Kärnkraften och torium

De reaktortyper vi tittat på hittills har alla använt Uran-235 som utgångspunkt. Jag har försökt att skapa lite ordning i den teknikutveckling vi ser genom att göra följande observationer:

  • Nio av tio reaktorer idag var stora vattten-vattenreaktorer och det kommer kanske förbli så i ytterligare tio år.
  • Det finns en utvecklingen mot mindre modulära reaktorer  men dessa måste bevisa att de kan byggas till lägre pris.
  • Högre temperaturer var något att eftersträva eftersom det det gör elproduktionen mer effektiv och öppnar upp för nya tillämpningsområden.
  • Om man kan ta hand om utbränt bränsle så kan det vara, om inte ekonomiskt så politiskt och medialt, fördelaktigt och då var det snabba reaktorer som gällde.
Berzelius

Jacob Berzelius får illustrera dagens inlägg då det var han som upptäckte och namngav Torium .

En lista på några av de reaktorer vi titta på och som är exempel på den utveckling jag har beskrivit:

Jag såg en nyhet i förra veckan som talade om ett nytt företag som vill bygga en mindre reaktor i Estland. De fyra reaktorer som de nu skulle utvärdera var: BWRX-300, NuScale, Terrestrial Energy och Moltex. Det skall bli intressant att se vad de kommer fram till i januari när den första utvärderingen skulle bli klar. Samtidigt så har Fransk staten begärt en plan för att bygga sex nya EPR och Kina satte spaden i jorden för två Hualong One.  Om man ser till det som kommer att byggas de kommande åren så är det de stora som fortfarande äger marknaden.

Om vi fortsätter och tittar på reaktorteknologier och vilka spelare som finns på marknaden så har turen kommit till de nästan mytiska toriumreaktorerna. Dessa rektorer kommer vara enklare att bygga, helt säkra, billigare än någonting annat, omöjliggöra bombproduktion och erbjuda energi för hundratusentals år framöver och sol på midsommar .. typ. Det finns en mycket övertygande grupp förespråkare som lanserar toriumreaktorer som lösningen på alla problem. Anledningen till att vi inte redan har växlat över till torium är kanske dock att problemen vi har inte är så stora; vi har mycket säkra reaktorer, infrastrukturen för bränsle finns på plats, uran finns för tiotusentals år, avfallet kanske inte är så stor problem; om Nordkorea kan skaffa sig kärnvapen så kvittar det nog vilken reaktorteknologi som väst använder. Även om toriumreaktorer har många fördelar så kanske de saknar en avgörande faktor som gör att vi kommer att bygga dem i närtid. För att hänga med i debatten så är det dock bra att förstå lite om hur toriumreaktorerna fungerar och vad deras fördelar skulle vara.

Torium-232 blir Uran-233

Torium-232 är inte ett klyvbart material som Uran-235. Vi kan ladda en reaktor med hur mycket torium som helst och ingenting skulle hända.  Det som gör torium intressant är att det är fertilt dvs det kan ombildas till ett grundämne som är klyvbart. Om Torium-232 tar upp en neutron så förvandlas den till Uran-233 och det är ett klyvbart material (Torium-232 blir Torium-233 som avger en elektron och då omvandlas till Protaktinum-233 som också avger en elektron och blir Uran-233).

En toriumreaktor fungerar på samma sätt som en bridreaktor där vi omvandlade Uran-238 till klyvbart Plutonium-239. Om vi startar med en härd som består av både Torium-232 och Uran-233 så kommer uranet att klyvas och ge oss den energi vi är ute efter och tillräckligt många neutroner för att omvandla en del av Torium-232 till Uran-233. Vi skulle kunna plocka bort restprodukterna och tillföra mer torium och få en självgående process som enbart behöver torium. Det enda som återstår att lösa är att hitta tillräckligt med Uran-233 för att starta processen.

Uran-233 är dessvärre så ovanligt att det skulle ta alldeles för lång tid att få fram någon större mängd så man tar en genväg. Det vi egentligen vill åt är en neutronproduktion som kan sätta igång processen och istället för att använda Uran-233 så kan vi använda Plutonium-239. När plutoniumet börjar ta slut så har det bildats tillräckligt med Uran-233 för att processen skall kunna fortgå.

Fördelarna med torium

Det finns som sagt många fördelar med att använda torium istället för uran som kärnbränsle. Man måste dock fråga sig hur stort problemet är och hur det torium skiljer sig från andra lösningar. Jag säger inte att torium inte har stora fördelar men att fördelarna kanske inte var för sig kommer få oss att byta bränslecykel.

vanligt förekommande

En fördel med att använda torium istället för uran är att torium är relativt vanligt i jordskorpan. Torium är lika vanligt som bly eller tenn och tre gånger vanligare än uran. I all brytning av jordartsmetaller så finns torium som en biprodukt så det finns redan torium så att det räcker och blir över. Vi vet dock att det inte är speciellt ont om uran och priset på uran har inte stigit nämnvärt under åren. Att vi i termiska reaktorer bara kan använda Uran-235, som bara utgör under en procent av naturligt uran, är naturligtvis en begränsning men och om/när vi går över till snabba reaktorer finns det uran i hundratusentals år framöver. Att torium är mer vanligt förekommande är inte något som spelar så stor roll.

termiska reaktorer

När vi tittade på hur Uran-238 kunde omvandlas till klyvbart Plutonium-239 så presenterades s.k. snabba reaktorer eftersom de krävdes för att den processen skall fungera. Snabba reaktorer är reaktorer utan moderator och de blir då lite mer komplexa att kontrollera. Toriumprocessen fungerar  i en termisk reaktor, dvs en reaktor med moderator. Man kan säkert hävda att det är enklare att konstruera en termisk reaktor än en snabb reaktor men termiska reaktorer är det vi använder idag. Det är alltså ingen fördel jämfört med dagens teknik men kanske om alternativet är snabba reaktorer.

mindre långlivat avfall

En annan fördel är att vi i en toriumreaktor inte kommer bilda lika mycket plutonium och transuraner. Det är dessa som gör att avfallet från en vanlig reaktor måste begravas i hundra tusen år och kan vi undvika det så är det en fördel. Transuraner bildas dock och vill man ha bort dessa så måste man konstruera reaktorn så att den hela tiden för tillbaks dessa i bränslet så att de till slut klyvs. En sådan lösning är inte så skild ifrån en snabb reaktor där transuranerna återförs och förbränns så frågan blir vilket som är enklast och billigast att konstruera.

