I Andeby ville man nok dele det højradioaktive affald op i passende portioner, som hver blev pakket og støbt ind i en passende container, som hver husstand kunne have placeret 5 m under husets fundament. Dette kunne sikre pålidelig og konstant husopvarmning fremover :-)

  • 0
  • 0

Den termoelektriske virkning kræver [b]i princippet[/b] kun et varmt og et koldt sted, plus de rette materialer. Den afhænger ikke af hvordan varmen fremkommer. Valget af de isotoper der anvendes til de nævnte formål må have andre årsager. Det er jo, som nævnt, en etableret teknologi.

Så, i lyset af den sidste måneds hændelser, skulle "nogen" (gen)overveje, måske med henblik på nye materialer, om der er noget at hente i retning af samtidig (nød)strøm og (nød)køling, uden bevægelige dele, brændstof, og måske endda kølevand. I det mindste kan man fjerne den varmeenergi der føres bort med den udtagne elektriske effekt. Spørgsmålet er hvor meget.

  • 0
  • 0

Den termoelektriske virkning kræver [b]i princippet[/b] kun et varmt og et koldt sted, plus de rette materialer. Den afhænger ikke af hvordan varmen fremkommer. Valget af de isotoper der anvendes til de nævnte formål må have andre årsager. Det er jo, som nævnt, en etableret teknologi.

Så, i lyset af den sidste måneds hændelser, skulle "nogen" (gen)overveje, måske med henblik på nye materialer, om der er noget at hente i retning af samtidig (nød)strøm og (nød)køling, uden bevægelige dele, brændstof, og måske endda kølevand. I det mindste kan man fjerne den varmeenergi der føres bort med den udtagne elektriske effekt. Spørgsmålet er hvor meget.

Jeg syntes ikke det gik specielt godt i Japan uden kølvand! Denne metode til energifrembringelse er nok kun egnet hvor man har et defineret og konstant energitræk (t.eks. en rumsonde eller et fyrtårn :-) således at man kan designe generatoren efter dette og dermed undgå akkumulering af varme.

R

  • 0
  • 0

Jeg syntes ikke det gik specielt godt i Japan uden kølvand! Denne metode til energifrembringelse er nok kun egnet hvor man har et defineret og konstant energitræk (t.eks. en rumsonde eller et fyrtårn :-) således at man kan designe generatoren efter dette og dermed undgå akkumulering af varme.

R

Nej, så derfor skulle man se på muligheden for at køle [b]uden[/b] vand, ikke sandt?

Det er nok muligt at der kræves et konstant træk, som du siger, selvom det jo ikke er en konventionel generator. Men det må vel være et luksus-problem, hvis der er elektrisk effekt nok, som jo er nem at transportere væk. Man kan vel pumpe vand op/rundt/ud hvis det bare drejer sig om at afsætte effekten. Kilden er jo forudsigelig.

Mon ikke snarere spørgsmålet er om det forslår noget. Men selv en mindre mængde gratis strøm er der vel ingen der siger nej til. Sikker forsyning til instrumenter, etc.

  • 0
  • 0

[quote]Mon ikke snarere spørgsmålet er om det forslår noget.

Og det gør det ikke. Et RTG-setup kan ikke omsætte mere end ca. 6% af varmen og en mekanisk sterlingmotor er netop hvad man skulle undgå. Så kunne man lige så godt satse på dieselgeneratore, og se hvordan det gik. [/quote]

Hej Michael

Prøv at se om dette ikke kan laves driftsikkert:

September 17, 2004, A traveling-wave engine to power deep space travel: http://www.physorg.com/news1201.html Citat: "... The new design is an improvement over current thermoelectric devices used for the generation of electricity aboard spacecraft. Such devices convert only 7 percent of the heat source energy into electricity. The traveling-wave engine converts 18 percent of the heat source energy into electricity. [] [b]Since the only moving component in the device besides the helium gas itself is an ambient temperature piston, the device possesses the kind of high-reliability required of deep space probes.[/b] ... The traveling-wave engine is a modern-day adaptation of the 19th century thermodynamic invention of Robert Stirling –– the Stirling engine ..."

  1. feb 2011, Canadisk støjsender skal give strøm og varme til parcelhuset: http://ing.dk/artikel/116796 Citat: "... Temmelig speciel Stirling-motor ..."

Advanced Stirling Radioisotope Generator: http://en.wikipedia.org/wiki/Advanced_Stir... Citat: "...

=14 year lifetime ..."

  • 0
  • 0

Hvis 'atomaffaldet' på nogen måde kan genbruges, enten i dag eller en gang i fremtiden, så er det vel et råstof? Det skal selvfølgelig opbevares forsvarligt, men det er da dumt at 'dumpe' det på nogen svært tilgængelige steder.

  • 0
  • 0

kunne man ikk lave det til pulver og lave en flydende pasta man kunne pumpe ind i et rør system som er coatet med fosfor , ligesom de der selvlysende tags til rygsæk og andet udstyr .. tror de hedder fireflies .. de blir os brugt som sigtemidel på skydevåben .. de er fyldt med tritium gas .. ydersiden kunne vel så printes med de der nye plastik solceller og derefter coates med beskyttelse og graves dybt ned i jorden .. ?

