23-06-2018 10:01:04

Er Thorium løsningen på verdens energiproblemer?

Thorium: Det danske startup Seaborg Technologies drømmer om at gøre thorium til en del af løsningen på verdens energiproblemer. Thorium er dog ikke tale om en her-og-nu løsning, så derfor gælder det om at komme i gang.
20. apr. 2016 Af Rene Pedersen - netværksredaktør
Er Thorium løsningen på verdens energiproblemer?

Grundstoffet thorium har en række interessante karakteristika og har de seneste år fået stor opmærksomhed som et muligt supplement til vind- og solenergi. Universe har tidligere skrevet om norske Thor Energy, der er langt fremme i forhold til at bruge thorium som brændsel i konventionelle reaktorer. Men der er også grupper, der ser et dybere potentiale i thorium end blot at bruge det i de letvandsreaktorer, som er normen i dag.

En af de grupper er det danske thorium-startup Seaborg Technologies, der for et par år siden gik i gang med at udvikle deres Wasteburner. En termisk atomaffaldsbrænder, der bygger på en såkaldt smeltet salt reaktor (molten salt reactor), og som kan brænde eksisterende affald fra atomkraftværker.

“Fordi vi bor i Danmark, er det meget naturligt at sætte de danske modstandskriterier som vores designkriterier. Så vi satte os for at vise, at det kunne lade sig gøre at lave noget, hvor de danske argumenter mod atomkraft blev dementeret,” siger Troels Schönfeldt, der er udviklingschef i Seaborg Technologies.

Teamet pegede på tre kriterier, de skulle løse. Det første er, at atomkraft kommer fra våbenindustrien. Det har givet atomkraft et rigtigt dårligt ry, og derfor var det et vigtigt kriterium, at Seaborg Technologies’ Wasteburner ikke må kunne bruges til at lave våben. Ingen-våben-kriteriet er også centralt, hvis man har planer om at bruge teknologien i 3. verdenslande.

“Vi har faktisk ofret noget effektivitet for at gøre det sværere at lave våben. Og jeg vil sige, at hvis jeg skulle lave et atomvåben med det design, vi har i dag, så ville jeg hellere have en bunke med granit, end jeg vil have vores reaktor. Det er lettere at starte fra scratch,” siger udviklingschefen.

Næste store kriterium for Seaborg Technologies er, at en reaktor skal være sikker. Derfor valgte teamet hurtigt at kigge mod flydende salt reaktorer, som ifølge firmaet ikke kan nedsmelte.

Enorme udgifter til håndtering af affald

Det sidste designkriterium var, at der ikke skulle skabes yderligere atomaffald. I april pegede en rapport fra EU-Kommissionen på, at 90 procent af kontinentets atomkræftværker står til at skulle lukke inden 2050. Dekommissionering af gamle reaktorer kommer til at koste knap 900 milliarder kroner frem til 2050, mens håndtering af brugt brændsel og radioaktivt affald kommer til at koste 990 milliarder. Det er dobbelt så meget, som der pt er til rådighed til formålet.

“Når man kigger ud i verden, er der ikke så mange, der er glade for at brænde affald. For det er besværligt i forhold til at brænde nyt brændsel. Men det er også fordi, industrien tjener milliarder på at håndtere affaldet, og når mange tjener milliarder på noget, er der også mindre interesse i at komme af med det. Men vi synes, det er vigtigt,” siger Troels Schönfeldt.

Med de tre kriterier på plads gik teamet i gang med at konstruere et bud på en reaktortype tilpasset danske forhold. En sikker, termisk affaldsbrænder.

Seaborg technologies

Stiftet i 2014 af fire fysikere med baggrund på DTU. 

Firmaet arbejder på en såkaldt Wasteburner, hvor man kan bruge eksistende atomaffald til at skabe energi. 

Grundstoffet thorium er en vigtig del af Seaborg Technologies' drøm om at skabe en sikker, effektiv smeltet salt reaktor, der ikke kan bruges til våben og ikke skaber mere atomaffald. 

Den danske virksomhed blev i august 2015 anbefalet som en god investeringsmulighed i en engelsk rapport skrevet af Energy Process Development Ltd (EPD).

