Sveriges regering gav i slutet av januari det radioaktiva avfallshanteringsföretaget Svensk Kärnbränslehantering AB (SKB) grönt ljus att gå vidare med ett djupgeologiskt förvar (DGR) för använt kärnbränsle (SNF) på en plats nära Vattenfalls 3,2-GW kärnkraftverk i Forsmark.

Milstolpen, som avslutar en planeringsprocess som har tagit mer än 40 år, gör Sverige till bara det andra landet, efter Finland, som tar aktiva steg för att bygga ett permanent SNF-förvar.

SKB, ett företag som grundades på 1970-talet av Sveriges kärnkraftverk, kommer nu att söka tillstånd från Mark- och miljödomstolen och Strålsäkerhetsmyndigheten. Enheterna förväntas ”etablera villkor” för den integrerade anläggningen på 2 miljarder dollar (19 miljarder SEK) som kommer att omfatta en DGR vid Forsmark i Östhammars kommun och en inkapslingsanläggning intill ett mellanlager i Clab, utanför Oskarshamns kommun.

Clab innehåller idag cirka 6 500 ton SNF, och SKB har föreslagit att när Sveriges 12 kärnreaktorer går i pension kommer dess SNF-lagringsbehov att öka för att rymma 12 000 ton.

En komplex strävan
SKB ser för sig att när DGR är ”fullbyggt” vid Söderviken (inom Forsmarks industrizon) ”någon gång på 2080-talet” kommer det att omfatta 60 kilometer tunnlar med plats för 6 000 kopparkapslar som rymmer upp till 12 000 ton SNF. – Den totala volymen av det utrymme som krävs under jord i berget kommer att vara cirka fyra kvadratkilometer, säger SKB. Projektet planerar också en utökning av kapaciteten vid Clab från 8 000 ton SNF till 11 000 ton.

DGR:s konstruktion kommer att bestå av två delar: ett operationsområde på markytan och ett deponeringsområde under marken (Figur 1). Den underjordiska anläggningen kommer att kräva borrning av flera tunnlar, 300 meter långa, till djup upp till 500 meter. – Åtta meter djupa deponeringshål borras med sex meters mellanrum i tunnelgolven, säger SKB.

Anläggningen kommer att använda SKB:s utvecklade KBS-3 inneslutningsmetod. Kapslarna, var och en 5 meter lång och väger upp till 27 ton, kommer att bestå av ett kopparskal och en insats av segjärn. Kapslar kommer att deponeras i deponeringshål omgivna av bentonitbufferten och berggrunden.

”Byggande av tunnelsystemet och deponering av kapslar i Kärnbränsleförvaret kommer att pågå parallellt under många år i separata verksamhetsområden. När alla deponeringshål i en deponeringstunnel är fulla, återfylls tunneln med lera. Slutligen, när alla kapslar är deponerade, återfylls hela förvaret, säger SKB. Men “Först när alla licenser är på plats kan konstruktionen starta, efter vilken tid det kommer att ta cirka 10 år att bygga förvaret för använt bränsle”, noterades.

Decennier av utveckling
Regeringens godkännande härrör från insatser som inleddes 1977 med geologiska undersökningar av Sveriges berggrund. 1992 inleddes en platsvalsprocess via en frivillig respons. 2009, efter fem års platsundersökningar, valde SKB Forsmark och lämnade in en tillståndsansökan för den föreslagna platsen och inneslutningsmetoden KBS-3 till regeringen 2011. Fler anmärkningsvärda milstolpar kom i januari 2018 och oktober 2020, då kommunerna Oskarshamn och Östhammar röstade för att godkänna förvaret.

Sveriges kärnkraftsproducenter har understrukit vikten av att bygga DGR. I maj 2021 skickade de enligt uppgift ett brådskande meddelande via elbörsen Nord Pool om att Clabs interimsanläggning nådde full kapacitet. Sveriges kärnkraftsflotta omfattar för närvarande sex reaktorer i drift, som genererar nästan 30 % av landets kraft. Det statliga kraftverket Vattenfall delägar fem enheter, inklusive Forsmark 1, 2 och 3, samt Ringhals 3 och 4, medan Oskarshamns Kraftgrupp (OKG) äger den sjätte, Oskarshamn-3. Medan Vattenfall säger sig ha investerat i “omfattande” moderniseringsprogram och förväntar sig att dess reaktorer är “väl förberedda för att fungera i årtionden framåt”, varnade man i maj förra året att utan en långsiktig lösning för bortskaffande står Forsmark 4-reaktorn inför potentiell stängning 2024. följt av Forsmark 3 och Ringhals 3 och 4 nästa år, med Forsmark 1 2028.

