Bill Gates vil klare klimakrisen med atomkraft: Bliv klogere på projekt TerraPower her

Atomenergi kan forsyne Jordens befolkning med strøm i millioner af år uden at udlede CO₂. Og så kan det gøres ganske sikkert.

Visionerne er store, når Microsoft-milliardæren og nu fuldtidsfilantropen Bill Gates prædiker om potentialet i atomkraft.

Det gør Bill Gates blandt andet klart i den aktuelle Netflix-serie ‘Inside Bill’s Brain: Decoding Bill Gates’.

Her fortæller han om sit eget atomkraftprojekt TerraPower, som han stiftede i 2008.

Projektet er blevet debatteret i Videnskab.dk's åbne Facebook-gruppe Red Verden, hvor alle er velkomne til at diskutere løsninger på verdens store udfordringer.

TerraPower er en virksomhed, som arbejder på at udvikle to nye atomreaktorer:

• En bølgereaktor - en ‘traveling wave reactor (TWR)’ på engelsk.
• Og en variant af en flydende salt-reaktor - en ‘molten salt reactor (MSR)’ på engelsk.

Reaktorerne, som vi går i dybden med lige om lidt, har ifølge Bill Gates og TerraPower potentialet til at gøre atomenergi billigere, mere langtidsholdbart og mere sikkert.

Det lyder jo rigtig fint, men hvor realistisk er det egentlig, og hvor stort er potentialet? Videnskab.dk har allieret sig med Danmarks førende ekspert inden for atomkraft for få at hans vurdering.

En ny generation

Forsøget på at udvikle nye atomreaktorer er en del af en bølge, som TerraPower og Bill Gates langtfra rider på alene.

»Der findes hundredvis af forsøg på at skabe nye atomreaktorer,« fortæller Bent Lauritzen, der er afdelingschef ved DTU Nutech, Center for Nukleare Teknologier.

TerraPowers projekter er altså blot et lille udsnit af det, som Bent Lauritzen kalder for »den nye generation af atomreaktorer«. De kaldes også 'Generation IV'-reaktorer.

Den danske virksomhed Seaborg Technologies har eksempelvis også arbejdet på at udvikle en flydende salt-reaktor siden 2015. Det gør virksomheden blandt andet i samarbejde med DTU og Bent Lauritzen, der arbejder på software-delen.

Andre virksomheder i Kina, Frankrig, Tyskland, Indien, Rusland og mange andre steder i verden arbejder ligeledes på at udvikle og optimere atomreaktoren, som vi kender den i dag.

Det gør de af flere årsager. Bent Lauritzen oplister fem:

• Andre anvendelser: I dag bruges atomenergi kun til at producere elektricitet, men det kunne også bruges til at lave fjernvarme eller brint til transportsektoren.
• At gøre dem billigere: Hvis en atomreaktor er billigere, vil flere naturligvis anvende dem.
• Bæredygtighed: At mindske restproduktet og producere mindre affald.
• Effektivitet: At udnytte energien bedre; altså lave mere energi på mindre brændsel.
• Sikkerhed: At mindske risikoen for atomulykker, og mindske konsekvenserne af eventuelle ulykker.

Sådan virker et atomkraftværk

For at gøre sig begreb om potentialet i Bill Gates' atomreaktorer og den nye generation af reaktorer helt generelt, er det nok en fordel at have en forståelse for, hvordan atomkraft virker.

Ligesom andre kraftværker, der drives på kul, olie eller naturgas, handler atomkraft grundlæggende om at skabe en termisk energi fra damp, varme, vind eller gas, der i en turbine sætter gang i noget bevægelsesenergi, som omdannes til elektricitet.

I stedet for eksempelvis at futte kul af, der sætter gang i en turbine, skabes den termiske energi i et atomkraftværk gennem fissionsenergi, energien, der frigøres, når atomkerner spaltes.

Atomkerner spaltes ikke bare ud af den blå luft. Fission skal skabes gennem en slags brændstof, og det brændstof er uran, og især den del af grundstoffet der hedder uran-235.

I en atomreaktor vil man skabe fission ved at skyde neutroner ind i uran-235, så dets atomkerner spaltes og skaber energi.

Uran-235 er et såkaldt fissilt materiale, hvilket vil sige, at det har de egenskaber, der kræves for at opretholde en nuklear kædereaktion, og det gør det ideelt til at skabe fissionsenergi.

Men uran består fra naturens side kun af omkring 0,71 procent uran-235. 99 procent af naturligt uran består af uran-238.

I en atomreaktor bruger man derfor såkaldt beriget uran, hvor procentdelen af uran-235 er kunstigt forøget, så procentdelen af uran-235 er oppe på mellem 0,9 til 20 procent, oftest ligger det på 4 til 5 procent.

Resten af uranen, der fortrinsvis består af uran-238, bliver ikke brugt i atomreaktoren og bliver dermed et spildprodukt.

Det vil Bill Gates og TerraPower lave om på med deres bølgereaktor.

Bills bølgereaktor skal udnytte uran-spild

Når man bruger beriget uran i en atomreaktor, er der et spildprodukt på mellem 80 og 99 procent uran-238. Al den uran-238 står bare hen i store beholdere og gavner ikke nogen eller noget.

