“Thorium er en evolution - ikke en revolution”

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.

af Rene Pedersen

Når ordet kedeligt bliver brugt af Thor Energys direktør Øystein Asphjell i forbindelse med resultaterne fra test af firmaets thorium-brændsel, er det uden tvivl ment positivt. Direktøren beretter om en testfase uden overraskelser.

“Det har været et vældig kedeligt eksperiment på den måde, at det er gået fuldstændig som forventet. Men det er jo “vældig bra”. Vi har blandt andet bevist, at varmeledningsevnerne - thermal connectivity - i thorium er meget bedre end uran. Det var en vigtig ting, vi skulle bevise, for det betyder, at det producerer samme mængde energi, men på en lavere temperatur,” siger Øystein Asphjell.

Den lave temperatur i brændselsstavene er vigtig, fordi det er et sikkerhedsparameter. Og i det hele taget har Thor Energy ifølge direktøren fået bekræftet alle de positive antagelser, firmaet havde om Thorium som brændsel til atomkraftværker.

Thor Energy begyndte i april 2013 at teste thorium som brændsel i IFE-reaktoren, der ligger i den norske by Halden. Men firmaet blev stiftet allerede for 10 år siden i en periode, direktøren kalder “The nuclear renaissance” og hvor atomkraft var på vej tilbage. Så kom uheldet på atomkraftværket i Fukushima i 2011, og det satte en midlertidig politisk stopper for debatten om atomkraft. Nu bliver der dog igen bygget atomkraftværker, og det er der ifølge direktøren en god grund til.

“Det er en kombination af øget CO2-bevidsthed og ønsket om bæredygtig energi. Kernekraft er en del af løsningen i et samlet system,” siger han.

Der findes i dag 440 kraftværker på verdensplan, og der er mere end 70 på vej. Et af de store buzzwords i diskussionen om fremtidens atomkraft er thorium. Grundstoffet med symbolet Th og atomnummer 90 i det periodiske system er i nukleære-kredse på få år gået til at blive regnet for alt fra et godt uran-alternativ til lidt af et vidundermiddel. Hos Thor Energy hører man til blandt de afdæmpede og mere pragmatiske, men man ser også et stort potentiale.

“Det er vanskeligt at se en komplet løsning for strømforsyningen uden kernekraft. Så vi har stillet os selv spørgsmålet, “Hvad kan vi gøre for at kernekraft bliver mere bæredygtig?”. Og her ser vi thorium som en del af løsningen,” siger direktøren.

Et materiale med mange fordele

Han peger på flere fordele ved thorium frem for traditionel uranbrændsel.

“Uanset om man taler 30, 50 eller 70 år, er der en begrænsning på tilgængelig og billig uran. Derudover er det nogle få lande, der sidder på uran-produktionen, og det giver geopolitiske udfordringer. Thorium findes der utroligt meget af, og det findes forholdsvis let-tilgængeligt på alle kontinenter. Så i sig selv gør det thorium til en mere bæredygtig teknologi,” siger han.

Også når det kommer til drift i reaktoren, er der mange fordele ved thorium. For det første er der ganske simpelt en øget “conversion rate”, og derudover er sikkerheden bedre. Når man skal drifte en kernekraft-reaktor, er varmeledningsevnen et vigtigt punkt. Altså at brændsel kan fungere ved en lavere temperatur.

Et andet sikkerhedsaspekt ved thorium er fissions-gasserne. Når du spalter atomer, producerer du også gas. Og den gas betyder, at der opstår tryk i reaktoren. Men med thorium er der lavere tryk, og det betyder også, at der bliver en højere sikkerhedsmargin.

Også hvis uheldet skulle være ude, er thorium ifølge Thor Energy et mere sikkert alternativ. I Fukushima kogte vandet i reaktoren væk, og det betød, at brændslet faldt ud af rørene og ned i vandbadet. Herefter blev uran opløst i vandet og skyllet ud i havet. Men thorium kan i modsætning til uran ikke opløses i vand.

“Efter Fukushima talte man meget om “accident tolerant fuels”. Altså brændsel, som hvis ulykken er ude, påvirker mindst muligt. Og her har thorium sikkerheds-fordele både i drift og ved ulykker,” siger Øystein Asphjell.

Som det sidste sikkerhedsaspekt har thorium den fordel, at perioden, hvor affaldet skal lagres, er kortere. Thorium har en lagringstid på 500-600 år, og en uran-cyklus er 800.000 år.

Thorium er ikke fissilt

Mens thorium har en række fordele, har stoffet det problem i forhold til kernekraft, at det ikke er fissilt og dermed direkte brugbart i en reaktor.

Når et atom er fissilt, er det ustabilt og vil spalte sig selv, hvis rammebetingelserne er rigtige. Fissilt materiale er altså spaltbart og ønsker at dele sig i to og dermed frigive energi. Men naturen har kun givet os ét atom, der er fissilt, og det er uran-235.