icke-spridning av bombteknologi

Eftersom en toriumreaktor inte producerar så mycket plutonium så framhåller förespråkarna ofta att toriumreaktorer inte kommer kunna användas för att ta fram kärnvapen. Detta är i viss mån sant; det går att få fram bombmaterial även från en toriumreaktor men det finns betydligt enklare sätt att göra det på. Frågan är om detta är någonting som kommer spela en avgörande roll när länder bestämmer sig för att bygga reaktorer. Ett land som har skrivit på icke-spridningsavtalet har inga planer på att bygga en bomb och de som inte har skrivit på (Israel, Pakistan, Indien, Nordkorea) struntar i vilket. Att de 189 länder som skrivit på avtalet skulle enas om att helt gå över till torium är kanske ingenting som kommer att hända detta århundrade så argumentet med icke-spridning av kärnvapenteknologi är kanske inte så tungt.

ekonomi

Det som jag tror kommer fälla avgörandet är om det visar sig vara betydligt billigare att konstruera en toriumreaktor. De flesta toriumreaktorer är som vi kommer se byggda enligt principen att bränslet blandas upp i en saltsmälta. Detta har många fördelar: vi kan arbeta vid normal tryck, vi kan få en reaktor med hög temperatur, reaktionen avstannar naturligt vid högre temperatur, bränslet kan processas på plats mm.  Skeptikerna pekar på att upparbetningen av det flytande bränslet på plats kommer att bli dyrt. Det är kanske inte heller helt enkelt att få en smältreaktor godkänd eftersom det är betydligt svårare att garantera att radioaktivt material inte kommer på avvägar.

Även om smältsaltreaktorer har många fördelar så är är dessa inte begränsade till torium. Vi har redan listat TerraPower MCFR och kan även ta Seaborg Technologies som exemel på smätsaltreaktorer som har som första alternativ att använda uran som bränsle. Seabors reaktor är innovativ i det att den inte bara har bränslet i flytande form utan även moderatorn i flytande form. Vi kar även nämnt  Moltex Energy som utvecklar smältsaltreaktorer men där bränslet inte är uppblandat med saltsmältan som används för kylning.

Exempel på utvecklingen

I stället för att diskutera för och nackdelar med torium så tar vi och tittar på några reaktorer som har funnits eller som finns på ritbordet. Det ger nog en bra överblick över var tekniken står någonstans.

Indiens tre steg

Indien är att land men en långsiktig plan för utvecklingen av kärnkraftsreaktorer. Indien är ett land med begränsade uranfyndigheter men torium så det räcker och blir över. Ett tidigt strategiskt beslut var därför att gå mot en toriumbaserad kärnkraftsteknik. Eftersom man inte kan börja en kärnreaktor med enbart torium så byggdes först ett antal termiska reaktorer som producerade plutonium som en biprodukt. I steg två som nu är i uppstart skall ett antal snabba reaktorer byggas som kan användas för att ombilda torium till klyvbart uran. När detta finns i tillräcklig mängd så räknar man med att gå över till att bygga reaktorer som enbart behöver förses med torium.

  • PHWR : första steget bestående av tryckvattenreaktorer med tungt vatten som moderator. Indien har sedan länge en flotta av dessa reaktorer som skapar plutonium för andra steget.
  • PFBR : steg två i kedjan är en snabb rektor som, med hjälp av plutoniumet från första steget, kan skapa Uran-233 från torium. Reaktorn kommer att vara färdig under 2020.
  • Tredje steget :  ligger längre fram i tiden men Indien har redan tagit fram en reaktor som kan drivas av torium och anrikat uran. Reaktorn, ABWR, är en kokvatten-reaktor på 300 MWe som använder tungt vatten som moderator.

Vårt grannland i väst

Norge har stora fyndigheter av torium; det var en norsk präst som skickade ett mineralprov till Berzelius. Norge har inga kommersiella kärnkraftverk men de har en forskningsreaktorer i Halden (som nu dessvärre skall stängas). Här har det bland annat ThorEnergy utfört experiment med torium i vanliga bränslestavar för lättvattenreaktorer.  Jag vet dock inte i vilken status ThorEnergy befinner sig i idag, det verkar inte ha någon aktivitet det senaste året.  Det är dock intressant att se att torium inte är liktydigt med fjärde generationens reaktorer utan skulle kunna användas idag.

 Saltsmältareaktorer (MSR: molten salt reactors)

Saltsmältreaktorerna är de som man först tänker på när man hör någon nämna torium och det beror kanske mer på att saltsmältan i sig är så radikalt annorlunda från dagens reaktorer än att det ingår torium i processen.  Det finns olika sätt att bygga en smältsaltreaktor där den stora skillnaden är om och hur man skall utför upparbetningen av bränsle. I en design så har man en mindre reaktor som innehåller en saltsmälta med Uran-233 och restprodukter från kärnreaktionen. Man har sedan ett yttre skal med en saltsmälta med torium. Neutronerna från reaktorhärden slår in i det yttre skalet och omvandlar då torium till klyvbart uran. Denna saltsmälta  bearbetas kontinuerligt så att det klyvbara materialet plockas ut och tillförs den inre härden. På samma sätt skall den inre saltsmältan bearbetas för att plocka ut alla restprodukter från kärnklyvningen  (plutonium mm låter man vara kvar i härden).

En annan lösning är att blanda torium och det klyvbara materialet i en och samma saltsmälta. Fördelarna kanske är ett enklare system men man har svårare att i slutändan bearbeta smältan för att plocka ut enbart restprodukterna.

  • Flibe energy: Grundat av Kirk Sorensen, en av de främsta förespråkarna för toriumreaktorer. LFTR är en reaktor där bränslet skall upparbetas på plats. Även om det finns hur mycket information som helst från Kirk Sorensen så finns det inte så mycket dokumentation vad jag kan hitta som beskriver deras reaktor närmare.
  • ThorCon: ett företag som ritar på en modulär reaktor på 250 MWe. Reaktorn byggs på en pråm och bogseras till platsen för kraftverket. Efter fyra års drift byter man själva reaktormodulen vilket då gör att man slipper upparbetning av bränslet på plats. ThorCon hoppas på att få ett kontrakt i Indonesien.
  • TMSR : Kinas satsning på smältsaltreaktorer, kanske de som kommit längst i världen. En försöksreaktor på 2MWt skall stå klar 2020. En reaktor på 100MWe planeras vara klar 2030 som då kommer demonstrera att tekniken fungerar.

