Thorium som energikilde
- Thorium er ingen nyhet innen kjernekraftteknologi. Brennstoffet ble brukt på 50- og 60-tallet, men den gangen var behovet for plutonium til våpenindustrien et viktig element ved siden av strømproduksjonen og det gjorde at thorium ble lagt bort.
- Kjernekraftindustrien opplevde sin storhetstid frem til ulykkene på Three Mile Island i 1979 og i Tchernobyl i 1986 De satte for alvor fart i protestbevegelsen og utbyggingen av nye anlegg stoppet opp.
- Nå er det på nytt stor interesse for nybygging av atomkraftverk godt hjulpet av behovet for mer CO2-fri elektrisitet.
- Indiske kjernekraftverk bruker thorium i sine reaktorer. Dette er thorium utvunnet fra store sandressurser. Tilsvarende ressurser finnes også i Australia
Thorium
Thorium, Th, i ren form er et sølvhvitt metall. Det blir i dag benyttet som legeringsmateriale for magnesium, for aluminium og som tilsetting til tungsten både i elektronikk og til bruk i sveiseelektroder. India er i dag det eneste landet som benytter thorium som råstoff i kjernekraftverk. I oksidform, ThO 2, blir det blant annet brukt som mantler i bærbare gasslykter, såkalte Auer-brennere, og som tilsetning i glass. Det er også brukt som kontrastmiddel ved røntgenundersøkelser og som tilsetning til smeltedigler som skal tåle svært høy temperatur. Thoriumoksid smelter først ved 3300 oC, og er det oksidet med høyest kjent smeltepunkt.
Thorium har meltepunkt 1750 °C, et kokepunkt på .4790 °C og en tetthet på 11,72 g/cm3.
Thorium ble først funnet på Lauvøya nær Brevik i Telemark. Den svenske kjemikeren Jöns Jakob Berzelius er ofte gitt æren for funnet. I en annen versjon heter det at det var den norske presten og mineralogen Hans Morten Thrane Esmark som fant thorium og sendte det til Berzelius i 1828.
I Noge finnes det trolig 150 000 tonn thorium, som er om lag 15 prosent av verdens forekomster. Det finnes mer thorium bare i Australia med 300 000 tonn og i India med 290 000 tonn. Totalt skal det være 1 200 000 tonn i verden.
Fordeler og ulemper
I et såkalt tecdoc, teknologidokument, fra IAEA er fordeler og ulemper ved thorium gjenomgått. En sterkt forkortet og forenkelt liste ser omtrent slik ut:
Fordeler
- Det er tre til fire ganger så mye thorium som uran tilgjengelig i verden, og den er lett å utvinne.
- Thorium gir lite radioaktivt avfall.
- I et thoriumdrevet kraftverk kan våpenplutonium uskadeliggjøres.
- Et thoriumkraftverk kan ikke løpe løpsk.
- Halveringstiden på avfallet er betydelig kortere enn fra en urandrevet reaktor.
- Det er lettere å utnytte energien i thorium enn i uran, og virkningsgraden kan blir høyere.
Ulemper
- Smeltepunktet til thorium er høyere enn for uran, det samme er sintringstemperaturen.
- I en thoriumreaktor vil det oppstå korrosjon på rustfritt stål.
- Selv om strålingen er kortvarig har den høy intensitet når den foregår.
- Teknologi for å sortere avfallsstoffen er ennå ikke utviklet
Professor Egil Lillestøl ved Universitet i Bergen vil at Norge skal ta en lederrolle og utvikle teknologi som kan realisere denne tilsynelatende ufarlige atomkraften.
Hans forslag er å etablere en forsøksreaktor for å utvikle teknologi fra laboratoriestadiet frem til en kommersiell anvendbar teknologi.
Klart
– Prisen for et slik forsøksanlegg har vi beregnet til opp til 5 milliarder kroner (OBS: rettet fra 20 til 5, red. anm.). Alt utstyret som behøves er tilgjengelig i dag, sier Lillestøl. Hvert vårsemester arbeider han ved Cern-laboratorienet i Sveits hvor han er ansvarlig for fysikkskolene.
Til sammelikning har Staten planlagt å bruke rundt 10 milliarder kroner på CO 2-rensing fra Kårstø og Mongstad.
Norge må delta
– Jeg mener at Norge som energinasjon og energieksportør bør forplikte seg til å utvikle en sikker kjernefysisk teknologi for energiproduksjon. Vi har ingen umiddelbar mangel på energi i Norge, og har tid og anledning til å utvikle teknologien som skal til for å realisere et pilotprosjekt, sier Lillestøl.
Han ser for seg et prosjekt hvor flere land deltar i utviklingen på lik linje med bygging og drift av atomreaktoren i Halden.