  • 0
  • 0

kunne man ikk lave det til pulver og lave en flydende pasta man kunne pumpe ind i et rør system som er coatet med fosfor , ligesom de der selvlysende tags til rygsæk og andet udstyr .. tror de hedder fireflies .. de blir os brugt som sigtemidel på skydevåben .. de er fyldt med tritium gas .. ydersiden kunne vel så printes med de der nye plastik solceller og derefter coates med beskyttelse og graves dybt ned i jorden .. ?

Det hedder radioluminescens:

http://en.wikipedia.org/wiki/Radioluminesc...

  • 0
  • 0

Glen Møller --> du har ikk læst mit spørgsmål ordentligt .. jeg forstår skam godt selve teknikken i radioluminescens.. mit spørgsmål var mere om man kunne bruge atom affaldet som flydende brændstof til et sådan aggregat ..

  • 0
  • 0

Glen Møller --> du har ikk læst mit spørgsmål ordentligt .. jeg forstår skam godt selve teknikken i radioluminescens.. mit spørgsmål var mere om man kunne bruge atom affaldet som flydende brændstof til et sådan aggregat ..

Sådan mere realistisk, så :

I disse terrortider får du nok ikke diverse myndigheder med på spredning af noget som helst radioaktivt materiale, da terrorister vil kunne lave en beskidt bombe med sådan noget materiale.

Man kan måske godt få lov til at bruge henfaldsvarme fra radioaktivt affald, men det bliver under skarpt opsyn af myndighederne som har vagter ved det radioaktive affald, der kan få politiet til at stille op på stedet ASAP, hvis noget er ude på noget.

  • 0
  • 0

Sjovt at der ingen var som henvist til en underkritisk reaktor. Ideen er at man bruger eksterne neutroner for at holde reaktionen i gang, typisk fra en accelerator med spallationskilde. På den måde er der ingen kædereaktion når man tager de eksterne neutroner væk. Eftersom man kan tune neutronspektret i acceleratoren, kan man også bestråle forskellige typer affald. Proponenterne af det (jeg selv har set konceptet for første gang i National Atomic Museum i Albuquerque, tror jeg) hævder at man kan transmutere noget af den mest langtidsholdbare affald til noget som kun stråler 1000 år - altså 2-3 størrelsesorden mindre. Mindst win-win, hvis ikke bedre... :)

  • 0
  • 0

Sjovt at der ingen var som henvist til en underkritisk reaktor.

De svømmer altid lidt under overfladen.

De har dog i deres nuværende konfiguration nogle temmelig store praktiske ulemper.

For det første er det en meget alvorlig proton-accelerator der skal bruges hvis du skal have et relevant throughput. Vi kan sagtens bygge den slags, men de fylder i landskabet og har deres egne drift problemer (vaccum osv) Men de betyder også at der skal bruges en frygtelig masse energi for at starte og drive værket.

For det andet er den fysiske udformning af reaktoren ikke helt triviel. Den model der pt har færest ulemper indeholder ca. 60 kubikmeter flydende bly, 700 tons, i et dewar bæger. Jeg har aldrig set forklaret hvilket materiale det bæger skulle være fremstillet af.

Endelig skal man ikke tage det der med "vi slukker bare accelleratoren" alt for bogstaveligt, der vil også være betydeligt rest-henfald i en sådan "energy-amplifier"

Men lad os håbe nogen tænker videre over konceptet.

Poul-Henning

  • 0
  • 0

Så vidt jeg kunne se, havde den lidt kortere time-to-market end fusionsenergien... Og jeg tror at jeg har set at et husnummer for forbrug af acceleratoren er noget med mindre end halvdelen af outputenergien som går til den. Og yes, der er henfaldsvarme, men ikke noget reaktion som kan løbe løbsk, når man slukker for de eksterne neutroner. Konceptet er helt klart langt fra realisation, men alene potentialet med at kunne forkorte levetiden af det værste strålende affald fra fissionsreaktorene er det værd at man ser på det.

Gregor

  • 0
  • 0

Netop! Fx kan fusionsreaktorer frembringe neutronerne jf:

http://www.frc.gatech.edu/tr/student_neutr... http://www.frc.gatech.edu/tr/fusiontransmu... http://www.eurekalert.org/pub_releases/200... https://lasers.llnl.gov/about/missions/ene... https://str.llnl.gov/AprMay09/moses.html https://www.iaea.org/OurWork/ST/NE/NEFW/do... http://www.ccfe.ac.uk/MAST.aspx http://nstx.pppl.gov/

Eller Nature vol 460, 2.7.2009, s. 25-28: ”The hybrid returns”. Nuclear Fusion 50 (2010) 035003: “The super X divertor (SXD) and a compact fusion neutron source (CFNS). Scientific American, marts 2010, s. 34-41: “Fusion’s false dawn”. • New Scientist, 6.3.2010, s. 22-23: “The third nuclear option”

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten