Den næste generation af atomkraft

The Economist havde i december en glimrende artikel, der nøgternt gennemgår de nye designs indenfor atomkraft, og hvorfor de er så interessante.

The Economist: Ifølge den Internationale Atomenergi Kommission (IAEA) består 356 af de 436 operationelle atomreaktorer af typen PWR eller af kogende-vand-reaktorer – en forsimplet version af samme design.

Langt den største del af de nuværende reaktorer bruger en én-gang-igennem brændselscyklus, hvor en mængde brændsel kun bruges én enkelt gang i reaktoren, hvorefter det fjernes op opmagasineres. Den brugte brændsel giver et opbevaringsproblem, men det åbner også for nogle muligheder. Ifølge World Nuclear Association, en industriorganisation, har det brugte brændsel stadig i omegnen af 96% af det oprindelige uran sammen med plutonium, som blev dannet i kernen.

Det er plutonium og nogle endnu tungere stoffer, der er radioaktive nok til at være farligt, men ikke radioaktivt nok til at radioaktiviteten forsvinder i tusinder af år. De sidste fire procent består hovedsaglige af resterne af den spaltede uran. Det er derimod så ekstremt radioaktivt, at det radioaktiviteten hurtigt brænder ud. Efter 10 år er kun halvdelen af resterne radioaktive og tilbage er nogle meget værdifulde metaller.

I artiklen bliver seks mest lovende reaktordesigns gennemgået.

• Den superkritiske vand-kølede reaktor (SCWR) varmer vandet langt højere op end de gamle vandkølede reaktorer. Det giver meget højere effektivitet når varmen skal gennem turbinerne, der producerer strømmen. Prisen på denne reaktor kan komme langt ned da meget af den nyeteknologi til turbinerne allerede er udviklet til fossile kraftværker. Problemet er de meget høje temperaturer også giver et meget højt tryk i rørerene, og samtid får rørerene til at ruste.
• Den anden type kaldes Meget Høj Temperatur Reaktor (VHTR) har ligesom SCWR en én-gang-igennem brændselscyklus, men bruger helium til at køle og overføre energi til strømproduktionen. Temperaturen kan med helium bliver tre gange højere end de nuværende designs og kan nærme sig tusind grader celcius. Obama har tilsyneladende valgt dette design til videreudvikling.
• Natriumkølet hurtig reaktor (SFR) er indtil videre den mest succesfulde af en helt anderledes type reaktor, som fungerer med hurtige neutroner. Hurtige reaktorer kan bruge det radioaktive affald og lave energi af det hele og ikke kun af den 1 % af naturligt uran, som de almindelige reaktorer kan. De gør det ved blandt andet at producere plutonium, som derefter spaltes. Problemet er at de producerer mere plutonium end de bruger, hvilket er bekymrende i forhold til spredning af atomvåben. Fordelen ved at bruge natrium som kølemiddel i stedet for vand eller helium er, at rørene ikke er under tryk. Opstår der en læk, så sprøjter det ikke ud med radioaktiv damp, som i de nuværende reaktorer. Et andet problem er bare at natrium ved de nødvendige temperaturer ødelægger rørene og det bærnder hvis det kommer i kontakt med luften.
• Den gaskølede hurtige reaktor (GFR) fungerer ligesom den natriumkølede hurtige reaktor, men bruger helium som kølemiddel. Den har de samme problemer med plutonium, og i stedet for at æde rørene, så er rørene under meget højt tryk.
• Den blykølede hurtige reaktor (LFR) fungerer ligesom de to foregående med samme problemer med plutonium, men bruger smeltet bly som kølemiddel.
• Smeltet salt reaktoren (MSR) er min personlige favorit, som også kan bruge almindeligt atomaffald som brændsel. I stedet for at lave dyre brændselsstave som placeres i reaktoren, så smelter man det salt af fluor, som også bruges i tandpasta. Ved tusind grader bliver det flydende som vand, og kan opløse brændslet på samme måde som bordsalt kan opløses i vand. Opløsningen af brændsel pumpes så igennem reaktoren hvor brændslet spaltes og bliver varm. Fordelen er, at med en lille og simpel kemisk fabrik tilsluttet kraftværket, kan man løbende fjerne affaldet sammen med nogle stoffer der ellers ville ødelægge kædereaktionen. Samtidig kan man hælde nyt brændsel på uden at sluke reaktoren og skille den ad som alle andre reaktorer skal. En variant af MSR kaldes LFTR (udtales “lifter”) og forskellen er at den kan brænde thorium, som der er meget mere af i jorden end der er uran. I praksis en uudtømmelig energikilde. I atomkraftens barndom blev der bygget forsøgs reaktorer af MSR typen, men de blev skrottet da de ikke var gode at lave plutonium på, som man havde brug for under den Kolde Krig.

Artiklen fortæller desværre ikke meget om sikkerheden ved disse nye reaktorer, for den er helt i top. De udnytter alle sammen fysikkens love i stedet for mekanik til at lukke sikkert ned hvis noget går galt. Der er simpelthen ingen risiko for ulykker som i Chernobyl eller Tremileøen. Det er fysisk umuligt.