Læs også firmaets whitepaper

“Det første problem, vi løb ind i, er fra lærebøgerne fra 50’erne. Der står, at du ikke kan lave en termisk affaldsbrænder. En termisk reaktor har ellers nogle fordele, for eksempel er tidsskalaen for neutroner den samme som for varmeudvidelse, hvilke kan bruges til at gøre reaktoren selvregulerende. Så der kan ikke forekomme en eksplosion. Hvis noget bliver for varmt, så slukker processen af sig selv,” fortæller Troels Schönfeldt og uddyber.

”I Seaborg har vi designet en reaktor, som benytter thorium sammen med affaldet, og vi har på papiret bevidst, at dette kan lade sig gøre at brænde affald i en termisk reaktor, selvom ingen troede det var muligt”.

Molten Salt Reactor - Den svære reaktor med de mange fordele

Konceptet smeltet salt reaktor er ældre end dagens gængse reaktor, letvandsreaktoren. Allerede da de første eksemplarer blev bygget og testet i 50'erne, kunne folk se, at en smeltet salt reaktor er smart, hvis man ønsker at bygge en effektiv og sikker reaktor, der ikke kan nedsmelte. Problemet er, at den ikke var lige så hurtig at lave som letvandsreaktorer. Og da hæren samtidig ønskede at bruge dem i ubåde og våben, gik udviklingspengene til letvandsreaktoren.

“Hvis man spørger Thorium-communitiet, var det fordi, smeltet salt reaktoren ikke kunne bruges til våben. Og det var nok problematisk, men der var også problemer med materialer. Især havde de problemer med pumperne, for man skal pumpe en varm, flydende salt rundt. I dag gør man det faktisk i solfangeranlæg, men det kunne man ikke gøre dengang,” siger Troels Schönfeldt.

Det betyder også, at verdens atomkraftværker i dag består af letvandsreaktorer. Og det ærgrer folkene hos Seaborg Technologies, der kalder en smeltet salt reaktor “genialt tænkt”.

“Der er to kæmpe fordele. Den ene er, at din kølevæske og dit brændsel er det samme. Så hvis kølevæsken forsvinder, så forsvinder brændslet også. I en normal reaktor, har man stænger, der står i kølevæske. Og hvis kølevæsken af en eller anden grund forsvinder, så bliver stængerne varmere og varmere, indtil den nedsmelter,” siger han.

I realiteten er en nedsmeltning i en smeltet salt reaktor også mulig, hvis du kan holde saltet i din reaktor indtil, den er så varm, at det begynder at fordampe. Men Seaborg Technologies har et bud på en løsning på den udfordring.

“Man kan bygge reaktoren af metaller, der smelter før saltet fordamper. Så hvis du ikke kan få pumpet saltet ud på nogen måde, så smelter skallen, og så løber saltet ud, og du får ikke en ulykke og radioaktive udslip,” siger udviklingschefen og peger på en anden fordel ved denne reaktortype.

Fissionsprodukter slipper ikke ud

Når du smadrer en uran-kerne, kommer der to fissionsprodukter. De har 30 års levetid, og de skal lagres i 300 år, fordi de er meget radioaktive. Har du en konventionel reaktor, der bliver for varm, bliver fissionsprodukterne til damp. Og smelter brændselsstangen, kommer de ud som radioaktive gasser. I en flydende salt reaktor går de i forbindelse med fluor, og på den måde bliver de i saltet uanset, hvad du gør. Derfor vil gasserne ikke engang undslippe i betydelige mængder, hvis man slår hul helt ind til reaktor kernen med en meteor eller bombe.

“Jeg kan slet ikke forstå, at man har gået efter at udvikle andre reaktorer. Det er så vigtige fordele, at den ikke kan nedsmelte og at fissionsprodukterne ikke slipper ud,” siger han og hæfter sig samtidig ved saltets høje fordampningspunkt og gode varmekapacitet, som gør, at reaktoren kan køre ved høje temperaturer.

