Suomesta omavarainen ydinpolttoaineen suhteen?

Hyvä, että joku huomauttaa, ettei tuo 70 tonnia jätettä vuodessa taida olla sentään pelkkää uraania... Käsittääkseni Yhdysvaltojen kaikki, ikinä tuottama, käytetty ydinpolttoaine mahtuisi tynnyreissä yhdelle jalkapallokentälle.

Laki koskee käytettyä ydinpolttoainetta. Sen tarkoituksena on estää ydinjäteongelman ratkaisu viemällä jätteet ulkomaille (Venäjä). Sen tarkoituksena on myös estää Suomen peruskallion myymistä ulkomaisen ydinjätteen loppusijoituspaikaksi.

Laki ei estä hautaamasta peruskallioon sitä tavaraa jota siellä jo on eli uraania, toriumia, radiumia. Käyttämättömässä ydinpolttoaineessa on vain uraanin isotooppeja eikä muuta eli sitä saisi lain mukaan tuoda Suomeen niin paljon kuin huvittaa. Jos sitä haluaa ostaa ja sitten haudata kallioon niin siitä vaan kunhan pykälät täyttyvät.

Laki ottaa kantaa käytetyn ydinpolttoaineen fissiotuotteisiin eli siihen pitkäaikaisesti ja voimakkaasti säteilevään osaan aineesta, joka tekee ydinjätteestä jätettä. Sellaista ei haluta Suomeen tuotavan ulkomailta.

Teen karkean arvion siitä, paljonko Suomen kallioperässä on luontaisesti fissiotuotteita. Tässä ei siis ole mukana Tshernobylin laskeumaa.

Ydinreaktiossa syntyy samaa suuruusluokkaa fissiotuotteita riippumatta siitä, onko fissio spontaani vai neutronin aiheuttama. Oletetaan että eroa ei ole merkittävästi. Tällöin fissiotuotteita syntyy suoraan fissioiden määrän suhteessa.

Luonnon uraanin isotoopeista eniten spontaania fissiota tapahtuu U238:ssa. Sen puoliintumisaika spontaanin fission kautta on 8.4E15 vuotta eli 2.65E24 sekuntia. Uraanin hajoamisvakio fission kautta on siis ln(0.5)/2.65E24 = 2.62E-21 (1/s).

Yksi kilogramma U238 sisältää 6.022E23*(1000g/238g) = 2.53E24 uraaniatomia ja siinä tapahtuu sekunnissa 2.53E24*2.62E-21=6600 fissiota sekunnissa.

Yksi fissio vapauttaa noin 200 MeV = 3.2E-11 J energiaa. Uraanikilon spontaanit fissiot tuottavat siten tehoa 2.12E-7W verran.

Suomen kallioperän massasta uraania on noin 2 ppm, josta siis suurin osa U235 isotooppia. Suomen pinta-ala on noin 338000 neliökilometriä. Jos oletetaan että kaikki Suomen kallio on graniittia (Suomen ja Maapallon pinnan yleisin kivilaji, tiheys 2.6...2.75 tonnia per kuutiometri) niin yhden metrin paksuisen ja Suomen peittävän graniittikerroksen massa olisi noin 2.6E3(kg/m^3)*338000*(1000m*1000m)*1m=8.8E14 kg (880000000000000kg)

Tuosta kivimassasta uraania olisi 2 ppm eli yhteensä 2E-6*8.8E14 = 1.76E9kg (1.76 miljardia kilogrammaa). Tuollainen määrä uraania tuottaisi nimenomaan spontaanien fissioiden kautta tehoa vaivaiset 373 W.

Kymmenen kilometrin paksuinen kivikuori Suomen alapuolella tuottaisi tehoa (ja fissiotuotteita) spontaanien fissioiden avulla 3.7 MW verran.

Suomen ydinvoimaloiden tuottama lämpöteho (fissioteho) on tällä hetkellä yhteensä 1500 1500 2500 2500 = 8000 MW. Ydinvoimalamme siis tuottavat tällä hetkellä fissiotuotteita noin 200 kertaisella nopeudella verrattuna siihen, mitä kalliossa tapahtuvat spontaanit fissiot saavat aikaan koko Suomen kallioperän ylimmässä 10 kilometrin paksuisessa kerroksessa.