 Är torium framtiden

Torium har många fördelar men det är inte helt klart att någon av dem är så stora att det är en avgörande skillnad jämte en uranbaserad bränslecykel. Om man hade börjat från ett vitt papper så skulle torium kanske seglat upp som det bästa alternativet men man får inte glömma att man inte kan starta från bara torium. Nu startar vi inte från ett vitt papper och att byta spår betyder i alla fall för de som är först att de måste spåra själva.

Om torium kommer börja användas i någon större skala beror nog i mycket stor grad på om det visar sig vara betydligt billigare att konstruera toriumreaktorer än uranreaktorer. Det förespråkarna brukar peka på är att smältsaltreaktorerna har många fördelar men dessa är inte begränsade till torium. Det man också skall ha i åtanke är att vatten, även vid höga temperaturer och tryck, är någonting som vi har enormt mycket erfarenhet av.

Man skall dock aldrig säga aldrig, och om man inser hur lite som sker på rationella grunder så skulle det mycket väl kunna bli så att torium seglar upp som det enda folk kommer acceptera. Den uranbaserade kärnkraftens största problem är inte haveri eller långlivat avfall utan den allmänna opinionen. Det kan mycket väl bli så att torium kan säljas in som ”kärnkraft utan plutonium” och då är man hemma.

 

Dela detta inlägg

49 reaktion på “Kärnkraften och torium

  1. 1
    Lasse

    Tack för denna lektion i reaktorteknik Johan Montelius.
    Det jag tar med mig är slutsatsen: Hur lite som sker på rationella grunder!
    Finska verket som försenats på grund av betongproblem-är det ett bevis på detta-det gissar jag!
    Nedläggningen av våra reaktorer kom ju som en följd av Tsunamirisken ;-)

  2. 2
    tolou

    Avfallet är ju viktigt för opinionen.

    ”Transuraner bildas dock och vill man ha bort dessa så måste man konstruera reaktorn så att den hela tiden för tillbaks dessa i bränslet så att de till slut klyvs. ”

    Finns det exempel på hur detta kan gå till eller är det mera en teori?

  3. 3
    Evert Andersson

    Johan Montelius genomgång av kärnkraftens möjligheter och olika typer har varit mycket intressant. Boken SUPER FUEL Thorium, the green energy source for the future av Richar Martin från 2012 innehåller en beskrivning av hur man kom till att välja uran och inte torium.

    Har också läst om en reaktortyp som utvecklats och förberetts förproduktion i modulformat på ett tidigare skeppsvarv i Sydkorea. Sades kunna leverera el till pris som kan konkurrera med kolkraft.

    Den allmänna opinionen är, precis som JM skriver, det största hindret. Därav följer förstås den politiska oviljan att ta seriöst i frågan i stora delar av västvärlden. Vilket även World Energy Outlook pekat på.

    Om nu världen ska göra sig kvitt fossila bränslen, kanske bra då de är ändliga om än inte akut, så är ju kärnkraft det enda med kapacitet att klara det. Modulbyggda reaktorer baserade på internationell standard ser då ut som framtiden. Tillståndsprocesserna som nu är evighetslånga och troligen unika nästan för varje bygge, skulle kunna kortas och bli mindre kostnadskrävande. Tillsammans borde det kunna ge en serieproduktion som sänker kostnaderna på samma sätt som för vind- och solkraft sägs ha gjort. Behövs det en reaktor per dag till 2050 måste en del skygglappar rivas av.

  4. 4
    Evert Andersson

    Kärnkraft är ju världens säkraste energi sett till dödsoffer per TWh. Om man använder våra atomsopor till nytt bränsle faller ju argumentet att det måste tas omhand i 100 000 år. Då kanske allmänna opinionen också skulle kunna omvändas.

  5. 7
    Elling Disen

    Frågan er om det vil bli brist på anrikat uran eller ej ved en ny signifikant utvidgning av kärnkraften sex en dubbling til 1000 reaktorer. De som bare hänvisar til ppm uraninehåll i geologi eller hav, ser kanskje ikke at uranforsyningen beror både på geopolitik og investeringsvilja over lång tid. Ryssarna klarar imponerande 2% lekkage på återanvendning av hela avfallshøgen i raska natriumkylda BNR men dessa er inte så aktuella for export. Att bara återavenda 1% dvs plutonium håller inte så långt; kun till att starta toriumsykeln i førsta generation til den blir självgående.

  6. 9
    Johan Montelius Inläggsförfattare

    #2 tolou

    Det finns vad jag vet inte någon försöksreaktor som verkligen implementerat den bearbetning som behövs men en fördel med smältsaltreaktorerna är att det i alla fall skulle kunna integreras med reaktorn. Om bränslet är i fast form så skall det som i dagens reaktorer, plockas ut och bearbetas i en upparbetningsanläggning. Om bränslet är i en saltsmälta så kan man kontinuerligt avleda en viss mängd salt som bearbetas.

    Att separera olika isotoper från varandra (t.ex. Uran-235 från Uran-238) är mycket kostsamt och kan bara göra genom centrifugering eftersom isotopernas kemiska egenskaper är dess samma. Att separera Uran från restprodukter eller transuraner är däremot betydligt enklare och kan liknas med en destillering där de olika ämnena skils åt genom olika kokpunkter.

    De processer som skal implementeras är de som skiljer Protaktinum-233 från Torium för att sedan låta Protaktinum omvandlas till Uran-233. Vi skall även separera klyvningsprodukter från resten (Uran-233 och transuraner) från den inre härden.

    Att göra detta på plats är nog inte det svåra. Det svåra kanske är att övertyga myndigheter om att inget klyvbart material kommer på avvägar.

  7. 10
    Rolf Mellberg

    #2 och #7

    I Kina byggs just nu två saltsmältreaktorer för torium och smält salt. Planen är/var att de ska vara klara nästa år vill jag minnas.
    Den ena har fast bränsle med TRISO-bollar, moderatorn grafit och torium finns i bollarna och saltet blir därför INTE radioaktivt.
    Den andra har bränslet löst i saltet och jag tror därmed att det är en LFTR, sådan som Kirk Sorensen talat sig varm för.

