Kina vil teste atomreaktor, der kører på thorium

En eksperimentel reaktor i udkanten af ​​Gobi-ørkenen kommer til at køre på thorium.

Anlægget stod færdigt i slutningen af ​​august, skriver mediet Nature.

De første tests skulle efter planen starte i løbet af september. Forskningsreaktoren skal skabe strøm nok til 1.000 hjem.

Hvis projektet lykkes, bygger Kina i næste omgang et thoriumdrevet kraftværk, der kan producere 373 megawatt inden 2030, hvilket ifølge Nature er nok til at levere strøm til flere hundredtusinde hjem.

50 år gammelt princip

Traditionelle atomkraftværker kører på uran i fast form og bruger oftest vand som kølemiddel og moderator. Forskningsreaktoren i Kina er af et andet design.

I stedet for uran bruges thorium, som er opløst i flydende salte.

Teknologien blev udviklet for over 50 år siden, men har aldrig været brugt kommercielt. Kina investerede allerede i 2011 i en saltsmeltereaktorer, som kører på thorium. Læs mere om det i artiklen Thorium: Fremtidens atomkraft?

'Perfekte teknologier'

Den nye energikilde vil være én af ​​flere 'perfekte teknologier', der skal hjælpe Kina med nå sine klimamål, siger energimodellør Jiang Kejun ved Energy Research Institute i Beijing til Nature.

Kina har som mål at blive kulstofneutrale i 2060. I øjeblikket får de 57 procent af deres energi fra kulkraft, ifølge NRK, Norges nationale public service-udbyder af radio og tv.

Thorium er faktisk et affaldsprodukt knyttet til minedrift af sjældne jordarter i Riget i Midten.

Stoffet forekommer også andre steder i verden, herunder i Norge, hvor det også er på tale at anvende thoriumreaktorer. Det anslås, at Norge har 87.000 tons thorium inden for landets grænser, ifølge en rapport fra IAEA og OECD's atomkraftagentur fra 2014.

Det meste ligger i Fensfeltet i Telemark i det sydlige Norge.

»Teknologioptimisme knyttet til uprøvede systemer«

Ole Christen Reistad er leder af Institut for Miljøsikkerhed og Strålebeskyttelse ved Institut for Energiteknologi og tidligere reaktorchef ved Jeep II-reaktoren i Kjeller, Norge.

Reistad siger til Videnskab.dk's norske søstersite, forskning.no, at projektet i Kina absolut er spændende:

»Der er meget ved teknologien, der er interessant, og som er anderledes end uranteknologien.«

Men han synes ikke, det er selvsagt, at denne teknologi vil være mere sikker end andre.

»Jeg er en meget nøgtern sjæl i denne sammenhæng,« ​​konstaterer den tidligere reaktorchef.

Det er meget lang vej at gå fra det eksperimentelle kraftværk til et brugbart koncept, forklarer Reistad. Han mener også, at det vil være for tidligt at knytte projektet til klimaet og klimatiltag:

»Generelt er meget af diskussionen på dette område præget af en teknologioptimisme knyttet til uprøvede systemer.«

Producerer mindre radioaktivt affald

I teorien er der dog flere fordele ved et thoriumsaltværk sammenlignet med traditionel atomkraft:

• Det er muligt at udnytte brændstoffet langt mere effektivt, og på den måde få mere energi ud af den samme mængde stof
• Mængden af ​​radioaktivt affald kan være meget mindre og er skadeligt over en kortere periode, ifølge den norske bog 'Vi er stjernestøv - kjernefysikk for folk flest' af Sunniva Rose
• Plutonium produceres næsten aldrig som en del af affaldet, og det er dermed vanskeligere at lave våben ved hjælp af thorium
• Teknologien er angiveligt rimelig sikker: Hvis noget går galt, kan det smeltede salt drænes i et kammer under reaktoren. En saltsmeltereaktor opererer ved høje temperaturer, men med et lavere tryk end en almindelig reaktor

Thorium bliver til uran

Thorium er et såkaldt fertilt materiale, hvilket vil sige, at det ikke direkte kan spaltes og frigive energi. I naturen finder vi grundstoffet som thorium-232. Det er svagt radioaktivt og har en halveringstid på 14 milliarder år.

For at få et brugbart stof til atomkraft skal thorium først 'spise' en neutron, hvilket fører til en lille række ændringer, der ender med, at thorium bliver til uran-233.

Denne isotop er fissil, hvilket betyder, at den kan nedbrydes og frigive en masse energi.

I modsætning til når man starter med uran, bliver plutonium ikke dannet som et affaldsprodukt.

Uran findes naturligt, dog mest som uran-238, der ikke kan spaltes. Cirka 0,7 procent af al naturligt forekommende uran findes i form af uran-235, som er fissilt. Det er hovedsageligt denne isotop, der spaltes og skaber energi. Uran bliver ofte beriget, så det indeholder 3 til 5 procent uran-235.

I reaktoren vil uran-235 for det meste producere energien, mens uran-238 spiser neutroner og bliver til plutonium og andre stoffer.

Plutonium kan bruges som brændstof i et atomkraftværk. Det kan også bruges til at lave atombomber, ligesom uran-235 kan i høj nok koncentration.

