De nye, sikrere atomreaktorene som kan bidra til å stoppe klimaendringene

Julian Berman

BP er kanskje ikke den første kilden du går til for miljønyheter, men dens årlige energigjennomgang er høyt ansett av klimaovervåkere. Og budskapet fra 2018 var sterkt: til tross for angsten over global oppvarming, var kull ansvarlig for 38 % av verdens kraft i 2017 – nøyaktig samme nivå som da den første globale klimaavtalen ble undertegnet for 20 år siden. Enda verre, klimagassutslippene økte med 2,7 % i fjor, den største økningen på syv år.

En slik stagnasjon har fått mange beslutningstakere og miljøgrupper til å konkludere med at vi trenger mer kjernekraft. Selv FN-forskere, som ikke har vært entusiastiske i fortiden, sier nå at enhver plan for å holde planetens temperaturøkning under 1,5 °C vil være avhengig av et betydelig hopp i kjernekraft.

Denne historien var en del av mars 2019-utgaven vår

• Se resten av saken
• Abonnere

Men vi er på vei i den andre retningen. Tyskland skal etter planen stenge alle sine atomkraftverk innen 2022; Italia stemte ved folkeavstemning for å blokkere eventuelle fremtidige prosjekter tilbake i 2011. Og selv om atomkraft hadde bred offentlig støtte (noe det ikke har), er det dyrt: flere atomkraftverk i USA stengte nylig fordi de ikke kan konkurrere med billig skifergass .

Hvis den nåværende situasjonen fortsetter, vil sannsynligvis flere atomkraftverk stenge og primært erstattes av naturgass, noe som får utslippene til å øke, hevdet Union of Concerned Scientists – historisk kjernefysiske skeptikere – i 2018. Hvis alle disse anleggene stenges, antyder estimater, karbonutslipp vil øke med 6 %.

På dette tidspunktet er ikke den kritiske debatten om man skal støtte eksisterende systemer, sier Edwin Lyman, fungerende direktør for UCSs atomsikkerhetsprosjekt. Et mer praktisk spørsmål er om det er realistisk at nye atomkraftverk kan utplasseres i løpet av de neste tiårene i det tempoet som trengs.

Fra begynnelsen av 2018 var det 75 separate avanserte fisjonsprosjekter prøver å svare på det spørsmålet i Nord-Amerika alene, ifølge tenketanken Third Way. Disse prosjektene bruker samme type reaksjon som brukes i de konvensjonelle atomreaktorene som har blitt brukt i flere tiår - fisjon eller splitting av atomer.

En av de ledende teknologiene er den lille modulære reaktoren, eller SMR: en slanket versjon av konvensjonelle fisjonssystemer som lover å være billigere og sikrere. NuScale Power, basert i Portland, Oregon, har en 60-megawatt-design som er nær ved å bli distribuert. (Et typisk konvensjonelt fisjonsanlegg med høye kostnader kan produsere rundt 1000 MW kraft.)

NuScale har en avtale om å installere 12 små reaktorer for å levere energi til en koalisjon av 46 verktøy over hele det vestlige USA, men prosjektet kan bare fortsette hvis gruppens medlemmer godtar å finansiere det innen utgangen av dette året. Historien tilsier at det ikke vil være lett. I 2011 hadde Generation mPower, en annen SMR-utvikler, en avtale om å bygge opptil seks reaktorer som ligner på NuScales. Den hadde støtte fra bedriftseierne Babcock & Wilcox, en av verdens største energibyggere, men pakten ble skrinlagt etter mindre enn tre år fordi ingen nye kunder hadde dukket opp. Ingen bestillinger betydde at prisene ikke ville gå ned, noe som gjorde avtalen uholdbar.

Mens NuScales tilnærming tar tradisjonelle lettvannkjølte atomreaktorer og krymper dem, bruker såkalte generasjon IV-systemer alternative kjølevæsker. Kina bygger en storskala natriumkjølt reaktor i Fujian-provinsen som forventes å starte i drift innen 2023, og Washington-baserte TerraPower har utviklet et natriumkjølt system som kan drives med brukt brensel, utarmet uran eller uran rett ut av bakken. TerraPower – Bill Gates er en investor – inngikk en avtale med Beijing om å bygge et demonstrasjonsanlegg innen 2022, men Trump-administrasjonens restriksjoner på kinesisk handel gjør fremtiden tvilsom.

En annen generasjon IV-variant, reaktoren med smeltet salt, er sikrere enn tidligere design fordi den kan avkjøle seg selv om systemet mister strømmen fullstendig. Det kanadiske selskapet Terrestrial Energy planlegger å bygge et 190 MW-anlegg i Ontario, med sine første reaktorer som produserer kraft før 2030 til en pris som de sier kan konkurrere med naturgass.

En generasjon IV-reaktor kan snart settes i drift. Heliumkjølte reaktorer med svært høy temperatur kan kjøre på opptil 1000 °C, og det statseide China National Nuclear Corporation har en prototype på 210 MW i den østlige Shandong-provinsen som skal kobles til nettet i år.