Ydinjätteen tuotanto on voimaloissa ollut käynnissä useiden kymmenien vuosien ajan joten lyhytikäisten (kymmenien vuosien puoliintumisaika) isotooppien kannalta ollaan lähestymässä tasapainotilaa. Lyhytikäisiä isotooppeja syntyy yhtä paljon kuin niitä puoliintumisen vuoksi hajoaa. Silloin niiden määräsuhde ydinjätteen ja kallioperän välillä on kaikkiaan tapahtuvien fissioiden määräsuhde eli mainittu luku 200. Käytetyssä ydinpolttoaineessa on 200 kertaa enemmän kyseisiä isotooppeja kuin kallioperässä. Vaikka huomioitaisiin koko 50km paksuinen kerros Suomen alla olevaa litosfääriä niin siinäkin olisi vain pari prosenttia siitä määrästä fissiotuotteita joita reaktorit ovat pelkästään Suomessa tuottaneet.

Pitkäikäisten isotooppien (Tc99) osalta ollaan ydinjätteessä vasta nousussa mutta kallioperässä jo tasapainossa. Tc99 puoliintumisaika on noin 211000 vuotta. Sitä on ehtinyt kertyä ydinjätteeseen 40 vuodessa karkeasti arvioiden noin tekijällä 200*(40 vuotta/211000 vuotta)=0.04 kerrottuna se määrä mitä ainetta on tasapainotilaan päässeessä 10 kilometrin paksuisessa kerroksessa Suomen kallioperää.

Asia ei kuitenkaan ole näin yksinkertainen kun ydinreaktorissa tapahtuu myös ydinpolttoaineessa olevien aineiden neutronisäteilytyksen vuoksi myös muiden aktinidien tuotantoa. Kallioperässä tätä ei tapahdu kun spontaanifissioiden tuottamien neutronien kulkureitille ei juurikaan ehdi osumaan uraaniatomeita.

Nämä ikävät aktinidit hallitsevat käytetyn polttoaineen radioaktiivisuutta siitä alkaen, kun kesiumin, strontium yms lyhytikäiset isotoopit ovat puoliintuneet pois. Vasta joskus 200000 (kaksisataatuhatta) vuotta myöhemmin ollaan taas fissiotuotteiden (Tc99) hallitsemassa tilanteessa.

Lopputulema on siis se, että nykyisten ydinvoimaloiden tuottama käytetty polttoaine tällä hetkellä sisältää kallioperäämme verrattuna parisataakertaisen määrän lyhytikäisiä isotooppeja, suuren määrän noin neljästäsadasta vuodesta kymmeniin tuhansiin vuosiin eläviä aktinideja joita kalliosta ei löydy ollenkaan mutta vasta nelisen prosenttia siitä teknetiummäärästä mikä koko Suomen 10 km paksuisesta ylimmästä peruskalliokerroksesta löytyy luontaisesti.

Minusta ydinenergialaki on tällä hetkellä perusteltu. Jos jossakin vaiheessa onnistutaan esimerkiksi laserkiihdyttimillä turvallisesti jälleenkäsittelemään jätettä vähemmän aktiiviseksi tai saadaan jälleenkäsittely muuten toimimaan kelvollisesti niin sitten lakiin pitää tehdä muutoksia. Sellafield on surullinen esimerkki siitä, mitä ongelmia jälleenkäsittelyyn edelleenkin liittyy. Siksi mieluummin loppusijoitus kuin jätteiden vienti ulos Suomesta.

Anonyymi kirjoitti:

Teen karkean arvion siitä, paljonko Suomen kallioperässä on luontaisesti fissiotuotteita. Tässä ei siis ole mukana Tshernobylin laskeumaa.

Ydinreaktiossa syntyy samaa suuruusluokkaa fissiotuotteita riippumatta siitä, onko fissio spontaani vai neutronin aiheuttama. Oletetaan että eroa ei ole merkittävästi. Tällöin fissiotuotteita syntyy suoraan fissioiden määrän suhteessa.

Luonnon uraanin isotoopeista eniten spontaania fissiota tapahtuu U238:ssa. Sen puoliintumisaika spontaanin fission kautta on 8.4E15 vuotta eli 2.65E24 sekuntia. Uraanin hajoamisvakio fission kautta on siis ln(0.5)/2.65E24 = 2.62E-21 (1/s).

Yksi kilogramma U238 sisältää 6.022E23*(1000g/238g) = 2.53E24 uraaniatomia ja siinä tapahtuu sekunnissa 2.53E24*2.62E-21=6600 fissiota sekunnissa.

Yksi fissio vapauttaa noin 200 MeV = 3.2E-11 J energiaa. Uraanikilon spontaanit fissiot tuottavat siten tehoa 2.12E-7W verran.

