Udviklingslande sætter nuklear på fast-forward

Hurtige reaktorer, hvis højhastighedsneutroner kan nedbryde nukleart affald, er på vej mod kommercialisering. Det budskab er blevet fremført kraftigt af Rusland, Kina og Indien.

Overhalingsbane: En hurtigopdrættende testreaktor ved Kalpakkam-atomkomplekset i Indien.

På en global konference sponsoreret af Det Internationale Atomenergiagentur i sidste uge i Paris, beskrev Rusland og Indien store demonstrationsanlæg, der vil starte i drift næste år, og yderligere installationer, der stadig er i designfasen. Kina beskrev i mellemtiden en bred F&U-indsats for at få hurtige reaktorer til at omfatte mindst en femtedel af landets atomkapacitet inden 2030.

Ved at nedbryde de længstvarende og varmeste komponenter i brugt brændsel fra letvandsreaktorer, ville hurtige reaktorer kun bruge 2 procent af den plads, som en konventionel reaktor kræver til at opbevare brugt brændsel. Hurtige reaktorer vil også reducere den tid, som affaldet skal forblive på lager, fra omkring 300.000 år til kun 300. Vil de eliminere behovet for geologiske depoter? Nej. Men det vil reducere byrden, siger Thierry Dujardin, fungerende vicegeneraldirektør for Organisationen for Økonomisk Samarbejde og Udviklings Paris-baserede Nuclear Energy Agency.

På trods af det lokkende løfte, var de iboende farer ved nutidens avancerede hurtige reaktorer imidlertid også store på konfab i Paris, som sluttede få dage før mandagens to-års jubilæum for Fukushima-ulykken i Japan. På konferencen sagde Dujardin, at brændstofsikkerhed og forebyggelse af alvorlige ulykker skal have høj prioritet for hurtig reaktorforskning.

Problemet med de fleste hurtige reaktorer i konstruktion eller udvikling er det smeltede natrium, der afkøler deres kerner. Smeltet natrium er stærkt ætsende og eksploderer ved kontakt med vand og ilt. Det farligste er dog, at den natriumkølede hurtige reaktor, eller SFR, udviser, hvad fysikere kalder positiv reaktivitet. I modsætning til konventionelle reaktorer, som oplever deres hurtigst mulige kædereaktion, når de kører på fuld kraft, er SFR's kædereaktion i stand til yderligere acceleration, end dens udstyr er designet til at håndtere. Dette sætter sådanne reaktorer i større risiko for en løbsk reaktion, der kan forårsage en kernesmeltning eller bryde dens stålbeholder.

Mange tekniske præsentationer på sidste uges møde fokuserede på forbedrede materialer og design, der skulle beskytte SFR'er mod de mest ekstreme ulykker, man kan forestille sig. Men alternative kernedesigns var også godt repræsenteret, og nogle lande afdækker deres indsats ved at teste alternativerne. Et amerikansk firma, Transatomisk kraft , afslørede for nylig designs til en ny slags smeltet saltreaktor, som har andre sikkerhedsegenskaber end en reaktor, der er afkølet af smeltet natriummetal, og som skal være kompakt og billig at fremstille (se Safer Nuclear Power til halv pris).

Denne dobbelte tilgang er synlig i det hurtige reaktorprogram fra Rosatom, Ruslands statslige atomselskab. Valery Rachkov, videnskabelig direktør for Leipunski Institute of Physics and Power Engineering i Rosatom, siger, at Rusland har brug for hurtige reaktorer for at opretholde sit atomkraftprogram. Letvandsreaktorer, der er under opførelse i Rusland, vil give landet yderligere 10 gigawatt atomkraftkapacitet i 2020 – et spring på 42 procent – ​​men yderligere vækst vil blive vanskelig, medmindre Rusland kan klare sit brugte brændsel, siger Rachkov.

Derfor var Rosatoms investering på 2,5 milliarder euro (3,25 milliarder USD) ikke kun rettet mod hurtig reaktorteknologi, men også faciliteter til at genbruge brugt brændsel til brændstof til hurtige reaktorer. Rosatom har drevet sin BN-600, en 600 megawatt hurtig reaktor, siden 1980 på atomkraftværket Beloyarsk. Rosatom forventer at begynde at betjene en opgraderet 880 megawatt version i Beloyarsk næste år. Det ville være tæt på størrelsen på 1.000 megawatt af nogle kommercielle atomreaktorer.

Ivanovitch Zagorulko, en hurtig reaktorspecialist ved Rosatoms Leipunski Institute, siger, at BN-600 kun oplevede alvorlige natriumlækager i løbet af de første fire driftsår. Og han siger, at en hændelse fra 1987 - hvor partikelforurening, der ophobes i natriumkølevæsken, forårsagede en acceleration af dens kædereaktion - blev løst med et forbedret rensningssystem og strammere luftstrømskontrol under vedligeholdelse for at holde forurenende stoffer ude. Han tilføjer, at BN-800 giver yderligere sikkerhedsforbedringer.