Vi er ved at udrydde vores verden

Når Seaborg Technologies i første omgang begyndte at kigge mod atomkraft og thorium i et af verdens mest kernekraft-skeptiske lande, hænger det selvfølgelig sammen med den globale opvarmning som følge af CO2. De peger på, at selv om den grønne omstilling er i gang, går det ikke hurtigt nok. Selv hvis vi kunne skifte vores kulkraftværker ud med vindmøller, har vi stadig veje fyldt med biler. Og selv hvis vi får skiftet dem ud, har vi tankskibe baseret på sort energi.

“Man snakker altid om de 30 procent, vi har fra grøn energi i Danmark - hvilket er fantastisk. Men det er 30 procent af vores strøm. Strømmen er 10-15 procent af vores energi, og resten er stadig fossilt. Her i landet - med en gigantisk investering gennem 30 år - har vi løst et par procent af problemet,” siger Troels Schönfeldt.

Seaborg Technologies peger også på, at verdens u-land stadig ikke har faste energikilder. Og når de i stigende grad begynder at efterspørge energi i fx Afrika, får vi for alvor CO2-problemer.

“Nutidens atomkraftværker er dumt bygget. Det er måske den sikreste energi, vi har, men de har affaldsproblemer, de kan bruges i våben, og de er for dyre. Så vi kan ikke bruge dem i fx Afrika. Men det er problemer, der skal og kan løses. Så det er jo bare med at komme i gang,” siger han.

Thorium er et fantastisk grundstof

En af grundpillerne i Seaborg Technologies Wasteburner er brugen af thorium.

“Thorium er et fantastisk grundstof, der kan lave energi til verden i tusinder eller millioner af år. Det er en mere bæredygtig teknologi end nogen anden teknologi, vi kender. Langt mere bæredygtig end solfangere, for der løber vi tør for ressourcer,” siger han.

Thorium har dog problemet, at det er som vådt træ, der ikke kan bruges direkte i en reaktor. Først skal det tørres. Så det at få det startet er ikke så let. I Norge arbejder man på at starte cyklussen i konventionelle reaktorer. Det har både fordele og ulemper. (Læs evt Thorium er en evolution og ikke en revolution).

“De er noget mere konventionelt tænkende end os, og de er også tættere på markedet på mange måder. For de kan gå ind i de reaktorer, der er i dag. Men det løser ikke problemet med sikkerhed. Og det er heller ikke en thorium-reaktor - det er en reaktor, der bruger thorium til at udnytte uranen lidt bedre,” siger Troels Schönfeldt.

Seaborg Technologies vil i stedet bruge en kombination af thorium og atomaffald. Thorium er som udgangspunkt ikke fissilt og brænder ikke, før der bliver tilført uran eller plutonium, som er fissilt. Men den udfordring kan uran-affaldet løse, og samtidig vil man tynde ud i eksisterende atomaffald-lagre. På længere sigt vil det tørre og nu fissile thorium dog på samme måde kunne bruges til at gøre nyt thorium fissilt. Og på den måde vil man kunne opnå en cyklus helt uden uran eller plutonium. Til gengæld går der formentlig 50 til 60 år, før der er lavet fissilt thorium nok.

“Det anerkender vi. Og det anerkender mange molten salt- eller thorium-fanatikere ikke. De mener, det er lige rundt om hjørnet. Men vi har ikke brændslet, så det er en fysisk umulighed,” siger han og fortæller, at hvis man virkelig går efter det, kan man nok have de første anlæg efter nogle årtier. Ifølge Seaborg Technologies er de 50-60 år til en 100 procent thorium-baseret reaktor dog ikke noget, der skal stoppe processen.

“Uran kan holde til måske 100 år - men ikke for evigt. Det kan thorium - så det vigtige er at have en plan for, hvordan man kommer hen til der, hvor man skifter - indtil da har vi masser af gammel atomaffald at brænde af” siger han.

Seaborg Technologies adskiller sig også markant fra fx Thor Energy ved, at nordmændene satser på eksisterende anlæg i stor skala, mens Seaborg Technologies drømmer om et mini-anlæg på 250 MW, der kan forsyne et lokalsamfund på 50-100.000 mennesker. Selve reaktoren skal graves ned for at gøre reaktoren mere sikker, og det danske startup vil ikke begrænse sig til stabile nationer, der allerede har atomkraft.

