De nye, sikrere atomreaktorer, der kan hjælpe med at stoppe klimaforandringerne

Julian Berman

BP er måske ikke den første kilde, du går til for at få miljønyheder, men dens årlige energigennemgang er højt respekteret af klimaovervågere. Og dets 2018-budskab var skarpt: På trods af angsten over den globale opvarmning var kul ansvarlig for 38 % af verdens energi i 2017 – præcis på samme niveau som da den første globale klimatraktat blev underskrevet for 20 år siden. Endnu værre steg udledningen af ​​drivhusgasser med 2,7 % sidste år, den største stigning i syv år.

En sådan stagnation har fået mange politikere og miljøgrupper til at konkludere, at vi har brug for mere atomenergi. Selv FN-forskere, som ikke har været entusiastiske i fortiden, siger nu, at enhver plan for at holde planetens temperaturstigning under 1,5 °C vil være afhængig af et betydeligt spring i atomenergi.

Denne historie var en del af vores marts 2019-udgave

• Se resten af ​​problemet
• Abonner

Men vi er på vej i den anden retning. Tyskland skal efter planen lukke alle sine atomkraftværker i 2022; Italien stemte ved folkeafstemning for at blokere eventuelle fremtidige projekter tilbage i 2011. Og selvom atomkraft havde bred offentlig opbakning (hvilket det ikke har), er det dyrt: flere atomkraftværker i USA lukkede for nylig, fordi de ikke kan konkurrere med billig skifergas .

Hvis den nuværende situation fortsætter, vil flere atomkraftværker sandsynligvis lukke og blive erstattet primært af naturgas, hvilket får emissionerne til at stige, hævdede Union of Concerned Scientists – historisk nukleare skeptikere – i 2018. Hvis alle disse værker lukker ned, tyder estimater, CO2-emissionerne vil stige med 6 %.

På dette tidspunkt er den kritiske debat ikke, om man skal understøtte eksisterende systemer, siger Edwin Lyman, fungerende direktør for UCS’ nukleare sikkerhedsprojekt. Et mere praktisk spørgsmål er, om det er realistisk, at nye atomkraftværker kan indsættes i løbet af de næste årtier i det nødvendige tempo.

Fra begyndelsen af ​​2018 var der 75 separate avancerede fissionsprojekter forsøger at besvare det spørgsmål alene i Nordamerika, ifølge tænketanken Third Way. Disse projekter anvender den samme type reaktion, der bruges i de konventionelle atomreaktorer, der har været brugt i årtier - fission eller spaltning af atomer.

En af de førende teknologier er den lille modulære reaktor eller SMR: en slanket version af konventionelle fissionssystemer, der lover at være billigere og sikrere. NuScale Power, der er baseret i Portland, Oregon, har et 60 megawatt design, der er tæt på at blive implementeret. (Et typisk konventionelt fissionsanlæg til høje omkostninger kan producere omkring 1.000 MW strøm.)

NuScale har en aftale om at installere 12 små reaktorer til at levere energi til en koalition af 46 forsyningsselskaber i det vestlige USA, men projektet kan kun fortsætte, hvis gruppens medlemmer er enige om at finansiere det inden udgangen af ​​dette år. Historien tyder på, at det ikke bliver nemt. I 2011 havde Generation mPower, en anden SMR-udvikler, en aftale om at bygge op til seks reaktorer svarende til NuScales. Den havde opbakning fra virksomhedsejerne Babcock & Wilcox, en af ​​verdens største energibyggere, men pagten blev skrinlagt efter mindre end tre år, fordi der ikke var dukket nye kunder op. Ingen ordrer betød, at priserne ikke ville falde, hvilket gjorde aftalen uholdbar.

Mens NuScales tilgang tager traditionelle letvandskølede atomreaktorer og krymper dem, bruger såkaldte generation IV-systemer alternative kølemidler. Kina bygger en natriumkølet reaktor i stor skala i Fujian-provinsen, der forventes at starte i drift i 2023, og Washington-baserede TerraPower har udviklet et natriumkølet system, der kan drives med brugt brændsel, forarmet uran eller uran lige ud af jorden. TerraPower – Bill Gates er en investor – indgik en aftale med Beijing om at bygge et demonstrationsanlæg inden 2022, men Trump-administrationens restriktioner på kinesisk handel gør dens fremtid tvivlsom.

En anden generation IV-variant, reaktoren med smeltet salt, er sikrere end tidligere designs, fordi den kan køle sig selv, selvom systemet mister strøm fuldstændigt. Det canadiske selskab Terrestrial Energy planlægger at bygge et 190 MW-anlæg i Ontario, hvor de første reaktorer producerer strøm før 2030 til en pris, som den siger kan konkurrere med naturgas.

En generation IV-reaktor kan snart gå i drift. Heliumkølede reaktorer med meget høj temperatur kan køre ved op til 1.000 °C, og det statsejede China National Nuclear Corporation har en 210 MW prototype i den østlige Shandong-provins, der skal tilsluttes nettet i år.