Solnas huvudkontor SKB ägs framför allt av Vattenfall (36 %), följt av Forsmarks Kraftgrupp (30 %), OKG (22 %) och Sydkraft Nuclear Power (12 %). I ett uttalande till POWER i januari hyllade SKB:s VD Johan Dasht projektet som en potentiellt banbrytande möjlighet för den långvariga frågan om SNF-avfallshantering. – För SKB stärker beslutet ytterligare vår position som världsledande på detta område, säger han.

Finland redo att genomföra försök med slutförvaring 2023
Enligt Washington, DC-baserade Stimson Center, en ideell organisation som engagerar sig i internationell säkerhet och som noggrant övervakar globala SNF-avfallshantering, av 21 länder som har betydande kärnkraftsaktiviteter och policy för hantering av använt kärnbränsle, fem länder – Kanada, Finland, Frankrike, Sverige , och Schweiz — är de mest avancerade “i att gå vidare med djup geologisk förvar under de kommande decennierna.”

Ändå är Finland framför allt det enda landet som redan bygger en DGR, och startar bygget av sin Onkalo-anläggning i Olkiluoto (Figur 2), utanför Finlands sydvästra kust 2016. Finland räknar med att börja driva anläggningen 2025. Även Onkalo, kommer att använda SKB:s KBS-3 slutförvaringskoncept för att lagra SNF upp till 450 meter under jord på en plats som valdes av Posiva, SKB:s finska motsvarighet, och licensierades 2015 – vilket är första gången en bygglicens för en geologisk slutförvaringsanläggning erhölls någonstans i världen.

Posiva, som i slutet av december lämnade in en driftlicens för sin integrerade DGR- och inkapslingsanläggning, meddelade i januari särskilt att de är redo att genomföra en provkörning av slutförvaring (TRFD) 2023. “TRFD omfattar hela bortskaffandeprocessen med slutlig slutförvaring. avfallssystem och maskineri, organisation och procedurer, men kommer att utföras med dummy bränslepatroner, säger företaget till POWER.

Tiina Jalonen, senior vice president för utveckling för Posiva föreslog att nyckeln till utvecklingen av slutförvaringen “är den långsiktiga säkerheten för lösningen”, som måste “bedömas och demonstreras med säkerhetsfallet.” Säkerhetsfallet omfattar varje aspekt av undersökningen, inklusive allt tekniskt och vetenskapligt material, analyser, observationer, försök, tester och andra bevis som används för att motivera tillförlitligheten i de bedömningar som gjorts av den långsiktiga säkerheten vid slutförvaring. “De mer än fyra decennierna av forskningsarbete omvandlas till en detaljerad beskrivning av den geologiska slutförvaringslösningen, som analyserar olika evolutionära vägar och visar säkerheten för slutförvaring under förhållandena i Olkiluotos berggrund”, sa hon.

En social licens att fungera
Enligt Stimson Center, liksom Finland och Sverige, gör Kanada, Frankrike och Schweiz framsteg i detta avseende. I Frankrike förbereder byrån Andra för hantering av radioaktivt avfall för närvarande en licensansökan för sin planerade DGR, “Cigéo”, med byggstart planerad till 2023. I Kanada och Schweiz undersöker nationella avfallshanteringsorgan lämpliga platser genom platskarakterisering.

Från och med 2021 hade nio länder – Belgien, Tjeckien, Finland, Frankrike, Tyskland, Japan, Sydkorea, Sverige och Schweiz – underjordiska forskningslaboratorier (URL), varav tre webbadresser (i Finland, Frankrike och Tyskland) ) är platsspecifika. Kina bygger för närvarande en webbplatsspecifik URL i Gansu-provinsen.

Stimson föreslår att “förtroende” – den upplevda trovärdigheten och legitimiteten hos ett aktivt organ – är absolut nödvändigt för att få en välbehövlig “social license to operate” (SLO). Finland och Sverige har hittills funnit framgång i att kommunicera förtroende och säkerhet till samhällen som redan är nära involverade i kärnbränslecykeln. “I de 5 länderna med de mest avancerade DGR-planerna är samhällsengagemang en långsiktig och dedikerad insats som har fortsatt i decennier baserat på förståelsen att allmänhetens acceptans är avgörande för framgången för sådana anläggningar,” tillade Stimson. “Allmänheten har varit involverad i många delar av planerna för förvarsförvaring, särskilt de som använder samhällsstyrda, samtyckesbaserade lokaliseringsprocesser.”