“Hvis det stod til mig, skulle de graves ned over alt, hvis vi skal gøre noget ved klimaproblemet,” siger han.

Mini-anlæg på 250 mw

Over jorden fungerer Seaborg Technologies Wasteburner på samme måde som et normalt kraftværk. Der er en turbine, et kontrolrum og et logistikområde.

Men under det skal der graves et hul, der er 8 meter bredt og 12 meter dybt, og her ligger reaktoren i hele sin levetid. Herfra laver den energi, som pumpes op til turbinerne, der så kan lave det om til strøm eller fjernvarme.

Seaborg Technologies forestiller sig, at området over jorden svarer til en stor lade og i størrelsesordenen en villa, hvis det er en mindre reaktor.

Oplagt at bygge reaktorer i Danmark

Før Seaborg Technologies Wasteburner kan graves ned over alt, skal konceptet testes ved hjælp af en mindre test-reaktor, der er beskrevet i firmaets whitepaper.

“Der skal bygges en Wasteburner prototype - den bliver dyr, og det kommer til at tage lang tid at lave den. Men hvis man går i gang nu og virkelig kaster penge i det, kan de første kommercielle værker bygges om 10-12 år,” mener Troels Schönfeldt, der peger på, at Danmark, som et gammelt værftland med dygtige ingeniører, vil være et oplagt sted at lave reaktorerne, som så kan shippes afsted med containerskibe og monteres, hvor der er behov for det.

“Vi er virkelig gode til green tech i Danmark og specielt inden for fx termiske solanlæg, hvor man bruger flydende salt. Så vi har kompetencerne, og vi har topfirmaer inden for pumper og materialer, og samtidig er vi ikke et korrupt land, og vi har ikke atomvåben,” siger han.

Men før det kan komme til kommerciel produktion, har Seaborg Technologies behov for at vise potentialet i en test-reaktor. Og her drømmer de især om muligheden for at benytte gode gamle Risø, selvom reaktorerne i realiteten er lukket ned i dag.

“Risø har den fedeste historie. Niels Bohr tager hjem til Danmark efter at have været i USA, hvor han har kæmpet for fredelig atomkraft efter krigen. Her får han grundlagt Risø som et fredelig atomforskningscenter. Alle andre forskningscentre var forbundet med våben - selv den, man byggede i Sverige, skulle bruges til at forske i våben,” siger han.

Risø har dog det problem, at det vil kræve en holdnings- og måske en lovændring i Danmark. I øjeblikket står det i loven, at atomkraft ikke må bruges i energiplanlægningen, og kombineret med en dyb skepsis i befolkningen kan udsigterne til at bruge Risø som test-reaktor være lang.

“Jeg tror, at hvis vi kunne begynde at forske i det her på Risø, vil investorerne gerne vil være med, fordi det kan udkonkurrere kul. I Danmark vil vi kunne overhale dem alle sammen indenom,” siger han.

Den næste store udfordring, Seaborg Technologies har, udover den folkelige skepsis i forhold til atomkraft, er funding. Det er dyrt at bygge og teste, og før der bliver tilført penge, er der lang vej.

“Når man laver så stort et projekt, er det svært at vurdere prisen. Men det bliver i størrelsesordenen 2 milliarder. Og så er vi ikke helt sikre på, om det er kroner eller euro. Men 2 milliarder euro er faktisk ingenting, hvis du kan udkonkurrere olie eller kul. Og folk er villige til at lave højrisiko investeringer. Så de penge findes,” mener Troels Schönfeldt.

Norske Thor Energy: “Thorium er en evolution - ikke en revolution”
Norske Thor Energy: “Thorium er en evolution - ikke en revolution”

Thorium: Det norske selskab Thor Energy har siden 2013 testet thorium som brændstof til atomkraftværker. Resultaterne er lovende, og det åbner op for, at firmaets koncept allerede kan sælges fra 2018.

Læs mere

Skal Danmark have atomkraft? Login og deltag i debatten!

luk
close