Tre grunde til fornyet håb om atomkraft

	Små modulære reaktorer	Avanceret fission	Fusion
	SMR'er er en slanket version af konventionelle fissionsreaktorer. Selvom de producerer langt mindre strøm, er deres mindre størrelse og brug af hyldekomponenter med til at reducere omkostningerne.	Disse reaktorer er designet til at være sikrere end traditionelle vandkølede reaktorer, idet der i stedet bruges kølemidler som flydende natrium eller smeltede salte. Mest avanceret er stenlagsreaktoren, afkølet af en gas såsom helium; Kina er klar til at tilslutte den første sådan reaktor til nettet i år.	Tekniske fremskridt er stadig langsom efter årtiers investeringer, men fusionsvirksomheder er fokuserede på, hvordan man kan indeholde det plasma, der kræves for at kopiere solens termonukleære forhold. Teknikker omfatter magnetisk indeslutning, som fanger plasma kontinuerligt ved lavt tryk; inerti indeslutning, ved hjælp af lasere og pulserende plasma i nanosekunder ad gangen; og magnetiseret målfusion, som kombinerer de to med plasmaimpulser styret af magneter.
Virksomheder	NuScale Power	China National Nuclear Corporation, TerraPower, Terrestrial Energy	ITER, TAE Technologies, General Fusion, Commonwealth Fusion Systems
Effektudgang	50-200 megawatt	190-600 megawatt	100-500 megawatt
Forventet levetid	60 år	40-60 år	35 år
Koste	$100 millioner prototype, 2 milliarder dollars at udvikle	Småstensbede: $400 millioner til $1,2 milliarder Natriumkølet og smeltet salt: 1 milliard dollar prototype	ITER: i øjeblikket 22 milliarder dollars Prisen for en kommerciel version er ukendt
Ledig	2026	Pebble bed i 2019; natriumkølet 2025; smeltet salt 2030	Ikke tidligere end 2035

For mange er det store energihåb dog fortsat nuklear fusion. Fusionsreaktorer efterligner den nukleare proces inde i solen, smadrer lettere atomer sammen for at gøre dem til tungere og frigiver enorme mængder energi undervejs. I solen er den proces drevet af tyngdekraften. På Jorden sigter ingeniører på at replikere fusionsforhold med ufatteligt høje temperaturer - i størrelsesordenen 150 millioner °C - men de har fundet det svært at begrænse det plasma, der kræves for at fusionere atomer.

En løsning er ved at blive bygget af ITER, tidligere kendt som International Thermonuclear Experimental Reactor, under opførelse siden 2010 i Cadarache, Frankrig. Dets magnetiske indeslutningssystem har global støtte, men omkostningerne er eksploderet til 22 milliarder dollars på grund af forsinkelser og politiske skænderier. De første eksperimenter, der oprindeligt var planlagt til 2018, er blevet skubbet tilbage til 2025.

Vancouvers General Fusion bruger en kombination af fysisk tryk og magnetiske felter til at skabe plasmaimpulser, der varer milliontedele af et sekund. Dette er en mindre kompliceret tilgang end ITERs, hvilket gør den langt billigere - men der er stadig tekniske udfordringer, herunder fremstilling af titaniumkomponenter, der kan håndtere arbejdsbyrden. Alligevel forventer General Fusion, at dets reaktorer kan deployeres om 10 til 15 år.

Californien-baserede TAE Technologies har i mellemtiden brugt 20 år på at udvikle en fusionsreaktor, der omdanner energi direkte til elektricitet. Selskabet, som har modtaget 500 millioner dollars fra investorer, forudså i januar, at det ville være kommercielt inden for fem år.

Mange vælgere tror simpelthen ikke på virksomhedernes løfter om, at nye teknologier kan undgå gamle fejl.

Så vil nogen af ​​disse teknologier lykkes? Avanceret fission reducerer nukleart affald - selv ved at bruge det som brændstof - og formindsker drastisk chancen for tragedier som Fukushima eller Tjernobyl. Alligevel er ingen sådanne reaktorer blevet godkendt eller indsat uden for Kina eller Rusland. Mange vælgere tror simpelthen ikke på virksomheder, når de lover, at nye teknologier kan undgå gamle fejl.

Det er dog ikke kun politik: omkostninger er også en faktor. Avanceret fission lover at reducere de latterligt dyre forudgående omkostninger ved atomenergi ved at skabe reaktorer, der kan fabriksbygges i stedet for specialfremstillede. Det vil få priserne til at falde, ligesom de har gjort for vind og sol. Men private virksomheder har sjældent vist sig succesfulde med at bringe disse projekter til afslutning: De største fremskridt er kommet fra stærkt centraliserede, statsdrevne ordninger, der lettere kan absorbere risiko.

General Fusion CEO Chris Mowry hævder, at fission simpelthen står over for for mange barrierer til at blive en succes. Han har erfaring: han var grundlægger af mPower, SMR-virksomheden, der blev lagt i møl i 2014. Fusionsreaktorer kan være sværere at bygge, foreslår han, men de er mere socialt acceptable. Det er grunden til, at der har været en strøm af venturekapital til fusion, siger han - investorer er sikre på, at der vil være et hav af ivrige købere, der venter på den, der først kan få det til at fungere.

Men har fusion virkelig så meget mere plads til at manøvrere? Det er rigtigt, at det lavaktive, kortlivede radioaktive tritiumaffald, det producerer, ikke udgør nogen alvorlig fare, og teknologien betyder, at nedsmeltninger er umulige. Men omkostningerne er stadig høje, og tidslinjerne er stadig lange - ITERs fusionsreaktor er massivt dyrere end oprindeligt planlagt og vil ikke kunne fungere i mindst 15 år. I mellemtiden ønsker grønne politikere i Europa allerede at ITER skal lukkes ned, og mange anti-nukleare forkæmpere skelner ikke mellem fission og fusion.

Eksperter stiller måske op bag atomkraft, men at overbevise skeptiske vælgere er noget andet.

skjule