Technetium-99-utslipp fra Sellafield, mulige rensetiltak og framtidig regulering.

Dette notatet beskriver årsaken til at Sellafield anlegget i dag slipper ut store mengder Technetium-99 til Irskesjøen. Notatet dokumenterer de mengdene avfall som blir generert, hvilke planer som er skissert fra britiske myndigheter for eventuelt å redusere utslippene, samt hvordan dette kan gjøres. Notatet beskriver ikke miljøpåvirkningen i Irskesjøen og Nordsjøen. Mer om dette i Bellona Arbeidsnotat 05: 2001.

1. Bakgrunn
Ved Sellafield anlegget eksisterer det to forskjellige reprosesseringsverk. Det er prosessen ved disse anleggene som fører til de store radioaktive utslippene til Irskesjøen, og som kan spores helt til Norskekysten og til Barentshavet.

Reprosessering er en måte å utvinne uran og plutonium fra brukt reaktorbrensel, for å bruke det på nytt i såkalt Mixed oxide fuel (MOX). Mens de fleste andre land med atomkraftverk har valgt å lagre sitt brukte reaktorbrensel på land, for framtidig deponering, har blant annet Storbritannia og Frankrike valgt reprosessering. I denne prosessen løses det brukte brenselet opp i syre, for å kunne utvinne det som er igjen av uran og plutonium i brenselet. Prosessen frigir imidlertid også alle de andre radioaktive spaltningsproduktene som en ikke har bruk for. Disse må renses ut, overføres til fast form og lagres på land. Det er imidlertid teknisk umulig å rense ut alle de radioaktive stoffene som frigjøres. Store mengder radioaktivitet i lav- og mellomaktive konsentrasjoner slippes derfor ut i sjøen. Et av stoffene som er vanskelig å rense ut er technetium-99 (Tc-99), som har en halveringstid på 213.000 år.

Det eldste reprosesseringsverket i Sellafield, som fremdeles er i drift, er B205. Det ble satt i verk i 1964 og reprosesserer Magnox-brensel fra de eldste reaktorene i Storbritannia. Dette er en brenselstype som er laget av metallisk uran. Det andre reprosesseringsanlegget heter THORP og ble satt i drift i 1994. Dette anlegget reprosesserer det vanlige reaktorbrenselet som er laget av uranoksid. Utslippene av Tc-99 fra de to anleggene ligger på mellom 70 og 90 Tbq per år.

Det er Magnox-reprosessering, i det eldste reprosesseringsverket (B205), som er årsaken til de største utslippene av Tc-99. Magnox-reprosessering genererer årlig mellom 20 og 30 TBq med Tc-99, avhengig av utbrenningen på det brenselet som reprosesseres. I tillegg slippes det årlig ut mellom 50 og 60 TBq med historisk avfall, som er lagret på anlegget, og som også stammer fra B205 anlegget. Til sammenlikning er utslippene fra THORP ca. 1 TBq Tc-99 årlig.[1]

Årsaken til disse forskjellene er at THORP-anlegget har en teknologi som skiller ut over 99 prosent av Tc-99 avfallet sammen med det høyaktive avfallet som går til vitrifisering og lagring på land. I det eldre B205 blir bare 30 prosent av Tc-99 produktene behandlet sammen med det høyaktive avfallet.[2] Resten behandles sammen med det mellomaktive avfallet, som etter rensing slippes ut i sjøen. Dette avfallet kalles medium active liquide (MAC).

Helt fram til 1981 ble MAC fra B205, etter en mellomlagringsperiode på tre år, sluppet urenset ut i Irskesjøen. I begynnelsen av 1980 årene stanset BNFL utslippene, og begynte å lagre avfalet i tanker på land i påvente av et nytt renseanlegg. I arbeidet med å redusere utslippene, ble tre forskjellige renseprosesser foreslått, hvorav regjeringen gikk inn for det billigste alternativet; The Enhanced Actinide Removal Plant (EARP).[3] Dette var et renseteknikk som kunne rense ut de alfagivende radionuklidene, men som ikke kunne rense ut eksempelvis Tc-99, en betagivende nuklid som ble ansett som mindre farlig.[4]

EARP ble satt i drift i 1994, og en begynte umiddelbart å rense de store mengdene med flytende høyaktivt avfall som hadde hopet seg opp i store lagringstanker. Det var da lagret 6000 m³ MAC på anlegget,[5] beregnet å innholde 600 TBq Tc-99. Halvparten av dette er allerede sluppet ut.