    Jag har letat efter info om hur det går men med dessa projekt men inte hittat något färskt.

    Däremot har jag hittat denna förnämliga film:
    Notera att vid 9 minuter får man en kvalificerad beskrivning av de kemiska (och fyskaliska) processer som kontinuerligt pågår i en LFTR-reaktor. Man förbigår dock i filmen att det finns en VÄLDANS massa andra designer för torium och/eller saltsmältreaktorer. Man vill väl inte förvirra utan man lägger all kraft (med rätta?) på det urhäftiga LFTR-konceptet.

    https://www.youtube.com/watch?v=biToH42YZZ4&t=90s

  8. 11
    Johan Montelius Inläggsförfattare

    #7 Elling Disen

    ”Frågan er om det vil bli brist på anrikat uran eller ej ved en ny signifikant utvidgning av kärnkraften sex en dubbling til 1000 reaktorer. ”

    Om vi enbart har termiska reaktorer som måste ha anrikat uran så kommer vi inom några hundra år se en brist på uran. Om man däremot går över till snabba reaktorer så kan vi använde det ”utbrända” bränslet från dagens reaktorer och försörja oss i tiotusentals år framöver. Om vi går över till torium så är den siffran fyra gånger högre men det är ingenting vi behöver tänka på idag.

  9. 13
    Johan Montelius Inläggsförfattare

    #5 alfheimr

    ”Fråga: hur skulle det se ut vid en olycka i ett Toriumkraftverk? Hade Tjernobyl sett likadant ut om det varot Torium i reaktorerna?”

    Nu skulle en liknande olycka som i Tjernobyl inte kunna hända i de reaktorer so vi använder idag och inte heller i en toriumreaktor. I en smältsaltreaktor så finns överhuvudtaget inte problemet med en överhettad härd. När temperaturen stiger avtar processen eftersom saltet expanderar. Om det trotts detta skulle bli för varm, eller om alla elsystem slås ut, så smälter en saltpropp som leder ner till tankar under reaktorn där en kärnreaktion är omöjlig (saknas moderator).

  10. 15
    Björn

    Intressant!! Oavsett pris, så är energi något som vi faller och står med. Kärntekniken är oundvikligt den producerande faktor som är framtiden för energiproduktion. DN filar på en serie om klimatet där de skriver att den fossilt baserade energin står för 87.1% av världens energibehov och då är inte ens kärnkraften inberäknad. Med denna dominans av fossila energibärare, så inser man att kärntekniken är den enda lösningen på behovet. Att tro på förnyelsebart är bara en tro utan substans. Energi behövs kontinuerligt dygnet runt utan dyrbara konstlade lösningar med ackumulering. Den nya kärntekniken ger fler möjligheter till små producerande enheter, vilket begränsar behovet av infrastruktur för 400kV kraftledningar.

  11. 16
    Stig H Moberg

    Tack Johan för ännu en utmärkt genomgång av framtida kärnkraftsmöjligheter.

    I auktoritära stater kommer fjärde generationens reaktorer av något slag att byggas i stor omfattning så småningom, förmodligen främst stora anläggningar (>1000 MW). Kina tar ledningen! I västvärlden tar det längre tid och här är en utmaning att demonstrera kommersiell lönsamhet, som idag är omöjlig för små anläggningar men kanske kan uppnås med något eller några av de reaktorkoncept som utvecklas för fjärde generationen. Huruvida det blir fråga om torium eller uran som bränsle återstår att se.

    Förutom fortsatt utveckling och demonstration av de nya reaktorteknologierna kommer mycket arbete också att krävas när det gäller bränsletillverkning och upparbetning, särskilt om man vill ta hand om de mest långlivade fissionsprodukterna som Americium och Curium. När bränslet tas ut efter 4-5 år ur en snabb reaktor för upparbetning har bara 20-30 % av dessa isotoper (rätta mig om jag har fel) förvandlats till isotoper med kort livslängd (400-500 år). De måste alltså återföras till nytillverkat bränsle varefter ytterligare 20-30 % kan omvandlas under nästa driftperiod osv. Om målet är att nå slutförvaringstider väsentligt kortare än de cirka hundratusen år som gäller idag måste man alltså skapa nya upparbetningssystem och anläggningar för bränsletillverkning som återkommande måste hantera högaktiva ämnen. Vilken privat investerare räcker upp handen?

    Nya drift- och underhållsproblem skall också hanteras i framtiden. De blir olika för de alternativa reaktorkoncepten. Strategi och kreativitet för att hantera detta blir också avgörande för om kommersiell lönsamhet skall kunna uppnås.

    Förutom ekonomin blir, som du Johan är inne på, den politiska acceptansen för ny kärnkraft en kritisk faktor. Personligen tror jag inte att plutonium blir det svåraste problemet, utan reaktorsäkerheten. Kan man övertyga gemene man om att härdsmältning och spridning av reaktiv strålning blir omöjlig från fjärde generationens reaktorer borde acceptans få lättare att slå igenom, och förmodligen bli avgörande,

    För övrigt anser jag att om Sverige vill förbli en kunskapsnation måste forskning och utveckling på kärnenergiområdet få utökat stöd. En genomtänkt, långsiktig strategi behövs. Helst bör denna inkludera utbyggnad av en snabb testreaktor. Varför inte konceptet Blykalla?

  12. 17
    Elling Disen

    #11

    Johan, uranbrist er et rejält bekymmer i den förstånd att det inte bara er ”att beställa inn mera” selv om priset går 10x. En ny gruva tar 10 år minst. Anrikningskapasiteten er en flaskehals och amriserna vill ju inte släppa laseranrikningen. Det er heller inte bara ”att gå øver till” snabba reaktorer. Ryssarnars BNR1200 er lovande men de flesta land er ju skeptiska til flytande natrium. Bill Gates och flera vill bygga snabba kloridreaktorer men selv om det skulle lyckas behøver dessa 3-5x større innehåll av fissiler. Just argumentet for minimalt fissilt inventorium samt osäkerheten med strukturmaterialet i en snabb kloridreaktor kan bli tungan på vågen for termiske reaktorer på torium. Fin artikkel !

  13. 18
    Johan Montelius Inläggsförfattare

    #17 Elling Disen

    Problemet kanske är mer strategiskt/politiskt än ekonomiskt. Indien och Kina vill naturligtvis inte bygga in sig i en infrastruktur som kontrolleras av andra. På samma sätt som England valde gaskylda reaktorer och Kanada satsade på CANDU för att kunna använda naturligt uran och inte vara beroende av USA så kommer nog flera stater att se torium som ett alternativ.