Tre grunner til fornyet håp om atomkraft

	Små modulære reaktorer	Avansert fisjon	Fusjon
	SMR-er er en slanket versjon av konvensjonelle fisjonsreaktorer. Selv om de produserer langt mindre strøm, bidrar deres mindre størrelse og bruk av hyllekomponenter til å redusere kostnadene.	Disse reaktorene er designet for å være tryggere enn tradisjonelle vannkjølte reaktorer, og bruker kjølevæsker som flytende natrium eller smeltede salter i stedet. Mest avansert er rullesteinsreaktoren, avkjølt av en gass som helium; Kina er klar til å koble den første slike reaktoren til nettet i år.	Den tekniske utviklingen er fortsatt sakte etter tiår med investeringer, men fusjonsselskaper er fokusert på hvordan de skal inneholde plasmaet som kreves for å gjenskape de termonukleære forholdene til solen. Teknikker inkluderer magnetisk inneslutning, som fanger plasma kontinuerlig ved lavt trykk; treghet innesperring, bruk av lasere og pulserende plasma i nanosekunder av gangen; og magnetisert målfusjon, som kombinerer de to med plasmapulser kontrollert av magneter.
Bedrifter	NuScale Power	China National Nuclear Corporation, TerraPower, Terrestrial Energy	ITER, TAE Technologies, General Fusion, Commonwealth Fusion Systems
Strømutgang	50-200 megawatt	190-600 megawatt	100-500 megawatt
Forventet levetid	60 år	40-60 år	35 år
Koste	$100 millioner prototype, 2 milliarder dollar å utvikle	Småsteinsenger: 400 millioner til 1,2 milliarder dollar Natriumkjølt og smeltet salt: 1 milliard dollar prototype	ITER: for tiden 22 milliarder dollar Kostnaden for en kommersiell versjon er ukjent
Tilgjengelig	2026	Pebble bed i 2019; natriumkjølt 2025; smeltet salt 2030	Ikke tidligere enn 2035

For mange er imidlertid det store energihåpet fortsatt kjernefysisk fusjon. Fusjonsreaktorer etterligner atomprosessen inne i solen, og knuser lettere atomer sammen for å gjøre dem om til tyngre og frigjør enorme mengder energi underveis. I solen er den prosessen drevet av tyngdekraften. På jorden har ingeniører som mål å gjenskape fusjonsforhold med ufattelig høye temperaturer - i størrelsesorden 150 millioner °C - men de har funnet det vanskelig å begrense plasmaet som kreves for å smelte sammen atomer.

En løsning bygges av ITER, tidligere kjent som International Thermonuclear Experimental Reactor, under bygging siden 2010 i Cadarache, Frankrike. Dets magnetiske inneslutningssystem har global støtte, men kostnadene har eksplodert til 22 milliarder dollar på grunn av forsinkelser og politisk krangel. De første eksperimentene, opprinnelig planlagt til 2018, har blitt skjøvet tilbake til 2025.

Vancouvers General Fusion bruker en kombinasjon av fysisk trykk og magnetiske felt for å lage plasmapulser som varer i milliondeler av et sekund. Dette er en mindre komplisert tilnærming enn ITERs, noe som gjør den langt billigere - men det gjenstår tekniske utfordringer, inkludert å lage titankomponenter som kan håndtere arbeidsmengden. Likevel forventer General Fusion at reaktorene deres vil være utplasserbare om 10 til 15 år.

California-baserte TAE Technologies har i mellomtiden brukt 20 år på å utvikle en fusjonsreaktor som konverterer energi direkte til elektrisitet. Selskapet, som har mottatt 500 millioner dollar fra investorer, spådde i januar at det ville være kommersielt innen fem år.

Mange velgere tror rett og slett ikke på bedriftenes løfter om at ny teknologi kan unngå gamle feil.

Så vil noen av disse teknologiene lykkes? Avansert fisjon reduserer kjernefysisk avfall – selv ved å bruke det som drivstoff – og reduserer drastisk sjansen for tragedier som Fukushima eller Tsjernobyl. Likevel har ingen slike reaktorer blitt lisensiert eller utplassert utenfor Kina eller Russland. Mange velgere tror rett og slett ikke på selskaper når de lover at ny teknologi kan unngå gamle feil.

Det er ikke bare politikk, men kostnadene er også en faktor. Avansert fisjon lover å redusere de latterlig dyre forhåndskostnadene ved kjernekraft ved å lage reaktorer som kan fabrikkbygges, i stedet for spesiallagde. Dette vil få prisene til å stupe, akkurat som for vind og sol. Men private selskaper har sjelden vist seg å lykkes med å fullføre disse prosjektene: De største fremskrittene har kommet fra svært sentraliserte, statsdrevne ordninger som lettere kan absorbere risiko.

General Fusion-sjef Chris Mowry hevder at fisjon rett og slett står overfor for mange barrierer for å lykkes. Han har erfaring: han var en grunnlegger av mPower, SMR-selskapet som ble lagt i møll i 2014. Fusjonsreaktorer kan være vanskeligere å bygge, foreslår han, men de er mer sosialt akseptable. Dette er grunnen til at det har vært et rush av venturekapital til fusjon, sier han – investorer er sikre på at det vil være et hav av ivrige kjøpere som venter på den som kan få det til å fungere først.

Men har virkelig fusjon så mye mer rom å manøvrere? Det er sant at det lavnivå, kortlivede radioaktive tritiumavfallet det produserer, ikke representerer noen alvorlig fare, og teknologien betyr at nedsmeltninger er umulige. Men kostnadene er fortsatt høye og tidslinjene er fortsatt lange – ITERs fusjonsreaktor er betydelig dyrere enn opprinnelig planlagt og vil ikke være brukbar på minst 15 år. I mellomtiden ønsker grønne politikere i Europa allerede at ITER skal legges ned, og mange antikjernefysiske forkjempere skiller ikke mellom fisjon og fusjon.

Eksperter kan stille seg bak atomkraft, men å overbevise skeptiske velgere er noe annet.

gjemme seg