Men selv om EARP har renset ut store mengder av de alfagivende radionuklidene, som cesium-137, strontium-90 og plutonium, har Tc-99 nå urensett ut i sjøen. I tillegg til at det historiske avfallet ble sluppet ut gjennom EARP, begynte BNFL igjen å slippe ut de kontinuerlige mengdene med MAC som ble generert av reprosessering i B205. Resultatet var en dramatisk økning i Tc-99 utslippene. I 1995 slapp BNFL ut hel 190 TBq Tc-99. Utslippstillatelsen var på 200 TBq.

I januar 2000 reduserte myndighetene tilatelsen, til 90 TBq per år. For å få til dette måtte man redusere mengden flytende mengde avfall som ble behandlet i EARP. I dag slipper BNFL ut mellom 70 og 90 TBq Tc-99 per år.

I 2012 skal imidlertid BNFL stenge B205. Innen da skal all Magnox-brensel som er produsert være reprosessert. Tre år seine vil utslippene av Tc-99 opphøre, og de eneste gjenstående utslippene vil være fra THORP. Hvis det ikke innstalleres nye renseteknikker vil de totale utslippene av Tc-99 fra B205 fram til 2015, inklusive det historiske avfallet, bli på 590 TBq.[6]

2. Dagens utslippskilder
I det alt vesentlige stammer Tc-99 utslippene fra Sellafield fra reprosessering i B205. Totalt står utslippene fra dette anlegget for 97 prosent av de totale Tc-99 utslippene fra Sellafield.[7] Vi vil derfor konsentrere oss om hva som kan gjøres med utslippene fra B205, og ikke gå nærmere inn på situasjonen ved THORP-anlegget.

Årsaken til de høye Tc-99 utslippene fra B205 er todelt. Når B205 opererer problemfritt stammer 20 – 30 TBq av de årlige utslippene fra den kontinuerlige reprosesseringen.[8] De resterende utslippene stammer fra det historiske avfallet som slippes ut gjennom EARP fra lageringstankene i B211.

Per. september 2001 var det lagret omtrent 2850 kubikkmeter MAC i B211 tankene.[9] Normalt slippes det ut omtrent 300 m³ med MAC per år. Hvor mye som slippes ut per år avhenger av hvor mye brensel som reprosesseres i B205. De siste årene har det være en rekke tekniske problemer ved B205, og mengden brensel som har blitt reprosessert har vært lav. Fra september 2000 til september 2001 kunne BNFL derfor slippe ut hele 550 m³ MAC fra B211 uten å bryte utslippstillatelsene.[10] Ettersom B205 fremdeles behandler mindre brensel enn beregnet kan BNFL fortsette å tømme tankene i stort tempo. På bakrunn av tall fra EA kan en derfor anta at det per. mars 2002 vil være omtrent 2500 m³ MAC, med 250 TBq Tc-99, igjen i B211. Det er omtrent 1 TBq Tc-99 per 10 m³ med MAC.

B211-anlegget består av 10 forskjellige MAC-tanker. Fem av disse brukes til lagring av MAC, to av tankene inneholder avfallsløsning, to andre tanker inneholder flytende avfall fra THORP. Den siste tenken er en tom buffer tank. I tillegg finnes det to andre tankanlegg for lagring av MAC (B212 og B213) med henholdsvis en og tre tanker hver.[11] Hver tank i B211 har kapasitet til å lagre 1,050 m³ med MAC. Av sikkerhetsmessige grunner har B211 en sertifisert kapasitet på 4,200 m³.[12] Tankanlegget er omtrent 50 år gammelt og imøtekommer ikke moderne sikkerhetskrav. Anlegets sikkerhetssertifikat løper ut i 2006,[13] og selv om det vil være mulig å utvide dette sertifikatet, er det et krav at tankene snarest mulig tømmes for det historiske avfallet. Det er mulig det britiske Helth and Safety Excutive (HSE) vil pålegge BNFL å bygge et nytt tankanlegg for lagring av MAC. Dette vil i så tilfelle kost minst 300 millioner pund.[14]