    Det rena ekonomiska aspekterna tror jag dock är av mindre betydelse. Den del av kostnaden för ett kärnkraftverk som beror på uranpriset är väl mycket liten, några få procent.

  14. 19
    Johan Montelius Inläggsförfattare

    ”nya reaktorteknologierna kommer mycket arbete också att krävas när det gäller bränsletillverkning och upparbetning, …”

    Det smältsalt-förespråkarna vill hävda är att detta kan ske kontinuerligt under drift och att man därmed kan klyva transuraner kontinuerligt. Vad kostnaderna blir i slutändan är nog det som kommer fälla avgörandet.

  15. 20
    Rolf Mellberg

    #16 Stig

    Du skriver att de tuffaste atomerna ( Americium och Curium) måste köras om och om igen med upparbetning emellan.

    Stämmer för fastbränsle men det finns även saltsmältresktorer (jo jo, bara på skrivbordet ännu) som kör snabba neutroner och bränslet i salt. Det saltet brukar vara klor- och inte fluor-baserat. Sådana reaktorer ska kunna bränna slut på i stort sett allt, ädelgaser pyser ut, ädelmetaller tror jag fastnar på lämpliga innerytor och andra fissionsprodukter måste nog tvättas ur kontinuerligt Ed Pheil (Elysium) kan berätta mer på Youtube.
    Även Bill Gates team jobbar på en sån:
    https://terrapower.com/productservices/mcfr

    (Deras Travelling wave reaktor var nog en felsatsning?)

  16. 21
    Christer Löfström

    Under en tidigare gästartikel på KU beskrivs Stig H Moberg:

    ”Civilingenjör elektroteknik KTH 1963. Innehaft en rad chefspositioner i
    kraftföretag och konsultbolag i Sverige och utomlands. Efter pensioneringen
    konsultverksamhet i eget bolag med inriktning på kraftsystemanalys och
    projektutveckling. Militärhistorisk författare och f.d. reservofficer.”

    21/10 -2019 Har SvD en artikel av Patricia Hedelius med Vattenfalls ordförande Lars G Nordström som säger:
    ”De som drömmer om ny kärnkraft borde fokusera på verkligheten”

    Ni som skriver och kommenterar här påminner ofta om en mittfältare i ett fotbollslag, som slår en passning i sidled med flera motståndare i närheten.

    Stort grattis till Djurgården för årets seger i Allsvenskan!
    På den gamla goda tiden var de ”järnkaminer” Knivsta Sandberg t.ex.

  17. 22
    Daniel Wklund

    # 21 Christer Löfström Eftersom du kommenterar här så tillhör du väl mittfältarna. Frågan är var dina passningar hamnar.

  18. 23
    Fredrik S

    Christer Löfström #21

    Det kan väl vara minst lika intressant att läsa vad en civilingenjör i elektroteknik skriver än en fd bankman och postdirektör.

    Själv värmer jag nog ofta bänken när jag tänker efter, fast det är ju inget att skämmas för.

  19. 24
    Ingemar Nordin

    Christer L #21.

    Din tramskommentar hör inte hemma här i debatten. You have been warned!

  20. 26
    Henrik

    #21 Ja du Christer. Styrelseordförande eller VD pä Vattenfall är ju inte direkt nåt som ger en automatisk auktoritet. Deras kolkraftäventyr är tex fruktansvärt usla.
    Här är en lista över buffrad EROI (längre ned i artikeln). Hur mycket energi som vi får tillbaka på investerad energi, om vi tar hänsyn till energilager. Här är ju kärnkraften bäst och vind och sol undermåliga. https://www.google.com/amp/s/www.forbes.com/sites/jamesconca/2015/02/11/eroi-a-tool-to-predict-the-best-energy-mix/amp/
    Förklarar ju varför det inte funkar med vissa förnyelsebara energikällor.

  21. 28
    Rolf Mellberg

    En repris vill jag minnas, men mycket bra från ”storebror” wuwt:
    https://wattsupwiththat.com/2019/04/12/powering-the-future-with-no-compromises/

    F.ö., Vattenfalls ordförande är naturligtsvis en totalnolla liksom landets hela maktelit när det kommer till en så underskattad fråga som elförsörjning. Underskattad då vi blivit fartblinda av 40 års perfekt el-system.

    Men om jobbet med molten salt löper utan några större hinder för Kineserna så kan världen få en chock om några år, en dramatisk geopolitisk förändring kan stå för dörren där t ex mellanöstern kan förlora i strategisk betydelse.

    USA har nog insett faran för de har hänt rätt mycket där på sistone, bla förenklingar av tillståndsprocesserna vill jag minnas.

    Spännande!!!

  22. 29
    Elling Disen

    #16

    Det er gjort jämförelser mellan avfallshøgen från raska og termiske MSR. Skillnaden ser ikke ut til å bli signifikant vilket kan henda er kontra-intuitivt. Det blir alltid nåt kvar fordi smältan måste antigen prosesseras med en viss yield eller dekommisjoneras etter en viss tid och i båda fall finns et viss mängd TRUs som Am och Cm kvar. Kloridreaktorer er totalt otestade medan fluoriderna blev testade under fem år. Det er inte givet at klorider kan avlægsna uran like perfekt som UF6 släpper från fluoriderna vilket framstår som et avgörande moment. Det er sant at IFR hade kloridbaserad processering men den och den påföljande keramikimmobiliseringen blev ansedd som komplicerad. Det primära målet med en disruptiv Gen4 måste vara disruptivt enkel bränsle- och avfallshantering dvs att eliminering av det politiska problem som dagens avfallshøg utgör inte bør vara prio #1 for MSRs.

  23. 30
    Rolf Mellberg

    På Facebook finns en grupp som heter ”Kärnkraft – Ja Tack”, där slänger jag in allt om Molten Salt jag hittar! Men det finns många andra som bidrar med kärnkraftsinfo om du är intresserad att följa där.