Men Zagorulko siger, at der stadig er et stort hul mellem BN-800's design og de internationale sikkerhedskriterier, som Rosatom har til hensigt at opfylde med en 1.200 megawatt hurtig reaktor i kommerciel skala, BN-1200, nu i designfasen. Sergey Shepelev, en repræsentant for Afrikantov OKBM, et datterselskab af Rosatom, nægtede at diskutere BN-600's hændelse fra 1987 under en åben panel session. Da han blev spurgt efter sessionen, sagde Shepelev, at der var mange versioner af hændelsen, og at det ikke var kendt, hvad der er rigtigt, men at han var sikker på, at BN-1200 var et absolut sikkert design.

Rosatom er også ved at udvikle en anden hurtig reaktor afkølet med smeltet bly. Blykølevæske er mindre ætsende end natrium og kemisk inert over for vand og luft. Det har aldrig været brugt i et kraftværk, men reaktorerne i Ruslands atomubåde har længe været kølet med en blylegering. Rosatoms plan kræver, at et 300 megawatt blykølet demonstrationsanlæg skal være i drift i Beloyarsk i 2020.

Nogle lande er mere hengivne til eksisterende hurtigreaktorteknologi. Indiske forskere argumenterede voldsomt for sikkerheden af ​​natriumkølede reaktorer på mødet i Paris. Indiens 500 megawatt SFR demonstrationsanlæg er ved at være færdig i Kalpakkam, og det statsejede Indian Nuclear Power Corporation har grønt lys til at bygge yderligere to 500 megawatt SFR'er på stedet.

Redundante passive sikkerhedssystemer er ét svar, ifølge Narayanasamy Mahendran, en ingeniør med Indian Nuclear Power. Backup-kølesløjfer bruger for eksempel konvektion alene til at trække varme fra reaktoren og dumpe den i luften over reaktorbygningen. Deres anlæg har fire sådanne sløjfer med to forskellige designs. Hvilke som helst to burde være i stand til at holde en reaktor kølig i tilfælde af en stationær strømsvigt som den, der fik Fukushima til at vende. På samme måde, siger han, er kernekontrolstængerne ophængt af elektromagneter og kan dermed passivt falde af tyngdekraften for øjeblikkeligt at scramse reaktoren under en stationær blackout.

Europæiske, japanske og amerikanske forskere i Paris havde forskningsfremskridt at bemærke, men ingen finansiering til at støtte store demonstrationsprojekter. For USA er fokus på at finde depoter til midlertidig og langsigtet affaldsopbevaring. USA vil være fokuseret på geologisk deponering i mindst et par årtier, siger Peter Lyons, den amerikanske assisterende energiminister for atomenergi.

Manglende finansiering i Japan og Europa skyldes i høj grad Fukushimas ætsende virkning. Frankrig går alene på Europas eneste velfinansierede hurtigreaktorprogram: et design på 650 millioner euro kaldet Astrid, der inkorporerer nogle modige næste generations komponenter. For eksempel flytter elektromagnetiske faststofpumper natriumkølevæske. De forventes at være mere effektive og pålidelige end pumper med bevægelige dele.

Astrids fremtid afhænger dog af en fransk energipolitisk gennemgang, der startede i sidste måned, og som endnu kunne se, at landet vendte sig væk fra atomkraft (se Vil Frankrig opgive sin rolle som atomkraftværk?). Pierre Le Coz, projektets leder ved Frankrigs Atomenergikommission, siger, at hvis Frankrig er begyndt at trække sig væk fra atomenergi om fem år, når Astrids design er modent, vil de sandsynligvis ikke få grønt lys til at bygge.

Japans hurtige reaktorprogram førte engang verden, men det er nu frosset - sammen med alle Japans atomreaktorer undtagen to. Successive japanske premierministre søger at omdefinere Japans energipolitik i kølvandet på Fukushima-ulykken. Hver af de japansktalende begyndte i sidste uge deres samtaler med en påmindelse om de over 100.000 mennesker, der stadig er fordrevet fra deres hjem - hvoraf nogle aldrig vil vende tilbage - og om fiskeriet og de store skove, der stadig er forurenede.

De var lige så opmærksomme på ulykkens indvirkning på deres kollegers indsats for at fremme atomenergi. Som Shunsuke Kondo, formand for den japanske atomenergikommission, udtrykte det i sin tale: Det faktum, at denne ulykke har givet anledning til bekymring rundt om i verden omkring sikkerheden ved atomkraftproduktion, er noget, Japan tager med stor alvor.

skjule