Hvor lang tid det vil ta å tømme tankene avhenger av hvor stor tilførselen av ny MAC vil være fra B205, og hvor mye MAC som slippes ut de kommende årene. Dette vil avhenge av en rekke faktorer, som hva slags utslippskrav som settes, hvor mye brensel som reprosesseres i B205, og om BNFL vil bli pålagt å vitrifisere noe av avfallet.

Den andre kilden til Tc-99 utslipp er det kontinuerlige utslippet av MAC fra reprosesseringen i B205. De produserte MAC-mengdene varierer avhengig av hvor mye brensel som blir behandlet. Hvis B205 klarer å reprosessere 1,200 tonn magnox per år (som er kapasiteten) vil utslippene av MAC ligge på 200 m³ per år. Innholdet av Tc-99 vil ligge på ca. 20 TBq, selv om dette kan variere opp til 30 TBq avhengig utbrenningen på brenselet som behandles.[15]

I dag ledes MAC ut fra B205, via forskjellige rørledninger (streams), til fordampningsanlegget for MAC-avfall (B268),[16] før også dette havner i tankanlegget B211. Her lagres væsken i minimum tre år, slik at kortlivede radionuklider, slik som ruthenium-106, skal forsvinne.[17] Siden 1994 har BNFL imidlertid sluppet ut mer MAC til behandling i EARP, enn de har tilført fra B205. Dermed har mengden lagret MAC gradvis blitt redusert.

Hvis en vil stanse tilføreselen av ny MAC fra B205 til B211, slik at disse tankene kan tømmes helt, må all ny MAC vitrifiseres. Dette er teknisk sett ikke noe problem, og kan gjøres ved å overføre MAC fra B205 til til det samme anlegget som behandler det flytende høyaktive avfallet, «Highly Active Liquor Evaporation and Storage Plant» (B215). Det høyaktive flytende avfallet (Highly Active Liquor (HAL)) ledes direkte til behandling og lagring her, før vitrifisering. Mer om dette under punkt 3.

3. Mulige rensetiltak
Det er i prinsippet tre måter å rense ut Tc-99 fra det flytende avfallet. Det kan bygges et nytt renseanlegg, en kan utvide det eksisterende renseanlegget med ny teknologi, eller en kan velge å vitrifisere all den Tc-99 forurensede væsken.

Nytt renseanlegg
BNFL kan bygge et nytt renseanlegg, i tillegg til EARP, som renser Tc-99. Dette kan være en form for ion exchange prosess (med bruk av organisk kvae), eller en kjemisk prosess med bruk av en natriumsløsning som skiller ut Tc-99, og et filter. Det er usikkerhet med henhold til hvor godt disse teknikkene vil fungere. BNFL har ansått at et nytt renseanlegg av denne typen vil koste mellom 100 og 150 millioner pund, og at det ville ta omtrent fem år å bygge det.

Tetrafenylfosforbromid (TPP).
Denne renseteknikken innebærer å tilføre fellingskjelikaliet tetrafenylfosforbromid (TPP) til den flytende MAC før væsken behandles i EARP. Dette ville skape et utfellingsprodukt (tetrafenylfosfonium) som igjen ville blande seg med de andre fellingsproduktene som skapes i EARP-prosessen. Dette ville så bli renset ut av de eksisterende filtrene i EARP, sementert og lagret som Intermediate level waste.