    Men jag la också in nyligen en illustration av den enorma kapacitet Kina besitter när de väl bestämt sig. Denna film illustrerar den saken. Nästan tre kvarts varv runt jorden av höghastighetsjärnväg byggt på tio år. Unik mobilisering i fredstid.
    https://www.youtube.com/watch?v=0JDoll8OEFE&t=24s&fbclid=IwAR29KWSvGuDiQmr9s0yChdjKs518NpM999N3nn3TfEL76HtAK5g5uqKw3qg

  24. 31
    Rolf Mellberg

    Jag måste också delge er den här filmen som är otroligt underhållande om man bara hänger med i fysiken: Kirk Sorensen den store evangelisten för Molten Salt och Torium!!!
    https://www.youtube.com/watch?v=YVSmf_qmkbg

    Det var han som offentliggjorde en bunt dokument på internet för 15? år sen. Lite efter det sa en nät-tekniker: Hörru Kirk Nån i Kina laddar ner alla dokument du laddade upp???

    The rest may be history!!!!

  25. 32
    Lars-Eric Bjerke

    #13 Johan M,
    ” I en smältsaltreaktor så finns överhuvudtaget inte problemet med en överhettad härd. När temperaturen stiger avtar processen eftersom saltet expanderar. Om det trotts detta skulle bli för varm, eller om alla elsystem slås ut, så smälter en saltpropp som leder ner till tankar under reaktorn där en kärnreaktion är omöjlig (saknas moderator).”
    Även dagens lättvattenreaktorer har negativ moderatortemperaturkoefficient, d.v.s. reaktiviteten avtar med ökande temperatur eftersom kylvattnet (moderatorn) då får lägre densitet och därför modererar sämre. Härdsmältorna i TMI och Fukoshima orsakades av värmen från sönderfall av klyvningsprodukterna samt oxidation av bränslekapslingen (Zr) ca hälften av varje.

  26. 34
    Johan Montelius Inläggsförfattare

    #32 Lars-Eric Bjerke

    Så sant att även vattenreaktorer har en negativ koefficient. Den stora skillnaden mellan vatten och smältsalt är väl om kylningen försvinner. Även om kärnklyvningen upphör nästan omedelbart så tar det några minuter innan den värme som produceras är nere på en procent (och även en procent är i sammanhanget mycket). I en vattenkyld reaktor riskeras bränsleelementen att skadas och i värsta fall börja smälta (Fukushima) . I en smältsaltreaktor, där bräsnset är uppblandat i smältan, så är värmen mer utspridd; några kubikmeter salt på 600 grader till skillnad på bränslestavar på kanske 2000 grader. Saltsmältan kommer rinna ner i behållare som är konstruerade ändamålet men en smältande hög av urankutsar är svårt att hantera. En vattenkyld reaktor måste därför till varje pris undvika att kylningen försvinner medan en smältsaltreaktor kan ta det lugnt (ta allt jag säger med … en nypa salt :-)

    För de vattenkylda reaktorerna så utvecklas nu s.k. accident tolerant fuel som, i alla fall under en tid, skall klara en situation utan kylning utan att smälta.

    https://www.nei.org/advocacy/make-regulations-smarter/accident-tolerant-fuel

  27. 35
    Peter

    Om vi ska kunna överleva på planeten i framtiden med alla nya människor som föds behöver vi mycket ny och ren energi, och där kommer den nya tekniken inom kärnkraft att bli dominerande, det värsta är att vi kommer på efterkälken med vår maktelits tänkande. Genom historiens gång har länder rest sig och blivit dominerande inom många forskningsområden, sedan av någon anledning har dom ramlat ner i det svarta hålet, och Sverige är på något sätt balanserande på kanten, vi har och börjar tappa inom många forskningsområden. Vi måste vakna upp, vi kan så mycket bättre. Vi har varit ett land som andra har sett upp till, idag är Sverige på löpsedlarna runt om i världen av andra orsaker.

  28. 36
    Ingemar Nordin

    Torium, Uran, vatten, smältsalt, fast breeder, gen 4 eller t.o.m. fusion. Det intressanta är att det sker så mycket på kärnkraftsfronten internationellt nu. Erfarenheterna av våra egna svenska kärnkraftverk har ju varit mycket goda, både ur säkerhetssynpunkt och ur konsumtionssynpunkt. Elledningar byggdes och produktionen säkrades. Men sedan man började experimentera med sol och vind så har det blivit en klar nedgång i både kompetens och politiskt. När nu MP regerar Sverige mer eller mindre ensamma så är det värre än någonsin här hemma. De gröna fantasierna flödar ohejdat och landets industrier har gått in i en avvecklingsfas.

    Men vi får väl se fram emot den snabba utvecklingen internationellt på kärnkraftsfronten. Vi kan ju alltid hoppas på att få u-landsbistånd från våra klokare grannar.

  29. 37
    Rolf Mellberg

    #33 Johan M

    Intressant länk, här såg jag mer än jag sett tidigare. Extra intressant att se att ”Pyro processing” ska användas och detta batchvis (se sidan 25). I tredje steget ska man separera bara Fission products men återföra MA + Th + U.
    Men vad står MA för i denna bild?

    Jag läste f.ö. på wikipedia att Sydkorea och Japan försöker nyttja Pyro Processing för upparbetning av sitt bränsle för befintliga reaktorer, verkar vara en teknik som inte är så riskfylld vad avser ”proliferation” som PUREX.
    Kanske något för Sverige – ha ha..

  30. 39
    Rolf Mellberg

    #36 Ingemar

    Att vi ska få U-hjälp hoppas jag verkligen inte, då blir vi hopplöst passiviserade och korrumperade. Inte en chans att bli av med usla politiker.

    Men någon sorts ömsesidigt samarbete med Estland vill jag föreslå.
    Det är ett land med fin entrepenörsanda som har ett STRATEGISKT intresse att inte vare beroende av Ryssland. Dessutom: Sverige har ett TUNGT försvarsstratekiskt intresse att Estland är en från den ryska björnen självständig buffertstat (tillsammans med sina grannar)

    Detta land vill gärna satsa på kärnkraft:
    https://www.bloomberg.com/news/articles/2019-09-25/a-baltic-startup-throws-lifeline-to-nuclear-s-next-big-thing

    Sverige borde (av flera samverkande skäl) satsa några miljarder för att hjälpa Esterna ta det svåra steget över tröskeln och komma igång, mot vissa löften och gentjänster.

    Kanske kan Estland bygga många reaktorer (var av några svenskägda) och en del av den elen skickar vi bara över i en sladd till Stockholm. Tjugo mil.

    Den lösningen borde väl t.o.m. MP acceptera.

