To forskere arbeider på testreaktoren i Petten. (Bilde: Fotografie Hein van den Heuvel a/ NRG)

THORIUM

Nytt skritt mot «fysikerens drøm og ingeniørenes mareritt»

Thorium kan gi verden en ny, tryggere atomenergikilde.

– Det er fysikerens drøm og ingeniørenes mareritt.

Slik karakteriserer Øystein Asphjell, sjef i norske Thor Energy, den nederlandske ambisjonen om å utvikle saltsmeltereaktorer som går på thorium.

Arbeidet med den over 50 år gamle ideen har ligget mer eller mindre brakk siden USA kuttet finansieringen av thoriumeksperimentene ved Oak Ridge National Library på 70-tallet.

Nå starter forskere ved Nuclear Research and Consultancy Group (NRG) ved Petten i Nord-Holland opp nye tester som kan gjøre thorium til en trygg, ny energikilde (se egen boks om thoriums egenskaper). Det skriver blant andre New Atlas.

NRG skal gjøre en rekke ulike tester for å få svar på hva som kreves for å lage en kommersiell saltsmeltereaktor basert på Thorium.

– NRG har bygget en testloop for blant annet å forske på varmeutvikling i saltet. Det er ikke et komplett reaktorsystem med strømproduksjon, men et stort steg på veien for å bygge et kommersielt anlegg, sier Asphjell.

Han applauderer det EU-støttede prosjektet, som er døpt Salt Irridation Experiment (SALIENT). 

Thorium

  • Det radioaktive grunnstoffet har lenge blitt ansett som en het kandidat til å ta over for uran som brensel i fremtidens reaktorer.
  • Thorium er omtrent fire ganger mer vanlig i jordskorpen enn uran og brytes mye raskere ned enn uranavfall. I tillegg fører det til mye mindre radioaktivt avfall, ettersom mye mer av thoriumbrenselet kan utnyttes.
  • Verken brenselet eller avfallet er egnet til å produsere atomvåpen, og man trenger svært små mengder thorium for å produsere energi i forhold til uran.
  • Kommersielle saltsmeltereaktorer på som bruker thorium finnes ikke i dag.

Flytende brensel

Asphjell er en av Norges fremste eksperter på thorium. Siden 2005 har Thor Energy utviklet thoriumbrensel for bruk i konvensjonelle reaktorer. De er ikke selv involvert i det nederlandske prosjektet, men har tidligere jobbet med NRG-forskerne.

Både de nederlandske og de norske forskerne de arbeider altså med å utnytte thorium som energikilde.

Forskjellen er imidlertid at mens NRG lager en helt ny type reaktoranlegg med flytende brensel (saltsmeltereaktorer), utvikler Thor Energy thorium-brenselet for bruk i reaktorene som allerede eksisterer i dag (lettvannsreaktorer).

Konvensjonelle reaktorer er basert på brensel (Uran 235) i fast form, avkjølt av vann – derav navnet lettvannsreaktorer. Ideen om en saltsmeltereaktor går ut på at man varmer opp et flytende medium, og at man tar energien ut av denne prosessen.

En forsker forbereder thoriumtester.
En forsker forbereder thoriumtester. Foto: Fotografie Hein van den Heuvel a/ NRG

Gjøres om til uran-isotopet U-233

Thorium er avhengig av tilført energi for at den energigenererende prosessen settes i gang. Derfor blandes thoriumet med den flytende saltløsningen, hvor det bombarderes med neutroner. Det gjør at grunnstoffet omdannes til det spaltbare uran-isotopet U-233.

– Under riktige rammebetingelser spaltes thoriumet og utløser store mengder varme, forteller Asphjell.  

Varmen skilles ut og omdannes til slutt til elektrisitet. Både oppvarmingsvæsken og kjølevæsken er saltløsninger.

– Det har alltid vært en våt drøm å utvikle saltsmeltereaktorer, og fysikken og teorien bak er enkel og vakker. Men i praksis har det vist seg veldig vanskelig å konstruere. Det er vanskelig å bygge en maskin med rør og pumper som trygt håndterer veldig varmt og veldig radioaktivt salt, sier Asphjell.

En del av NRG-eksperimentet går ut på å finne metallegeringer og andre materialer som tåler temperaturen og de etsende egenskapene til saltløsningen.

– Synd saltsmeltereaktoren ikke vant fram

Asphjell mener saltsmeltereaktorene fortsatt er mange år unna, og anslår at bare typegodkjenningen vil ta 10-15 år.

Som MIT Technology Review tidligere har rapportert, jobber Shanghai Institute of Applied Physics i Kina med å utvikle saltsmeltereaktorer. Kinesernes mål er å starte et demonstrasjonsanlegg i 2035. Thorium Energy World skriver at også India og Indonesia forsker på saltsmeltereaktorer.

Thorium er vanskelig å utnytte for å produsere atomvåpen. Det er ifølge tidligere CERN-sjef og nobelprisvinner Carlo Rubbia (via Scidevnet) også en grunn til at USA kuttet forskningsfinansieringen av thorium saltreaktorer til fordel for en annen uranisotop, Uran 235.

Asphjell forteller at det etter 2. verdenskrig var mange typer reaktorer på tegnebrettet, men at det ble mindre penger til utvikling av saltsmeltereaktorer da man valgte å kommersialisere lettvannsreaktorer.

– Det er flere som synes det er synd at saltsmeltereaktoren ikke vant fram, sier han.

For noen år siden var det flere som argumenterte for at Norge måtte satse på thorium. Det skjedde etter at rapporter anslo at vi kunne ha thoriumreserver med rundt 120 ganger mer energi enn all olje og gass på norsk sokkel. I en senere rapport ble dette anslaget dratt vesentlig ned.

Reaktorkjernen i testreaktoren i Petten.
Reaktorkjernen i testreaktoren i Petten. Foto: Fotografie Hein van den Heuvel a/ NRG

– Tryggere energikilde

Den delvise reaktornedsmeltingen på Three Mile Island i 1979, Tsjernobyl-katastrofen i 1986 og Fukushima-katastrofen i 2011 har gjort atomkraft til et omstridt tema. Flere land, deriblant Tyskland, har bestemt seg for å fase ut kjernefysiske reaktorer.

Saltsmeltereaktorer på thorium kommer med lovnader om en tryggere kilde til energi.  

– På fysikknivå er det en del egenskaper som gjør saltsmeltereaktoren tryggere og mer kontrollerbar enn en lettvannsreaktor. I en lettvannsreaktor er det alltid en mengde fastformuran i kjernen. I en saltsmeltereaktor hvor brenselet er flytende kan man i teorien til enhver tid kontrollere hvor mye radioaktivt stoff som er i reaktoren ved hjelp av pumpene og ventilene. Dermed kan man strupe ventilene og stoppe en hendelse før den løper løpsk, forklarer han.

Han mener flytende brensel er et «fantastisk konsept». Det er likevel et stort «men»:

– Ved å google thorium eller saltsmeltereaktorer, får man inntrykk av at det er en teknologi som er moden og klar for å kommersialiseres innen kort tid. Det er helt feil. Den enormt høye energitettheten krever omfattende regulatorisk kontroll, noe som gjør at det tar mange tiår å introdusere, sier han.

Kommentarer (25)

Kommentarer (25)