Denne teknikken vil ikke kreve at det bygges et nytt anlegg nedenfor EARP, det er derfor en billigere teknikk som kan innføres raskere. Ifølge EA vil det ikke koste mer enn 3 millioner pund, inklusive utviklingskostnader.[18]

TPP-prosessen ville imidlertid medført at man hadde fått et par tusen ekstra ståltønner med sementert Tc-99 avfall. Ettersom Tc-99 er en relativt mobil radionuklid er det reist tvil om sementen vil klare å binde nukliden ved en langvarig, framtidig deponering. Nirex, det britiske selskapet med ansvar for å planlegge et framtidig atomdeponi i Storbritannia, har derfor ikke villet godkjenne denne måten å behandle avfallet. Hvis BNFL innfører TPP-teknikken vil de derfor også måtte utvikle en teknologi som bedre binder avfallet i en fast form.

I tillegg er det klart at en ved bruk av denne renseteknikken vil slippe ut noe TPP til miljøet. TPP er et giftig stoff, som selv i svært små konsentrasjoner er skadelig for det marine miljøet. Innføringen av denne renseteknologien vil derfor kreve at en også påser små utslipp av TPP.[19]

Vitrifisere all Tc-99 avfall
Den siste muligheten er at all fremtidig MAC-avfall som blir generert som følge av Magnox-reprosessering vitrifiseres. Fremtidig MAC må da overføres fra MAC-fordampningsanlegget B268 til anlegget for fordampning og lagring av høyaktivt flytende avfall (B215). Her i fra vil MAC kunne overføres til vitrifisering i WVP sammen med HAL. Her glasifiseres avfallet og lagres så i spesielle ståltønner for framtidig deponering som høyaktivt avfall.

Ifølge BNFL er 66 prosent av det genererte Tc-99-avfallet konsentrert i en av MAC-avfallssstrømmene fra B205. Dette er Primary Seperation 3 Aqueous Raffnate (PS3AR). I tillegg går ca to prosent gjennom Uranium Purification 1 Aqueous Raffinate (UP1AR). 30 prosent går allerede sammen med det høyaktive avfallet til vitrifisering, mens de resterende prosentene følger andre utslippsledninger. Det betyr at en omtrent ville eliminere alle Tc-99 utslippene fra B205 hvis BNFL ble pålagt å overføre avfallsstrømmene i PS3AR og UP1AR til B215 for vitrifisering.

Ifølge BNFL eksisterer det allerede en rørledning mellom MAC-fordampningsanlegget (B268) og B215. Det bør derfor ikke være noe praktisk problem å overføre framtidig MAC-avfall til vitrifisering. Ifølge BNFL vil en imidletrtid ha problemer med å behandle flytende avfall fra UP1AR på grunn av høye salt-konsentrasjoner i dette avfallet, som kan øke korrosjonen på anleggene. Å legge til rete for overføring av den gjenstående avfallsstrømmen (PS3AR), som inneholder det meste av techentiumet, vil imidlertid være relativt problemfritt og koste mellom 15 og 30 millioner pund.[20] Ifølge BNFL vil en slik overføring av MAC til WVP genere 10 – 20 ekstra tønner med glasifisert avfall per år, avhengig av hvor mye MAC som vitrifiseres.[21] Vitrifisering vil ikke bare redusere Tc-99 utslippene, men også redusere utslippene av strontium-90 med en faktor på ti, og utslippene av cecium-137 med 30 prosent.[22]

For BNFL sin del er det eneste problemet med denne løsningen at kapasiteten til WVP allerede er presset. BNFL er pålagt å redusere de store mengdene med historisk, lagret HAL. For å få til dette må BNFL vitrifisere store mengder HAL hvert år. Hvis bedriften i tillegg skal vitrifisere MAC kan dette skape problemer med å redusere mengdene HAL, slik de er pålagt av det britiske Helth and Safety Excutive (HSE). HSE beregner WVP sin kapasitet til 475 tønner per år. Selv om MAC-vitrifisering bare vil utgjøre en liten del av fabrikkens oppgaver har HSE derfor sagt at de vil gjøre en nøye gjennomgang av planene før de vil gi sin tilslutning.[23]