Har brug for noget til at sætte det i gang

Fordi thorium er fertilt, har man brug for noget ekstra for at sætte gang i reaktionen.

»Det er en del af problemet, men også det, der gør det vanskeligere at udnytte thorium til våben,« forklarer Ole Christen Reistad.

»Man kan enten have en partikelaccelerator, eller man kan bruge andet fissilt materiale, uran eller plutonium og få processen i gang ved hjælp af det.«

Med andre ord slipper man ikke nødvendigvis for at håndtere stoffer, som muligvis kan være skadelige.

Muligt at udnytte mere af brændstoffet

Ole Christen Reistad siger, at det stemmer, at thorium producerer affald, der ikke skal lagres lige så længe som affald fra konventionelle atomkraftværker.

»Det er vigtigt i princippet. Men vi ved ikke, hvor praktisk det er. Uanset om man skal passe på affaldet i et par tusinde år eller i et par hundrede tusinde år, er jeg ikke sikker på, hvor stor forskel der skal være i de foranstaltninger, de tager nu. Mange af tiltagene stammer jo også slet og ret fra mangel på accept fra lokalsamfundet,« siger Ole Christen Reistad, og henviser til, at de færreste nok ønsker sig, at der bliver opbevaret atomaffald i nabolaget.

Mængden af ​​affald vil dog alligevel være mindre, hvis thoriumbrændstoffet recirkuleres og bruges flere gange.

»Med saltsmelteteknologien kan man udnytte meget mere af materialet. I almindelige atomkraftværker bruger man kun få procent af det tilgængelige uran,« siger Ole Christen Reistad.

For det første er det meste uran - som nævnt - ikke spaltbart. For det andet er der begrænsninger forbundet med, at uranet er i fast form.

»Uranbrændstoffet i traditionelle reaktorer har en specifik geometri som for eksempel pinde eller plader. Efterhånden som atomerne spaltes, ændres brændstoffet lidt, så man kan kun bruge et par procent, før det bliver deformeret. Når man har en saltsmelte, er man ikke afhængig af at holde geometrien.«

Er thorium mere sikkert?

Men er det mere sikkert med thorium og saltsmeltesreaktorer end med konventionel atomkraft?

»Man benytter princippet om, at der sker en kædereaktion. Sikkerheden er krævende, uanset hvilken teknologi man bruger,« siger Ole Christen Reistad.

Han fortæller videre, at hvis man skal have en økonomisk effektiv saltsmeltereaktor, der kun producerer lidt affald, så skal brændstoffet genbruges.

»Det kræver en reprocesseringsindustri, som vi egentlig har gjort alt, hvad vi kan for at forsøge at begrænse på uranområdet. Vi ønsker ikke, at uran cirkulerer rundt i samfundet, og det har vist sig meget krævende med hensyn til strålingsbeskyttelse at opnå dette på en acceptabel måde.«

Affaldet fra thorium indeholder blandt andet uran-233, som er fissilt, og som kan bruges i våben. Affaldet, som også er farligt som følge af stærk gammastråling, skal håndteres af robotter.

En anden udfordring er, at der kræves andre materialer og processer end det, man er vant til, hvis man skal håndtere stærke salte blandet med radioaktivt affald.

»De (materialerne og processerne, red.) skal også være kvalificerede til at tage hånd om eventuelle ulykker, og det er et møjsommeligt arbejde, der tager tid,« siger Ole Christen Reistad.

Havde været et andet sted, hvis vi var startet med thorium for 50 år siden

Trods udfordringerne siger Ole Christen Reistad, at thorium-salt-smeltereaktoren er et meget interessant koncept, der i princippet har en række aspekter, som kan levere en mere sikker atomkraft.

»Dét, der gør mig ked af det, rent tankeeksperimentelt, er, at da man startede med atomkraft i 40’erne og 50’erne, begyndte man med udgangspunkt i uran. Hvis vi i stedet var startet med thorium, havde vi måske været langt fremme i dag med at have en bæredygtig atomkraftindustri baseret på sundere principper, end vi har.«

Ole Christen Reistad fortæller, at det er svært at sige, om andre lande vil være mere interesserede i atomkraft baseret på thorium, hvis det lykkes for Kina.

»Der er lande, der i dag er helt fremme i forreste række med atomkraft, for eksempel Tyskland, der har sagt, at de principielt ikke vil have atomkraft.«

Indien er derimod interesseret i at bruge thorium og arbejder på sagen. Kina er ikke kun interesseret i atomkraft baseret på thorium. De er også interesserede i konventionel atomkraft.

»Alt, hvad der kaldes 'atomkraftens renæssance', ligger primært i Kinas fremmarch på området. Det er ikke en renæssance; det er en udvikling i Kina. Kina gør et kæmpe arbejde for at skabe almindelig, konventionel atomkraft i dag. Faktisk er det noget, der giver os håb, som, vil jeg tro, er en del af baggrunden for det, som Kina går med på på klimaområdet.«

»Spørgsmålet er, om Kina som samfund har haft mulighed for at opveje den risiko, der er forbundet med det, med den håbede klimagevinst,« afslutter Ole Christen Reistad.

©Forskning.no. Oversat af Stephanie Lammers-Clark. Læs den oprindelige artikel her.