Utenfor
Det pågår allerede i dag et utstrakt samarbeid i Europa for å ut utvikle akselratordrevne reaktorer for å kunne forbrenne plutonium i reaktoren.
– Men interessen for kjernekraft og atomfyikk i Norge er svært liten, og har ingen oppmerksomhet fra de politiske myndighetene. Derfor er Norge heller ikke med i dette samarbeidet, som går ut på å forbrenne avfallet fra dagens atomreaktorer, sier Lillestøl.
Mindre farlig avfall
En av de store fordelene med partikkeldrevne reaktorer er at de kan bruke plutonium som energikilde, og dermed bidra til å løse avfallsproblemet.
Restavfallet fra en thoriumreaktor er stabilt og ikke radioaktivt, og dermed ikke skadelig for våre etterkommere.
Gammel ubåt-reaktor
– Et aspekt er at det er mulig å bruke atomvåpenarsenalet til brensel for sivile formål med denne typen energiprodusent. Da kan reaktorene og energiproduksjonen gå i fredens tjenste, mens all annen kjernefysisk teknologi basert på uran, hittil har sørget for opprustning og militære målsettinger, sier bergensprofessoren.
– For å etablere prosjektet trenger vi et egnet sted å plassere det, samt helst en brukt russisk reaktor av deres siste type. Vi vet at de har mange tilgjengelige fra den gamle ubåtflåten.
Thorium i tradisjonelle reaktorer
Også kommersielle interesser i Norge ser en mulighet for å utnytte thoriumressursene, men da bruk i de tradisjonelle reaktorene.
Thor Energi er et av selskapene i Scatec-konsernet som er Alf Bjørsets plattform for å kommersialisere ny teknologi
– Vi tror thorium kan gi verden billig CO 2-fri kraft uten de ulempene som er forbundet med å bruke uran som brensel, sier seniorkonsulent i Thor Energi Øystein Asphjell.
Lederrolle
– Vår motivasjon med det vi gjør med thorium er først og fremst å skaffe Norge billig, stabil og CO 2-fri kraft basert på norske ressurser, sier Asphjell.
Han viser til at Norge som energinasjon har et globalt ansvar og trenger arvtakere til tradisjonelle fossile brensler.
Stort lager
Seniorkonsulenten tror at det vil være mulig å bygge ett eller to 2000 MW kraftverk i sentrale, kraftkrevende regioner i Norge. Slike kraftverk krever betydelige investeringer og kan stå ferdig om 12-15 år.
- Et slikt kraftverk vil kunne gi oss strøm til rundt 21 øre/kWh i de neste 30 til 40 årene. I praksis er strømprisen bare avskrivninger og drift. Brennstoffkostnaden er neglisjerbar. For å produsere en effekt på 2000 MW trengs det bare 4 tonn thorium årlig og kiloprisen i dag er ubetydelig. Vi kommer ikke til å gå tomme med det første. I Fensfeltet alene er det anslått å være rundt 180 000 tonn thorium, sier Asphjell.
Ny brennstoffsyklus
Hvis Thor Energi lykkes i sine planer vil det kunne bidra til at verdens kjernekraftindustri endrer brennstoffsyklusen fra uran til thorium.
Brennstoffsyklusen til dagens atomkraftverk er hele kjeden fra uranet utvinnes i gruvene til det brukes i fisjonsprosessen og til avfallet langtidslagres. Endringen av brennstoffsyklusen vil kreve små modifikasjoner i driften i dagens kjernekraftanlegg, men det vil representere en stort paradigmeskrifte i bruken av fissilt materiale.
Ifølge Asphjell er det ikke noe i veien for at alle dagens atomkraftverk kan konverteres til thorium og det vil gjøre verden til et tryggere sted både fordi det vil bli mindre plutonium til våpen og fordi avfallsproblemet reduseres drastisk.
Bellona advarer
Bellona hever en advarende pekefinger mot thoriumfeberen.
– Det er ikke riktig, som mange hevder, at en thoriumbasert reaktor ikke kan produsere våpenmateriale, sier atomfysiker Nils Bøhmer hos Bellona.
– Med en thoriumreaktor får man U 233 som kan brukes til våpenproduksjon. Amerikanerne har gjennomført prøvesprengninger basert på U 233, sier Bøhmer.
Han mener også at det er sterkt overdrevet at en thoriumbasert reaktor produserer så lite strålingsfarlig avfall. – I den prosessen professor Lillestøl har skissert, må han bruke akselleratoren til å bryte ned avfallet. Det er dyrt, og det tar effekt fra kraftproduksjonen. Den samme teknologien kan benyttes til å redusere avfallet fra en tradisjonell reaktor, men det blir ikke gjort nettopp av de grunnene, hevder Bøhmer.