Teknisk sett ville det være mulig å overføre det historiske avfallet, som er lagret i B211, til vitrifisering på samme måte. BNFL argumenterer imidlertid med at konsentrasjonene av jern og natrium i det historiske avfallet er så høyt at det ikke vil kunne behandles i B215. Årsaken er at dette gamle avfallet har vært til fordampning flere ganger (for å minimere volumet MAC). BNFL har selv fastsatt grenser for hvor høye konsentrasjonene av jern, salt og natrium kan være i MAC før behandling i B215. I det historiske MAC-avfallet er det 1 kg. jern og 1. kg. natrium per kubikk meter MAC.[24]

4. Framtidig regulering av utslippene
Det britiske Environmental Agency (EA) har de siste årene gjort en gjennomgang av alle BNFL sine utslippstillatelser til sjø og luft og land. Som en del av dette arbeidet har EA også vurdering hvordan de i framtiden vil regulere utslippene av Tc-99.

I september 2001 leverete EA sin innstilling, som er til behandling i det britiske departementet for landbruk, mat og miljø. I denne innstillingen har EA i stor grad gitt etter for argumenter fra BNFL. Blant annet anbefaler EA at BNFL må få lov til å fortsete å slippe ut det som er igjen av alt det historiske avfallet. Det vil si at 2.500 nye m³ med MAC, og 250 TBq Tc-99 skal slippes på sjøen. EA anbefaler videre at BNFL skal få lov til å fortsete å slippe ut 90 TBq Tc-99 per år helt fram til 2006. Innen da anser EA at BNFL bør ha utviklet renseteknologien TPP, slik at utslipstillatelsen på dette tidspunktet skal kunne reduseres til 10 TBq per år. Dete er fortsatt tre ganger så høy som tillatelsen var prio 1994.

Når det gjelder den framtidige MAC, som genereres som følge av reprosessering i B205, anbefaler EA at dette må overføres til anlegget for lagring og behandling av HAL (B215) og framtidig vitrifisering. EA anbefaler at en slik behandling bør iverksettes innen 31. Mars 2003.[25]

5. Vurderinger
Bellona vurderer overføring av MAC-avfall til vitrifisering som er den mest fornuftige og kostandseffektive måten å stanse Tc-99 utslippene på. Det vil ta lang tid å bygge et nytt renseanlegg, samtidig som BNFL planlegger å stenge B205, og dermed den største kilden til Tc-99 utslippene, i 2012. Å betale mellom 100 og 150 milliner pund for et renseanlegg som vil være utdatert etter fem til seks års drift virker derfor lite kostandseffektivt.

Samtidig er det klart at det er en rekke usikkerhetsmomenter ved bruk av TPP som rensemiddel i EARP. For det første er stoffet en miljøgift som er uønsket i miljøet, for det andre vil TPP heller ikke kunne rense ut all technetiumet.

For å få til en eliminering av Tc-99 utslippene, uten å stenge B205, er vitrifisering av MAC-avfallet derfor den eneste mulige løsningen. Da er det også gledelig at EA har valgt denne utveien for det framtidig MAC-avfallet som vil bli generert i B205. På den annen side er det svært skuffende at EA ikke stiller de samme kravene til det historiske avfallet, men vil gi BNFL tilatelse til å fortsette å slippe dette avfallet ut i sjøen.

Etter EA sin anbefaling vil det historiske avfallet fra B211 tankene dermed fortsette å være et alvorlig forurensingsproblem i mange år framover. Først i 2006 vil EA redusere utslippstillatelsn til 10 TBq, men også dette avhenger av at BNFL har klart å utvikle en full skala renseteknologi basert på TPP, og at de har klart å utvikle nye måter å kapsle inn dette avfallet som kan godkjennes av NIREX.

