Ydinjäte on ydinreaktorien tuottamaa tai tutkimusprojekteista, lääketieteellisestä käytöstä ja ydinaseiden valmistuksesta jäänyt radioaktiivinen jäte. Luokitusmenetelmät voivat vaihdella hieman maittain, mutta kaksi luokkaa-korkea-aktiivinen jäte (HLW) ja matala-aktiivinen jäte (LLW)-tunnustetaan yleisesti radioaktiivisuuden, lähteen ja puoliintumisajan perusteella. Nämä materiaalit ovat mahdollisesti vaarallisia, koska ne lähettävät ionisoivaa säteilyä, joka voi vahingoittaa tai tappaa soluja, tuottaa mutaatioita ja synnynnäisiä vikoja ja aiheuttaa syöpää. Riskin aste riippuu radioaktiivisuuden tasosta ja tyypistä, ja jotkut materiaalit ovat erittäin vaarallisia raakamuodossa ja toiset aiheuttavat vähäistä uhkaa useimmissa olosuhteissa. Ydinjätteen turvallinen hävittäminen on jatkuva ja kiistanalainen kysymys.
Tyypit ja lähteet
Korkea-aktiivinen jäte koostuu pääasiassa ydinreaktorien käytetystä polttoainesauvasta. Nämä voimalaitokset luottavat ydinfissioon lämmön tuottamiseksi, ja polttoaineesta tehdään tankoja, jotka voidaan siirtää reaktorisydämessä sisään ja ulos prosessin ohjaamiseksi. Jonkin ajan kuluttua sauvan halkeamisnopeus laskee siihen pisteeseen, jossa se ei enää ole tehokas, ja sauva poistetaan. Irrotetut tangot tunnetaan käytetyn polttoaineen sauvina, ja ne ovat erittäin radioaktiivisia ja sisältävät useita fissiotuotteita – fissioprosessin luomia radioaktiivisia elementtejä. Nämä elementit hajoavat eri nopeuksilla, ja ajan myötä sauvat muuttuvat vähemmän radioaktiivisiksi, mutta pysyvät mahdollisesti vaarallisina monien tuhansien vuosien ajan.
Matala-aktiivinen jäte sisältää Yhdysvalloissa olennaisesti kaiken, mikä ei kuulu korkea-aktiiviseen jäteluokkaan. Se tulee monista eri lähteistä. Se koostuu materiaaleista, jotka ovat joutuneet kosketuksiin radioaktiivisten aineiden kanssa tai jotka ovat joutuneet radioaktiivisiksi joillekin säteilymuodoille altistumisen vuoksi, sekä pienistä määristä tutkimuslaitoksista ja sairaaloista peräisin olevia radioisotooppeja. Esimerkkejä ovat radioaktiivisten materiaalien parissa työskentelevän henkilökunnan suojavaatteet sekä ruiskut ja neulat, joita käytetään radioisotooppien injektointiin lääketieteellisiin tarkoituksiin. Se on tyypillisesti mahdollisesti vaarallinen muutaman kymmenen ja muutaman sadan vuoden ajan.
Joissakin maissa on väliluokka jätettä. Tätä ei ole tunnustettu Yhdysvalloissa, mutta sitä käytetään Euroopassa, ja se sisältää ydinreaktorien käytöstä poistetut osat, jotka ovat joutuneet kosketuksiin ydinpolttoaineen kanssa, sekä reaktorien käytöstä poistamisesta syntyneitä materiaaleja. Toinen luokka on “myllyn rikastushiekka”, joka on jäämiä uraanin uuttamisesta malmista. Nämä ovat vain vähän radioaktiivisia, ja niiden uskotaan yleensä aiheuttavan enemmän kemikaaleja kuin säteilyvaaraa, koska ne sisältävät usein myrkyllisiä raskasmetalleja.
hävittäminen
Korkea-aktiivista jätettä varastoidaan yleensä ydinvoimalaitosten päällä, kunnes asianmukainen loppusijoituspaikka on käytettävissä. Ensimmäisen säilytysajan aikana sitä pidetään vähintään 20 metrin veden alla, joka imee säteilyn. Suosittu vaihtoehto pitkäaikaiseen hävittämiseen on syvällä maan alla, radioaktiivinen materiaali koteloitu lasiin ja sitä seurataan huolellisesti. Sopivan loppusijoituspaikan löytäminen on kuitenkin ongelmallista, koska suunnitelmat erittäin radioaktiivisen jätteen varastoimiseksi mihin tahansa paikkaan kohtaavat yleensä kovaa vastustusta. Käytettyjä polttoainesauvoja voidaan myös säilyttää maanpinnan yläpuolella suurissa metalli- ja betonisäiliöissä.
Toinen vaihtoehto käytetyn polttoaineen sauvoille on uudelleenkäsittely. Sen jälkeen kun ydinpolttoainenippu on poistettu reaktorista, se sisältää edelleen suurimman osan alkuperäisestä uraanistaan, mutta se on sekoitettu erittäin radioaktiivisten fissiotuotteiden kanssa. Tämä radioaktiivinen cocktail voidaan erottaa ydinvoiman uudelleenkäsittelyprosessilla, joka lajittelee käytetyn polttoaineen elementit ja mahdollistaa hyödyllisen polttoaineen talteenoton ja uudelleenkäytön. Tämä prosessi jättää edelleen jonkin verran erittäin radioaktiivista jätettä, joka on hävitettävä, mutta määrä on paljon pienempi. Vuodesta 2013 lähtien uudelleenkäsittelyä ei harjoiteta Yhdysvalloissa, mutta sitä tehdään Yhdistyneessä kuningaskunnassa ja Ranskassa.
Matala-aktiivista jätettä säilytetään erityisissä säiliöissä, joissa on tarvittaessa radioaktiivisuuden tasolle ja tyypille sopiva suojausaste. Alfa -säteilyä lähettävät aineet eivät vaadi suojausta, koska ne ovat vaarallisia vain nieltynä tai hengitettynä. Gammasäteily ja neutronisäteilijät vaativat kuitenkin merkittävää suojausta. Kuten korkea-aktiivisen jätteen tapauksessa, materiaalit haudataan maan alle, mutta yleensä suhteellisen lähellä pintaa.
Ydinjätteen aiheuttama riski
Ydinjäte on mahdollisesti vaarallista, koska se säteilee sellaista säteilyä, jolla on tarpeeksi energiaa atomien ionisoimiseksi, mikä tarkoittaa, että atomit varautuvat sähköisesti esimerkiksi elektronien poistamisen vuoksi. Ihmiskehossa nämä varautuneet atomit voivat olla vuorovaikutuksessa muiden atomien kanssa aiheuttaen kemiallisia muutoksia soluissa ja DNA: ssa. Suuri ionisoivan säteilyn määrä tappaa soluja ja voi aiheuttaa välittömiä hengenvaarallisia vaikutuksia, kun taas alemmat tasot voivat aiheuttaa geneettisiä vaurioita ja syöpää. Asioiden näkökulmasta ydinjäte ei kuitenkaan välttämättä ole vaarallisempi kuin kemialliset myrkyt, joita tuotetaan paljon suurempia määriä. On arvioitu, että julkinen altistuminen hiilivoimalaitosten syöpää aiheuttaville aineille on paljon suurempi kuin ydinjätteestä johtuen kemikaaleista ja kivihiilen palamisesta ilmaan vapautuvista luonnollisista radioaktiivisista elementeistä.