Ifølge TerraPower havde man eksempelvis i 2012 omkring 700.000 tons uran-238 i USA, der blev opbevaret som radioaktivt affald.

Otte tons af den overskydende uran-238 kan ifølge TerraPower forsyne 2,5 millioner amerikanske hjem med strøm i et år.

Fidusen med bølgereaktoren, som TerraPower arbejder på, er, at den ville kunne bruge al den uran-238, der i dag går til spilde, som brændstof.

Og ikke nok med det: Bølgereaktoren kan også, fordi den bruger al uranen, virke i op til mellem 50 og 100 år uden at skulle skiftes ud. Brændslen i atomkraftværker i dag skal cirka udskiftes hvert fjerde år.

De mange ton uran-238, der bare står, kan altså bruges som brændstof i atomkraftværker og forsyne menneskeheden med strøm i millioner af år.

Easy-peasy lemon squeezy? Ikke helt.

Langt fra teori til praksis

Idéen med at udnytte det overskydende uran-238 har faktisk været kendt siden 1950’erne.

Men det var kun for lige godt 10 år siden, at man gennem computersimulationer fandt ud af, at bølgereaktoren faktisk var et realistisk bud på en ny atomreaktor.

Siden 2008 har Bill Gates og TerraPower arbejdet på at udvikle deres bølgereaktor, men her godt 10 år senere er den stadig kun på tegnebrættet.

Bent Lauritzen tvivler ikke på, at det kan lade sig gøre at udnytte brændslet i en atomreaktor meget bedre, end man gør i dag, som det er lagt op til i bølgereaktoren.

»Det er realistisk, at atomreaktorer kan køre i op til 50 og 100 år. Der findes forskningsreaktorer, der aldrig har skiftet brændsel, så man kan sagtens have reaktorer, der kører i længere tid, end man ser det i dag,« siger han til Videnskab.dk.

Der er bare langt fra teori til praksis.

De forskningsreaktorer, som Bent Lauritzen nævner, producerer for eksempel energi på et langt lavere blus, end en kommerciel atomreaktor ville skulle gøre.

En af de store udfordringer i udviklingen af atomreaktorer, der kan fungere i årtier uden at skifte brændsel, er at fremstille noget materiale, som er stærkt nok til at kunne modstå den fissionenergi, der sker i så mange år, uden at gå i stykker.

Det problem har TerraPower stadig ikke løst.

»Ikke en del af hovedfeltet«

Et andet spørgsmål er, hvorvidt der er brug for at have atomreaktorer, der kører i 50 til 100 år med et væsentligt mindre restprodukt.

»Der er nogle problemstillinger ved, at man udnytter brændslet rigtig skidt. Men i virkeligheden er det et lille problem. Vi løber ikke tør for uran, og uran er billigt,« påpeger Bent Lauritzen.

Med andre ord er knapheden af brændstof ikke et stort problem.

Fordelen ved bølgereaktoren er, at den potentielt set er mere bæredygtig, så der ikke produceres mere affald end nødvendigt, og det er meget fint, medgiver Bent Lauritzen, der dog ikke har den store fidus til bølgereaktoren.

»Der er så mange reaktorer på tegnebrættet, og hvert land og organisation har deres favoritter. Det er svært at forestille sig, at de alle kommer i spil. Der vil ske en naturlig udvælgelse. Her er bølgereaktoren ikke i hovedfeltet lige nu,« siger han.

Det kan være derfor, at Bill Gates og TerraPower også har kastet sig over at udvikle en flydende salt-reaktor.

Et helt nyt design

Mens bølgereaktoren er en videreudvikling af den konventionelle atomreaktor, som vi kender i dag, bygger den flydende salt-reaktor på et helt nyt design.

Der findes forskellige typer af flydende salt-reaktorer, men fælles for dem alle er, at de bruger flydende brændsel og ikke brændselsstave, som man gør i konventionelle atomreaktorer i dag.

I stedet kører de på en blanding af beriget uran og flydende salt i en beholder.

TerraPower arbejder med en variant af den flydende salt-reaktor, der er kendt som en ‘fast-neutron’-reaktor, altså en hurtig neutronreaktor.

Fidusen med den er, at den foretager sine atomspaltninger med såkaldte hurtige neutroner, der er ekstra gode til at skabe fission af uran-238. Ligesom med bølgereaktoren er én af flere fordele altså, at der vil være et mindre spild af uran-238.

De andre gevinster er, at den er ifølge TerraPower er billigere, mere sikker, og at den ville kunne skabe andet en bare strøm, eksempelvis fjernvarme eller direkte varmeenergi.

Flydende brændsel er en kæmpe fordel

Bent Lauritzen, der selv arbejder på udviklingen af en flydende salt-reaktor i samarbejde med Seaborg Technologies, tør ikke vurdere, om TerraPowers flydende salt-reaktor er bedre end så mange andres, men han ser et stort potentiale i reaktoren helt generelt.

Han fremhæver først og fremmest den flydende brændsel som en fordel.