BNFL argumenterer med at det er for høye konsentrasjoner av jern og natrium i det historiske MAC avfallet, til at dette kan vitrifiseres. Et slikt problem vil enkelt kunne løses ved å gradvis blande det med den kontinuerlige strømmen med HAL som overføres til vitrifisering. EA har selv vurdert en slik mulighet, men argumentere med at det på denne måten ville tatt minst ti år å tømme B211 for MAC.[26] Sett i lys av at en med dagens tempo uansett vil måtte bruke omtrent seks år på å tømme tankene, er ikke dette et godt argument for ikke å vitrifisere avfallet.

EA skriver videre at en slik strategi ville generert et stort anntall flere tønner med vitrifisert avfall. Hvis BNFL samtidig skal kunne imøtekomme kravene fra HSE, om å redusere de store lagrene med HAL, vil det dermed kunne bli behov for å bygge en ny vitrifiseringsfabrikk.[27]

Å bygge en ny fabrikk vil ifølge BNFL ta minst åtte år og koste 500 millioner pund. En ny produksjonslinje vil imidlertid ikke koste mer enn 100 millioner ound.[28]

Det er imidlertid ikke tatt hensyn til at BNFL allerede har store problemer med å imøtekomme kravene fra HSE, om å redusere de lagrede mengdene med HAL.[29] Det er derfor ikke umulig at BNFL uansett vil måtte utvide vitrifiseringskapasiteten, og at en da vil kunne bygge anlegget på en slik måte at det også kan vitrifisere lagret MAC og framtidig MAC.

1) Environment Agency 2001: Decision Document on the future regulation of Tc-99 discharges from BNFF pcl into the Irish sea, side 5.. Tilbake
2) EA 2001: Decision Document on the future regulation of Tc-99 discharges from BNFL pcl into the Irish sea, side 61.. Tilbake
3) Ibid.. Tilbake
4) EA nov. 2000: Explanatory Document (for the future regulation of Tc-99 ), side 57. . Tilbake
5) EA, sept. 2001: Decision Doc, side 51. . Tilbake
6) EA, nov. 2000: Explanatory Document, side 28. . Tilbake
7) EA, sept. 2001: Decision Doc, side, side 62. . Tilbake
8) Ibid, side 9.. Tilbake
9) EA spt. 2001: Decision Doc. Side 51. Tilbake
10) EA nov. 2000: Explanatory Document, side 55 (I sep. 2000 var det lagret 3,400 m3 MAC i B211). . Tilbake
11) Ibid, side 55.. Tilbake
12) EA nov. 2000: Explanatory Document, side 6. . Tilbake
13) EA 2001: Decision Document on the future regulation of Tc-99 discharges from BNFL pcl into the Irish sea, side 51. . Tilbake
14) EA nov. 2000: Explanatory Doc, side 43. . Tilbake
15) EA nov. 2000: Explanatory Doc, side 55.. Tilbake
16) BNFL, februar 2000: Tc-99 Abatement by Process Change: Re-routing og MAC to HA-Evaporation and Vitrification.. Tilbake
17) EA, nov. 2000: Explanatory Document, side 69. . Tilbake
18) EA sep. 2001: Decision Document, side 159.. Tilbake
19) EA sep. 2001: Decision Document, side 52. . Tilbake
20) EA nov. 2000: Explanatory Doc. Side 37.. Tilbake
21) Letter from BNFL to EA, datert 25. Juli 2000: Reduction of Tc-99 Discharges/ EA, nov. 2000: Explanatory Doc, s.36. Tilbake
22) EA nov. 2000: Explanatory Document, side 26. . Tilbake
23) Ibid, side 37.. Tilbake
24) Letter from BNFL to EA, datert 25. Juli 2000: Reduction of Tc-99 Discharges.. Tilbake
25) EA sept. 2001: Decision document, summary. . Tilbake
26) EA, nov. 2000: Explanatory Document on proposals for the future regulation of Tc-99 discharges, side 69.. Tilbake
27) EA, nov. 2000: Explanatory Document on proposals for the future regulation of Tc-99 discharges, side 69.. Tilbake
28) Brev til EA fra BNFL, datert 25 juli 2000: Reduction of Tc-99 discharges. . Tilbake
29) CORE 2001: BNFL & Reprocessing: the deception of customers continues, summary. . Tilbake