Dette er en meningsytring. Meningene er skribentens egne. (Les mer: Del 1 og del 2)

Hva man skal gjøre med atomavfall, har vært et hett politisk tema i flere tiår og er en av de største hindringene for en bred, offentlig aksept av teknologien. I prinsippet kan man resirkulere atomavfall og få mye mer energi ut av det, men det er vanskelig. Dette er den tredje og siste artikkelen i en serie om fremtidens kjernekraftteknologi.

For at resirkulering av brukt kjernebrensel skal fungere i industriell skala, trengs det tre ulike typer anlegg. Man må kunne lage spaltbart materiale av dagens brukte kjernebrensel, man trenger fabrikker som kan lage nytt brensel av det resirkulerte materialet og til slutt trenger man reaktorer som kan bruke dette nye brenselet. I den første artikkelen i serien ble det konstatert at forskningen på reaktorer er kommet langt. Den andre artikkelen tok for seg resirkulering, som er kommet ganske langt teknologisk, mens kostnadene ved å bygge fullskala industrianlegg er usikre. I denne tredje artikkelen ser vi på produksjon av nytt brensel. Her gjenstår det fortsatt mye for å etablere en fungerende industri.

Som vi har beskrevet nærmere i de forrige artiklene, dannes plutonium som et slags biprodukt i dagens kjernekraftverk. Plutonium finnes ikke i naturen, men produseres i atomreaktorer. Det finnes noen få prosent plutonium i brukt kjernebrensel etter at det er fjernet etter typisk ca. fem år i en atomreaktor. Plutonium kan renses fra brukt kjernebrensel ved hjelp av kjemiske metoder. Deretter blandes det med uran for å produsere nytt brensel med en blanding av uran og plutonium.

Både uran og plutonium er metaller i ren form. Erfaringen har likevel vist at de beste egenskapene til reaktorbrenselet oppnås ved å bruke metalloksider i stedet for rene metaller. Kjemisk sett er brenselet keramisk, som porselen, men mye tyngre. Poenget er at det tåler mye høyere temperaturer og ikke påvirkes av rust og lignende problemer. I bransjen snakker vi ofte om MOX som er en forkortelse for "mixed oxide fuel", altså blandingsoksid av uran og plutonium.

Hittil har det aldri vært produsert brensel av utvunnet plutonium i industriell skala.

Som en tommelfingerregel kan brukt brensel fra ni reaktorer gi plutonium til én reaktor av dagens type. Det er ikke dårlig. Gevinsten er likevel så beskjeden at den ikke forsvarer de høye kostnadene. Målet er altså å realisere drømmen om en hundredobling av energitilgangen. Hvis all uran etter hvert kan omdannes til plutonium, vil mengden brensel i det uranet vi allerede har utvunnet, øke med omtrent en faktor 100. Dette krever imidlertid andre typer reaktorer. Reaktorer som bruker smeltede metaller, natrium eller bly, har vist seg å være den mest lovende veien i denne utviklingen.

Så langt et tilbakeblikk på tidligere artikler i serien. Det som gjenstår nå, er å produsere et nytt brensel som tåler å bli brukt i en annen type reaktor enn dagens. Vi bruker flytende, natrium-nedkjølte reaktorer som eksempel, fordi de er de mest avanserte. Problemene er likevel de samme hvis man i stedet bruker flytende bly.

Det første problemet er i bunn og grunn det samme som ved resirkuleringen. Materialet er svært radioaktivt. Det er vanskelig, eller rettere sagt umulig, at mennesker er i nærheten. Da må en bruke fjernstyring, roboter og lignende med høye kostnader og problemer med overvåking under produksjonen.

På dette punktet er forholdene radikalt annerledes enn ved produksjon av brensel til dagens kjernekraft. Det kan komme som et sjokk for noen lesere som er overbevist om at radioaktivitet alltid er dødelig. I produksjonen av brensel til dagens kjernekraftverk foregår imidlertid mye av arbeidet manuelt. De ansatte bruker hansker som eneste beskyttelse under mange operasjoner, fordi strålingen er så svak at den bare når fem centimeter opp i luften og stoppes av en vanlig plasthanske. I noen operasjoner bruker de ansiktsmasker og vernebriller. Det er bare den beskyttelsen som er nødvendig.

Naturlig uran er radioaktivt, men bare svakt. Resirkulert plutonium er derimot ikke på langt nær like lett å håndtere. Problemet er ikke først og fremst plutoniumet i seg selv, men restene av andre mye mer radioaktive stoffer som de kjemiske prosessene i resirkuleringen ikke klarer å fjerne helt.

Hittil har brensel fra resirkulert plutonium aldri blitt produsert i industriell skala. Det har vært gjort i små mengder til høye kostnader for forskningsformål. Hvis dette skal bli en realitet for energiproduksjon, må det produseres i mange tonn per reaktor og med høy presisjon. Dimensjonene på brenselet må stemme på hundredels millimeteren, og brenselet må være tilstrekkelig fritt for sprekker og hulrom. Ikke noe av dette er umulig å få til, men det er definitivt ikke enkelt heller. Vi kan og bør regne med at det vil ta minst et tiår med forskning før vi har en fungerende industri.