Til gengæld rummer naturen to materialer, der er fertile. Det vil sige, at hvis de bliver tilført et neutron, bliver de fissile. Disse materialer er uran-238, som bliver fissilt, når det bliver til plutonium. Og så er der thorium-232, der bliver til uran-233, når der bliver tilført en neutron, og som er fissilt og spaltbart. Øystein Asphjell forsøger med et billede for at forklare forskellen på fissil og fertil.

“I Norge fyrer vi meget med brænde. Et fissilt materiale er “dry firewood”. Du sætter ild til det, og det brænder. Et fertilt materiale er et vådt materiale, og det skal gøres tørt, før det kan brænde. Så thorium er som udgangspunkt et “vådt materiale”, men giver du det de rigtige betingelser og et katalysatormateriale, så bliver det konverteret til et dry firewood. Og så vil det brænde rigtig fint,” siger han.

Brugbart i 90 procent af reaktorerne

En kernefordel ved Thor Energys brændsel er ifølge Øystein Asphjell, at det fungerer uden hardwareændringer i alle letvandsreaktorer (90 procent af verdens reaktorer er letvandsreaktorer). Men det har en betydning for cyklussen i reaktoren, at thorium som udgangspunkt er fertilt. Det medfører, at første fase med thorium er nødt til at bestå af en blanding af uran og thorium som brændsel. Der er ingen måde at springe over brugen af uran eller plutonium.

“Fordi thorium ikke er fissilt, er man nødt til at bruge hybridløsninger, hvor man bruger uran eller plutonium som et katalysator-materiale for at igangsætte thorum-cyklussen.
Først efter årtier med hybridløsninger, kan man gå over til en 100 procent thoriumbaseret løsning. Og det kan fx foregå i en molten salt reaktor (smeltet salt reaktor) eller i en letvandsreaktor. Det har ikke noget med reaktoren at gøre, men du er nødt til at gå gennem en hybridfase, før du kan køre en hel lukket thoriumcyklus,” siger direktøren.

Det er også en af grundene til, at Øystein Asphjell gør det meget klart, at thorium er en evolution og ikke en revolution.

“Mange molten salt tilhængere vil sige, at dette er en cyklus vi kan igangsætte om to år, men man er nødt til at bruge et katalysator-materiale for at kunne konvertere thorium til et fissilt materiale, som er brugbart i kraftværker,” siger han.

Data indsamlet

Thor Energy arbejder med to produktfamilier. Et uran-thorium produkt og et plutonium-thorium produkt. To produkter som har helt forskellige markeder, og som har forskellige fordele og ulemper. Planen er at fungere som et IP-selskab (Intellectual property) og bruge firmaets patenter til at sælge brugslicenser og overlade opgravning og salg til fx salg til etablerede brændselsproducenter.

Først er firmaet dog nødt til at afslutte de test, som blev startet i 2013. Direktøren fortæller, at en kommerciel cyklus for brændsel til et atomkraft er fem år. Et atomkraft lukker ned og udskifter ⅕ af brændsel om året. Så for at få en myndighedsgodkendelse til et kommercielt kraftværk, skal firmaet have testet det i 5 år.

Disse test skal bevise mange materialeparametre, som bidrager til at vise sikkerheden. Det drejer sig om alt fra hvor varmt det bliver, at brændslet ikke sprækker, at det ikke udvider sig. Kort sagt at det er sikkert. Derudover kigger Thor Energy selvfølgelig også på, hvor meget strøm de kan få ud af brændslet.

“Testene viser en øget sikkerhed, og de viser, at vi har en strømproduktion fra thorium, som er helt som vores teoretiske beregninger. Så vi er vældigt tilfredse med både hvor meget strøm vi skaber og hvor sikkert det er,” siger Øystein Asphjell.

Religiøse thorium-tilhængere en udfordring

I det hele taget føler firmaet sig ganske overbeviste om thorium som brændsel. Største udfordring er ifølge direktøren, at der findes en effektiv thorium-lobby.

“Den største udfordring for os er, at der er så meget investeret i uran-industrien, at mange har en stærk motivation i at sige, at uran er sikkert, og at vi har uran nok til 200 år til,” fortæller direktøren.

Han peger samtidig på, at det er vanskeligt at kommercialisere et reelt og realistisk budskab om thorium. Når du googler thorium, er en stor del af resultaterne ifølge Øystein Asphjell næsten religiøse thorium-tilhængere, og det gør det en udfordring at være en seriøs aktør.

“Der er religiøse tilhængere af thorium, som mener, at thorium er en grøn energi, som vi kan tage i brug i morgen, og så vil alle problemer være løst. De taler om thorium, som noget alle kan tage i brug. Om anlæg der kan anlægges overalt, og som er totalt miljøvenligt. Det er en udfordring for os,” siger Øystein Asphjell og fortsætter.
“Thorium er også kernekraft, og det er slet ikke for alle lande. Det er en avanceret form for energi, og det er en fordel at have et stort kraftværk”.