  31. 41
    Lars-Eric Bjerke

    #34 Johan M,
    När det gäller kylning av härden vid allvarlig härdskada är Westinghouse AP 1000 och Hualong One konstruerade så att området runt reaktortanken fylls med vatten med hjälp av naturlig cirkulation. Andra moderna reaktorer har ”core catchers” under reaktortanken för att göra härdsmältan kylbar.
    Vad gäller Accident Tolerant Fuel är KTH med i projektet ”Safety”
    https://www.chalmers.se/en/projects/Pages/Superior-Accident-Tolerant-Fuel-via-Enhanced-Technology-QSAFETYQ.aspx

  32. 42
    Claes-Erik Simonsbacka

    Bilägger min debattartikel som var publicerad i tidskriften Elbranschen nr. 2/2007

    Torium är framtidens energikälla

    Kärnkraft är den enda realistiska och hållbara lösningen på problemet med världens energiförsörjning. Efterfrågan på energi kommer att öka enormt om levnadsvillkoren för befolkningen i utvecklingsländerna och i den s.k. tredje världen skall kunna förbättras. En fjärdedel av jordens befolkning saknar elektricitet och kostnaderna för att ändra på detta måste till största del betalas av de industrialiserade länderna, bl.a. i syfte att minimera kolanvändning.

    RÄDSLAN FÖR KÄRNKRAFTEN har naturligtvis sin grund i dåliga erfarenheter från de incidenter och haverier, som genom åren har inträffat i de uranbränslebaserade kärnkraftverken. Dessa reaktorer producerar dessutom som biprodukt plutonium, som kan processas till kärnvapenmaterial. När ”icke önskvärda länder” vill använda sig av fredlig kärnkraft för sin energiproduktion, leder det till geopolitiska problem eftersom man samtidigt skaffar sig möjligheten att utvinna vapenplutonium (Pu) ur biprodukterna.

    Toriumbränsle i framtidens kärnkraftverk
    Bränslecykeln, torium (Th)/uran (U), har prövats med framgång sedan 1970-talet, men i skuggan av det ”kalla kriget” behövde de kärnvapenländerna vapenplutonium och därför prioriterade man användningen av uranbränsle i kärnkraftsverken. Dessa länder har nu mer än nog av vapenplutonium, även för framtida behov. Därför är det hög tid för omställning från uran till toriumbaserade bränslen, dvs. till den silvrigt vita metallen torium (Th-232), som den svenska kemisten Jöns Jacob Berzelius upptäckte år 1828.

    Detta har också USA:s president George W Bush och Nevada guvernören John Gibbons insett. Nevada är kärnkraftsavfallets ”gravgård” och är också den stat där det amerikanska kärnkraftsavfallet skall slutförvaras.

    George W Bush signerade också den 18 december 2006 en lag som gör det möjligt för Indien, att för första gången på 30 år få köpa kärnteknologi från USA. Kongressen måste först godkänna en andra lag om tekniska detaljer innan leveranserna kan påbörjas. Presidenten uppgav också i sitt senaste årliga tal till nationen, att USA måste initiera en tidsålder av rena och säkra toriumbaserade kärnkraftsverk, som ersättning för de uranbaserade.

    Stort intresse i Polen och Norge
    Även Polen har nu begärt 95 millioner euro av EU för att under en sexårsperiod utveckla infrastruktur för kärnkraft som skall ligga till grund för ett fullskaligt civilt och kommersiellt kärnkraftsprogram. Man överväger starkt att använda toriumbaserade bränslen. Också i Norge pågår diskussioner om torium med professor Egil Lillestol, Institutet för Fysik och Teknologi vid Universitetet i Bergen, som initiativtagare.

    Fakta om torium (Th-232):
    – Torium är ca. fyra gånger vanligare än uran i vår jordskorpa och kan därmed bidra till den globala energiförsörjningen i tusentals år.

    – Den enda i naturen förekommande toriumisotopen som kan användas för energiproduktion är Th-232.

    – Th-232 är en av de mest stabila radioaktiva isotoperna, under alla miljöbetingelser.

    – Th-232 är inte ett fissilt (klyvbart) material i sig själv men genom neutronabsorption omvandlas Th-232 till det fissila materialet U-233.

    – Nästan all torium (99 procent) som finns i jordskorpan är användbart som kärnbränsle, att jämföras med endast 0,71 procent för den enda i naturen förekommande lätt klyvbara nukliden U-235. Detta innebär att isotopen U-235 måste anrikas, vilket också bidrar till kraftig ökning av den radioaktiva avfallsmängden.

    – Ur toriumbränslet kan ca. 220 gånger mer energi utvinnas per viktenhet jämfört med uran.

    – Aktinidbildningen minskar starkt jämfört med användningen av U-235.

    – – 95 – 97 procent av uranbränslet i en fissionsreaktor (kärnklyvningsrektor) är U-238. En del av detta konverteras till U-239 och U-241.

    – Kärnkraftsverk baserade på torium är säkra i den bemärkelsen att man inte kan tappa kontrollen över reaktorn. Det kan alltså uppstå en okontrollerad kedjereaktion, som kan leda till en härdsmälta.

    – Det radioaktiva avfallet från en toriumdriven reaktor kan inte användas till kärnvapen.

    Toriumbränslet erbjuder alltså många fördelar jämfört med uranbränslet, bl.a.:
    – Ökad kärnreaktorsäkerhet

    – Eftersom Th-mineralen är mera lättillgänglig än U-mineralen blir miljöpåverkan vid utvinning/brytning liten.

    – Om Th-bränslet utnyttjas effektivt vid bridning till U-233 finns här en enorm energitillgång.

    – Upp till 15-20 procents besparing i bränlecykelns totala kostnad.

    – Betydligt mindre mängd använt bränsle (50 procent av volymen och 70 procent av vikten), dvs. en stor volym och viktreducering av avfallet erhålls.

    – Inget användbart vapenmaterial plutonium erhålls lätt.

    – Th/U-cykeln genererar mellan 50 – 100 gånger mindre mängd högre aktinider såsom Np, Pu, Am, Cm, osv. än U/Pu-cykeln. En sådan volymreduktion av långlivat högaktivt avfall förenklar deponeringen väsentligt.

    – Bränslet kan användas för upparbetning av förbrukat uranbränsle och vapenplutonium.

    – Th/Pu-bränslet har även flera fördelar framför återanvändning av MOX–bränslet (Mix Oxide Fuels).