Min vurdering er imidlertid at det vil ta lengre tid enn det, fordi presset fra resten av samfunnet for å utvikle denne teknologien er relativt begrenset. I dag er det så billig å utvinne nytt uran og bruke det i dagens kjernekraftverk at det ikke er noe sterk økonomisk interesse for å utvinne spaltbart materiale fra det brukte brenselet. Teknologisk utvikling har en tendens til å gå mye raskere hvis det er store økonomiske gevinster å hente. Hvis det ikke er slike interesser, blir forskningen ofte utført med mye knappere ressurser og i et tilsvarende lavere tempo.

Fra tid til annen dukker thorium opp i den offentlige debatten. Uran er det tyngste grunnstoffet i naturen, mens thorium er det nest tyngste. Uran kan omdannes til plutonium i reaktorer og resulterer i et nytt kjernebrensel. På samme måte kan thorium omdannes til en lett form for uran, en type som er enda lettere enn den letteste formen som finnes i naturlig uran. Denne ekstra lette urankjernen kan brukes som brensel i reaktorer.

Les mer

Medisinsk-etisk gruppe nominert til Nobels Fredspris for å sette lys på tvungen organhøsting i Kina

Røros: Lasskjørertradisjonen er "en stor, kulturhistorisk arv"

Thorium er omtrent fire ganger så vanlig i jordskorpen som uran. I kjernekraftens barndom trodde man at uran var ekstremt sjeldent. Det førte til at man begynte å interessere seg for det mer vanlige grunnstoffet, thorium. Etter hvert ble det oppdaget store forekomster av uran. I dag vet vi at uran er et ganske vanlig grunnstoff i jordskorpen. Fordi det er mye enklere å generere elektrisitet ved å fisjonere uran enn thorium, har thorium hittil bare blitt værende på forsøksstadiet.

Som en historisk kuriositet kan det nevnes at thorium ble oppdaget som et grunnstoff av den svenske kjemigiganten Jöns Jacob Berzelius på begynnelsen av 1800-tallet. En norsk prest fant et svart mineral han ikke klarte å kjenne igjen og ga det til faren som var professor i mineralogi. Heller ikke han klarte å identifisere mineralet. Han sendte det derfor til Berzelius som oppdaget at det hittil var et ukjent grunnstoff. Han ga det navnet thorium etter den norrøne torden- og lynguden Tor, uten å ane at thorium nesten hundre år senere skulle vise seg å være radioaktivt.

Ett land skiller seg ut i historien når det gjelder thoriumbasert kjernekraft, nemlig India. Fra selvstendigheten i 1949 og frem til kommunismens fall i Øst-Europa rundt 1990 hadde India en sterk planøkonomi, og selvforsyning ble ansett som viktig. India hadde bare små forekomster av uran. Landet har imidlertid noen av verdens største reserver av thorium i form av monazittsand i Kerala i det sørlige India.

Dette ledet til at Indias ledende kjernefysiker, Homi Bhabha (flere ganger nominert til Nobelprisen), skisserte et kjernekraftprogram basert på thorium. Dessverre viste det seg at det var nødvendig med tre ulike reaktortyper for å utnytte thorium som energiressurs på en effektiv måte, i tre separate trinn. Dette var både komplisert og kostbart, og utviklingen av kjernekraftteknologien i India gikk ganske sakte. Resten av verden valgte de langt mer effektive og enklere reaktorene som i dag står for 90 prosent av verdens kjernekraft.

På kort sikt må vi fokusere på å løse dagens energikrise med de teknologiene som finnes og fungerer i dag.

Etter kommunismens fall begynte India å sette spørsmålstegn ved både planøkonomisk tenkning og jakten på selvforsyning. India beveget seg raskt mot markedsøkonomi og handel med resten av verden. Det resulterte i en rask økning i levestandard. India fortsatte å bygge egenutviklede reaktorer som var det første trinnet i landets thoriumprogram. Landet har også invitert andre land til å bygge kjernekraftverk.

Den tradisjonelle partneren, Russland, var først ute, og et kjernekraftverk med russiske reaktorer er under bygging i Sør-India. India har også undertegnet intensjonsavtaler om bygging av franske og amerikanske kjernekraftverk på vestkysten, men så langt har ikke byggingen kommet i gang. Det som har hindret prosjektene i å komme i gang, er den indiske loven om kjernefysisk teknologi. Enkelt forklart går den ut på at den som bygger kjernekraftverkene, har ubegrenset ansvar for alt som kan skje i fremtiden. Det betyr at hvis indiske operatører forårsaker en ulykke i fremtiden, kan den indiske regjeringen saksøke den franske eller amerikanske leverandøren og kreve at de betaler for konsekvensene av ulykken. Det er ikke overraskende at leverandørene ikke er interesserte i å ta en slik risiko, og prosjektene står i stampe.

Med dette avslutter vi serien om ny kjernekraft. Den ble avsluttet med å beskrive oppbygging av konvensjonell teknologi, og det er symptomatisk. Potensialet er enormt hvis vi lykkes med å utvikle en mer avansert kjernekraftteknologi enn i dag med en radikal større potensiell energiressurs. Det er likevel vanskelig å få det til i praksis. Vi ønsker forskerne lykke til, men på kort sikt må vi fokusere på å løse dagens energikrise med den teknologien som vi har og som fungerer i dag.

Jan Blomgren. Professor i anvendt kjernefysikk, forfatter og kommentator

Kontakt skribenten: [email protected]