Suomen kallioperän massasta uraania on noin 2 ppm, josta siis suurin osa U235 isotooppia. Suomen pinta-ala on noin 338000 neliökilometriä. Jos oletetaan että kaikki Suomen kallio on graniittia (Suomen ja Maapallon pinnan yleisin kivilaji, tiheys 2.6...2.75 tonnia per kuutiometri) niin yhden metrin paksuisen ja Suomen peittävän graniittikerroksen massa olisi noin 2.6E3(kg/m^3)*338000*(1000m*1000m)*1m=8.8E14 kg (880000000000000kg)

Tuosta kivimassasta uraania olisi 2 ppm eli yhteensä 2E-6*8.8E14 = 1.76E9kg (1.76 miljardia kilogrammaa). Tuollainen määrä uraania tuottaisi nimenomaan spontaanien fissioiden kautta tehoa vaivaiset 373 W.

Kymmenen kilometrin paksuinen kivikuori Suomen alapuolella tuottaisi tehoa (ja fissiotuotteita) spontaanien fissioiden avulla 3.7 MW verran.

Suomen ydinvoimaloiden tuottama lämpöteho (fissioteho) on tällä hetkellä yhteensä 1500 1500 2500 2500 = 8000 MW. Ydinvoimalamme siis tuottavat tällä hetkellä fissiotuotteita noin 200 kertaisella nopeudella verrattuna siihen, mitä kalliossa tapahtuvat spontaanit fissiot saavat aikaan koko Suomen kallioperän ylimmässä 10 kilometrin paksuisessa kerroksessa.

Ydinjätteen tuotanto on voimaloissa ollut käynnissä useiden kymmenien vuosien ajan joten lyhytikäisten (kymmenien vuosien puoliintumisaika) isotooppien kannalta ollaan lähestymässä tasapainotilaa. Lyhytikäisiä isotooppeja syntyy yhtä paljon kuin niitä puoliintumisen vuoksi hajoaa. Silloin niiden määräsuhde ydinjätteen ja kallioperän välillä on kaikkiaan tapahtuvien fissioiden määräsuhde eli mainittu luku 200. Käytetyssä ydinpolttoaineessa on 200 kertaa enemmän kyseisiä isotooppeja kuin kallioperässä. Vaikka huomioitaisiin koko 50km paksuinen kerros Suomen alla olevaa litosfääriä niin siinäkin olisi vain pari prosenttia siitä määrästä fissiotuotteita joita reaktorit ovat pelkästään Suomessa tuottaneet.

Pitkäikäisten isotooppien (Tc99) osalta ollaan ydinjätteessä vasta nousussa mutta kallioperässä jo tasapainossa. Tc99 puoliintumisaika on noin 211000 vuotta. Sitä on ehtinyt kertyä ydinjätteeseen 40 vuodessa karkeasti arvioiden noin tekijällä 200*(40 vuotta/211000 vuotta)=0.04 kerrottuna se määrä mitä ainetta on tasapainotilaan päässeessä 10 kilometrin paksuisessa kerroksessa Suomen kallioperää.

Asia ei kuitenkaan ole näin yksinkertainen kun ydinreaktorissa tapahtuu myös ydinpolttoaineessa olevien aineiden neutronisäteilytyksen vuoksi myös muiden aktinidien tuotantoa. Kallioperässä tätä ei tapahdu kun spontaanifissioiden tuottamien neutronien kulkureitille ei juurikaan ehdi osumaan uraaniatomeita.

Nämä ikävät aktinidit hallitsevat käytetyn polttoaineen radioaktiivisuutta siitä alkaen, kun kesiumin, strontium yms lyhytikäiset isotoopit ovat puoliintuneet pois. Vasta joskus 200000 (kaksisataatuhatta) vuotta myöhemmin ollaan taas fissiotuotteiden (Tc99) hallitsemassa tilanteessa.

Lopputulema on siis se, että nykyisten ydinvoimaloiden tuottama käytetty polttoaine tällä hetkellä sisältää kallioperäämme verrattuna parisataakertaisen määrän lyhytikäisiä isotooppeja, suuren määrän noin neljästäsadasta vuodesta kymmeniin tuhansiin vuosiin eläviä aktinideja joita kalliosta ei löydy ollenkaan mutta vasta nelisen prosenttia siitä teknetiummäärästä mikä koko Suomen 10 km paksuisesta ylimmästä peruskalliokerroksesta löytyy luontaisesti.

