Kärnavfall genomlyses före slutförvaring

I Olkiluoto i Eurajoki förbereder man sig för att starta slutförvaringen av använt kärnbränsle i den finska berggrunden nästa år – som första i världen.

Efter användningen blir kärnbränslet ett starkt strålande, farligt avfall. Det innehåller mycket uran och plutonium, som är byggmaterial för kärnvapen. Alla material måste hållas intakta då bränslestavarna placeras i slutförvaringen. Därför måste de mätas noga och pålitligt före de läggs in.

– Så kan vi vara säkra på vad det är som slutförvaras i berggrunden och att kärnmaterialen förblir i fredligt bruk, säger besökande forskaren Riina Virta vid Helsingfors universitet.

All den viktiga informationen måste samlas in före slutförvaringen. Mätresultaten måste också förvaras i en form som är åtkomlig för människor och förståelig i tusentals, kanske hundratusentals år.

För sin doktorsavhandling har Riina Virta studerat mätningsmetoder för kärnavfall vid Helsingfors universitet i samarbete med Forskningsinstitutet för fysik (HIP). Virta arbetar också som inspektör på kärnmaterialbyrå vid Strålsäkerhetscentralen.

Gammakameran ser inuti knippet

I sin doktorandforskning utvecklade Riina Virta PGET-apparaten, d.v.s. en avbildningsmetod som kallas passiv gammaemissionstomografi, som mäter gammastrålningen från använt kärnbränsle. Kärnbränslet består av stavar på några meter som innehåller uran, vilka har samlats till ett knippe som utgör ett bränsleelement. Med hjälp av PGET-apparaten kan man utforma en detaljerad tvärsnittsbild av knippet.

I tvärsnittsbilden kan man kontrollera att alla stavarna finns kvar i knippet. En utmaning med metoden är att bränslet dämpar strålningen mycket effektivt.

”I praktiken når strålningen från mitten av knippet endast med nöd och näppe till detektorn eller ”kameran”. Detta problem ville vi åtgärda i min forskning.”

Kvaliteten på bilden förbättrades bl.a. genom att utveckla hur vi samlade in data och genom att använda de insamlade data mera klokt. Metoden utvecklades också så, att apparaten, förutom i vatten, också kan användas i luften. På så vis passar den de finska anläggningar som kommer att ta hand om slutförvaring. Inom forskningen utvecklades också programvaruverktyg som gör det operativa bruket av metoden lättare.

Metodens prestanda bevisades med hjälp av ett omfattande bibliotek, som består av fältmätningar av bränsleknippen som utförts vid finska kärnkraftverk.

– Mätningsmetoden har alltså studerats noggrant och konstaterats fungera, och den väntar nu endast på att slutförvaringsverksamheten ska börja i Olkiluoto, säger Virta.

DI Riina Virta kommer att disputera den 4.6 2024 vid matematisk-naturvetenskapliga fakulteten vid Helsingfors universitet med avhandlingen "Gamma tomography of spent nuclear fuel for geological repository safeguards". Disputationen går av stapeln i Physicum E204, Gustaf Hällströms gata 2. Mera om disputationen.

Mera information

Riina Virta

riina.virta@stuk.fi                                                                                                                                            

+358 50 4713 550

STUK: Slutlig information om kärnbränsle som ska slutförvaras med finska metoder