    Toriumhistorik

    Användningen av toriumbaserade bränslen har studerats i ungefär 30 år men naturligtvis i betydligt mindre omfattning än vad som har ägnats uran- eller uran/plutoniumcykler. Grundforskning och utveckling har beddrivits i Indien, Japan, Nederländerna, Ryssland, Tyskland, Storbritannien och USA.

    Mycket erfarenhet har också rönts från drift med toriumbaserade bränslen i kommersiella kärnkraftsreaktorer runt om i världen, bland annat kan nämnas att:

    – I Indien och Ryssland har torium/uranbränslen använts i kärnkraftsverk. De indiska myndigheterna godkände år 2002 konstruktionsstart för en toriumbränslebaserad 500MW snabb bridreaktor till Kalpakkam. Tidsplanen är att reaktorn skall vara i drift år 2010. Indien har också aviserat att ytterligare tre snabbbridreaktorer skall vara konstruerade till år 2020.

    – Sedan i början av 1990 talet har ryska Kurchatov Institutet och det amerikanska bolaget Thorium Power Ltd. i ett samarbetsprojekt (till viss del finansierat av USA) utvecklat toriumbaserade bränslen till de ryska VVER-1000 (vattenkylda, vatten modererade) reaktorerna.

    – Konceptet med Th/U-233 bränsle har med framgång använts från 1977 till 1982 i en lättvattensbridreaktor (LWBR) vid Shippingport USA,.

    Framtidsscenario
    Kärnkraften kommer sannolikt globalt att bli den viktigaste energikällan under de närmaste århundradena. Vidareutvecklade lättvattensreaktorer (LWR) baserade på uranbränslecykeln, kommer fortfarande under de närmaste 20 till 30 åren att dominera. Men ökade säkerhetskrav, geopolitiska hänsynstaganden och avfallshanteringsproblem kommer att innebära att både LWR och nyare bridreaktorer att snabbare ersättas av den nya teknikens ickekritiska acceleratordrivna system (ADS, etc.).

    Indien är det land som i sin kärnkraftstekniska utbyggnad planerar för användning av torium som bränsle. Indiens Atomic Energy Commission uppgav att konstruktionen av den första avancerade tungvattenreaktorn (AHWR), baserad på torium bränsle, påbörjas i år. Reaktorn undergår f.n. förlicensierings granskning, som utförs av Indiens Atomic Energy Regulatory Board (AERB). Indiska regeringen har nu gett Indiens största kraftbolag (världens sjätte största producent av termisk energi) National Thermal Power Corp. (NTPC Ltd) tillstånd, att förverkliga sina planer för den ”nya kärnkraftsgenerationen”. Indien har även träffat avtal med Ryssland om tillverkning av fyra (4) VVER-1000 reaktorer, ordern kan komma att utökas till tio (10). IAEA och oberoende experter värderar den ryska VVER-1000 modellen, som en av världens säkraste.

    USA:s första kärnkraftsreaktor av fjärde generations, en 10-25 MW modulär heliumgaskyld högtemperaturreaktor (GT-MHR), kommer att byggas vid universitetet i Texas. Det blir en utbildnings- och testreaktor i enlighet med en överenskommelse mellan General Atomics och universitetet den 22 februari 2006. Thorium Power Ltd. har redan påbörjat arbetet med en förkonceptstudie för bränslet.
    Enligt uppgift har Thorium Power Inc. nyligen vid OKBM:s faciliteter i Ryssland genomfört tester med 1 meter långa bränslestavar kompatibla med bränslet för VVER-1000. Man har också simulerat toriumbränslets driftsförutsättningar i PWR reaktorer för att i en nära framtid kunna byta från uran till torium i mer än 60 procent av de reaktorer, som är i drift i dag.

  33. 44
    Rolf Mellberg

    #42 Claes-Erik

    Oj, det var som katten att du var medveten om Torium så tidigt.

    Men du skrev uppenbarligen inget om Molten Salt, ej heller omnämns den saken i #43-dokumentet.

    Det tekniska spåret var kanske inte ”återupptäckt” då?

    När var det Kirk Sorensen satte igång med sitt missionerande?

    Och ”Moten Salt” vänder ju upp och ner på rätt mycket!

  34. 45
    Claes-Erik Simonsbacka

    # 44 Rolf
    ”Men du skrev uppenbarligen inget om Molten Salt, ej heller omnämns den saken i #43-dokumentet.”

    Molten salt reaktorn var inte aktuell vid denna tidpunkt. Har naturligtvis även inkluderat den i mina senare skrivelser.

    Mvh,

  35. 47
    Ragnar "Ragge" Stener

    Slutförvaring av kärnavfall borde fungera i en lavasjö. Eftersom det har betydligt högre densitet skulle det på kort tid sjunka till betydligt större djup än all annan tänkbar slutförvaring. Troligen skulle det blanda sig med de befintliga radioaktiva ämnena på stort djup, som ju inte kommer upp till ytan beroende på hög densitet.

  36. 48
    Rolf Mellberg

    #47 Ragnar

    ABSOLUT INTE!

    Det ska vara så geologiskt stabilt som möjligt, med minimal risk att det ska kunna sprida sig till platser där varken människor eller annat biogiskt liv lever.

    Vore jag Xi Jinping skulle jag bygga ett slutförvar i västra kina, på en plats där det regnar sällan och när så sker, rinner vattnet ner till den närbelägna sänkan med den vandrande sjön Lop Nur som inte har något avlopp till havet eller bebodda trakter.

    Sen kan kinserna erbjuda sig ta emot avfall mot betalning (och lite politiskt inflytande) :-)

  37. 49
    Ragnar "Ragge" Stener

    # 48 Rolf
    Jag var väl lite kortfattad och otydlig. Jag hade ju tänkt mig inkapsling och nogranna förberedelser så man vet att det kommer tillräckligt djupt efter ca en vecka, i en lavasjö som inte haft utbrott på 100 år. Det vore i så fall även meteoritsäkert.
    Ditt förslag skulle kunna göra avfallet åtkommligt i framtiden, vilket jag anser värdefullt.

    Jag har gjort en ovetenskaplig uträkning att. Samtliga dödsfall i kärnkraftsolyckor överträffas av trafiken på ca en timme.
    Den obefogade kärnkraftskräcken är ett stort miljöproblem.

Kommentarer inaktiverade.