Minusta ydinenergialaki on tällä hetkellä perusteltu. Jos jossakin vaiheessa onnistutaan esimerkiksi laserkiihdyttimillä turvallisesti jälleenkäsittelemään jätettä vähemmän aktiiviseksi tai saadaan jälleenkäsittely muuten toimimaan kelvollisesti niin sitten lakiin pitää tehdä muutoksia. Sellafield on surullinen esimerkki siitä, mitä ongelmia jälleenkäsittelyyn edelleenkin liittyy. Siksi mieluummin loppusijoitus kuin jätteiden vienti ulos Suomesta.

Lue lisää

Uraanin ja toriumin spontaani fissio on hyvin harvinainen ilmiö. Spontaanin fission osuus luonnon taustasäteilyssä onkin mitättömän pieni.

Sitä vastoin maapallon sisältämien radioaktiivisten aineiden ( uraani, torium, kalium- 40 ) radioaktiivinen hajoaminen on hyvin yleistä tuottaen maapallolla energiaa suuruusluokaltaan noin 20 TW teholla . Siitä Suomen saama teho-osuus pinta-alojen suhteessa laskien on noin 2E10W , mikä vastaa noin kymmenen ydinreaktorin tuottamaa lämpötehoa.
Radioaktiivinen hajoaminen tuottaa vapautuvan energian ohella tytäraineita, joista osa on hyvin säteilyvaarallisia tai pitkään säteileviä. Ihmisen saamasta säteilyannoksesta yli puolet on peräisin radioaktiivisesta hajoamisesta. Alle 1% osuus säteilyannoksesta on peräisin ydinkokeista ja ydinonnettomuuksista.

Anonyymi kirjoitti:

Uraanin ja toriumin spontaani fissio on hyvin harvinainen ilmiö. Spontaanin fission osuus luonnon taustasäteilyssä onkin mitättömän pieni.

Sitä vastoin maapallon sisältämien radioaktiivisten aineiden ( uraani, torium, kalium- 40 ) radioaktiivinen hajoaminen on hyvin yleistä tuottaen maapallolla energiaa suuruusluokaltaan noin 20 TW teholla . Siitä Suomen saama teho-osuus pinta-alojen suhteessa laskien on noin 2E10W , mikä vastaa noin kymmenen ydinreaktorin tuottamaa lämpötehoa.
Radioaktiivinen hajoaminen tuottaa vapautuvan energian ohella tytäraineita, joista osa on hyvin säteilyvaarallisia tai pitkään säteileviä. Ihmisen saamasta säteilyannoksesta yli puolet on peräisin radioaktiivisesta hajoamisesta. Alle 1% osuus säteilyannoksesta on peräisin ydinkokeista ja ydinonnettomuuksista.

Lue lisää

Kyllä sitä spontaania fissiota vain tapahtuu. Loviisa ykkösen ensimmäinen käynnistys tapahtui spontaanin fission avulla. Seisoin vieressä katsomassa ensimmäistä käynnistystä, toisen käynnistyksen teinkin itse. Ja kun Suomessa ensimmänen atomisähkön hippunen meni valtakunnan verkkoon, minä itse ajoin reaktoria.
Kaikki käynnistykset ovat tapahtuneet sikäli spontaaneilla fissioilla, ettei mitään erillistä neutronilähdettä ole koskaan ollut eikä tarvittu. Loviisan reaktorien tehomittaus herää jo lämpötehon tasolla 0,3 W... Täyden tehon lämpöteho on 1 500 000 000 W.

Perinteistä ydinvoiman haitoilla pelottelua. Siinä on Griinpiis ja Virheet kunnostautuneet jo vuosikymmenten ajan.

Nyt kun niiden pitäisi ilmastonmuutoksen torjunnan vuoksi kääntää kelkkaa niin kuuluu nitinää ja narinaa.

Anonyymi kirjoitti:

Perinteistä ydinvoiman haitoilla pelottelua. Siinä on Griinpiis ja Virheet kunnostautuneet jo vuosikymmenten ajan.

Nyt kun niiden pitäisi ilmastonmuutoksen torjunnan vuoksi kääntää kelkkaa niin kuuluu nitinää ja narinaa.

Lue lisää

Jaa, minkä ihmeen ilmastonmuutoksen?

Anonyymi kirjoitti:

Jaa, minkä ihmeen ilmastonmuutoksen?

Persu on hyvä ja opettelee lukemaan, muutakin kuin MustaValko-uutisia.

Johan tuolta on viety uraanirikastetta alusta lähtien nikkeli(?)rikasteen mukana harjavaltaan venäläisomisteiseen laitokseen. Sen jälkeisestä uraanin matkasta ollaan oltu hipihiljaa.