»I en almindelig reaktor skal man bruge en høj koncentration af uran-235 for at starte den. Det er også tilfældet med bølgereaktoren. Når man bruger flydende brændsel, kan man løbende rense brændslet op og tilføre nyt, når der er brug for det,« forklarer han.

»Du kan løbende fjerne nogle af de radioaktive stoffer, der dannes, og det har en driftsmæssig fordel, fordi de stoffer er grunden til, at man er nødt til at tage brændsel ud efter fire år,« tilføjer Bent Lauritzen.

I en flydende salt-reaktor kan man altså trække mere ud af brændslet ved hele tiden at have hånd i hanke med, hvad der sker i reaktoren.

Billig og sikker

Samtidig er der flere potentielle sikkerhedsmæssige fordele med salt-reaktoren, fortæller Bent Lauritzen, der dog lægger tryk på ‘potentielle’:

»Når man udvikler en ny reaktor, vil der altid opstå andre mulige risici. Risikobilledet rykker sig, og man ved ikke, om det er mere sikkert, før man rent faktisk får lavet nogle prototyper,« vurderer han.

En af de mulige fordele ligger i den løbende drift: Man skal ikke slukke atomreaktoren, skifte brændselsstavene ud og så tænde den igen. Under hele denne proces er der nemlig en øget risiko for udslip.

En anden fordel er, at en flydende salt-reaktor kan fungere under et lavere tryk end mange andre reaktorer. Jo lavere tryk, der er i reaktoren, desto mindre er risikoen for, at en radioaktiv stråling vil blive spredt, hvis der skulle ske en ulykke.

Det er lettere at indkapsle strålingen under lavt tryk, forklarer Bent Lauritzen.

Det leder til en tredje fordel med den flydende salt-reaktor. Når den kan virke under lavt tryk, er den også billigere at producere.

Når trykket ikke er så voldsomt, er byggeomkostningerne til metal og beton nemlig mindre, end hvis man skal bygge en reaktor, der kan modstå et højere tryk.

Atomkraftens imageproblem

Den næste generation af reaktorer er undervejs, og der er udsigt til, at de er både smartere, billigere, mere sikre og effektive, end dem vi bruger i dag.

Omvendt løser de ikke én af de udfordringer, som atomkraften står overfor: Atomkraften har et imageproblem, i al fald på vores breddegrader.

Ulykkerne i Tjernobyl, Fukushima, atomvåben og det ildevarslende sort-gule radioaktivitets-skilt er for mange de billeder, der plinger ind på nethinden, når man taler om atomkraft.

Spørgsmålet er, om de toptunede fjerdegenerationsatomreaktorer kan ændre på det.

Det har professor i klimafysik Jens Hesselbjerg Christensen fra Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet en holdning til.

»Man kan starte med at sige, at man allerede bruger atomkraft i mange lande,« siger han og uddyber:

»De drivende argumenter mod atomkraft, der drejer sig om risikoen for atomulykker, vil ikke være afgørende i mange af de lande. Det samme gælder for den gruppe af udviklingslande, hvor atomkraft giver udsigt til strøm og elektricitet,« fortæller Jens Hesselbjerg Christensen.

Nye reaktorer kan skabe holdningsændring

Hvis atomreaktorer bliver billigere og ikke mindst mere sikre, tror Jens Hesselbjerg Christensen på, at det kan tippe over til atomkraftværkernes fordel.

»Der vil være nogen, for hvem holdningen vil tippe over. Ikke mindst i et klimaperspektiv, hvor meget tyder på, at det, vi er i gang med, ikke er bæredygtigt,« vurderer Jens Hesselbjerg Christensen, der har stået i spidsen for et klimaforskningscenter ved DMI og været en af hovedforfatterne på FN’s klimarapporter.

Bent Lauritzen studser over spørgsmålet:

»Atomkraft er vores eneste alternativ til den stabile energiproduktion, som vi får fra fossile brændstoffer. Spørgsmålet er, om vi har råd til at lade være med at bruge atomkraft,« svarer han.

Sikkerheden kan aldrig blive 100 procent

Jens Hesselbjerg Christensen og Bent Lauritzen er begge positivt stemt over for udviklingen af nye atomreaktorer.

De påpeger begge to også, at man bliver nødt til at gøre op med forestillingen om, at atomkraftværker skal være 100 procent sikre, før det giver mening at bruge dem.

»Eksisterende atomkraft er en sikker teknologi, og vi arbejder hele tiden på at optimere sikkerheden endnu mere,« siger Bent Lauritzen.

»Ulykker vil ske, også i fremtiden. Humlen er at designe en reaktor til, at det ikke kommer til at have alvorlige konsekvenser,« tilføjer han.

Han bakkes op af Jens Hesselbjerg Christensen:

»Jeg tror godt på, at man kan bygge atomreaktorer, der kan fungere med 99,9999 procents sikkerhed. Men som med alle andre ting, kan man ikke sige med 100 procents sikkerhed, at der ikke vil ske en ulykke,« siger han.

»Man kan af gode grunde ikke tænke det utænkelige,« slutter Jens Hesselbjerg Christensen.