Ny atomreaktor skal gøre fission sikrere
Energiselskabet Terrapower er nået et godt stykke længere i designet af en atomreaktor, der skulle være mere sikker og nærmest uopslidelig. Ideen er at bruge uran 238 i stedet for uran 235.
I Terrapowers atomreaktor starter processen i kernen, hvor uran 235 'antænder' det mere gængse uran 238, som bliver til plutonium 239. (Grafik: Terrapower)
Læs også
-
Bill Gates til Obama: Luk pengekassen op og smid 100 mia. kr. i energiteknologi
-
USA: Vi skal forrest i kampen om udviklingen af små reaktorer
-
Bill Gates går sammen med Toshiba om udvikling af atomkraftværker
Læs mere om
Dokumentation
Toshiba og energivirksomheden Terrapower, som Microsofts stifter, Bill Gates, støtter økonomisk, gik i marts 2010 sammen for at udvikle morgendagens atomreaktor, som skal kunne køre år efter år på nærmest ubegrænsede ressourcer.
Nu har Terrapower så vist det første design af denne reaktor, som har undergået flere forskellige design under udviklingsfasen. Modellen, som den ser ud nu, ligner en konventionel reaktor på mange måder, og derfor vil den være nemmere at bygge, skriver Technology Review.
Reaktoren er af typen Traveling Wave Reactor (TWR), og meningen er, at den skal konstrueres, så den er langt sikrere end de reaktorer, der er i funktion i dag. Det skulle kunne lade sig gøre, fordi den ikke har brug for strøm for at køre kølesystemerne og derfor ikke har risiko for nedsmeltning, hvis strømmen bliver afbrudt.
Rent brændselsmæssigt går TWR uden om de konventionelle reaktorers fission af det sjældne uran 235 og skal i stedet bygges til at kunne køre på uran 238, som der findes langt mere af. Der skal blot en lille smule uran 235 til for at få reaktoren i gang, og herefter vil de producerede neutroner omdanne uran 238 til plutonium 239, som herefter kan producere den varme, der skal til i reaktoren.
Fidusen ved uran 238 er, at der allerede er god adgang til det, da det er et restprodukt efter den berigelsesproces, som sker, når man laver almindeligt atombrændsel. I fremtiden mener Terrapower også, at uran 238 vil kunne trækkes ud af havvand, hvis det skulle blive nødvendigt. Hvordan det end bliver fremskaffet, mener virksomheden i hvert fald, at der vil være nok uran at tage af til at kunne holde hele verden med strøm i en million år.
Brændselsstave i lag
Det oprindelige design var konstrueret på en måde, så uran 238 var placeret i store mængder i reaktorkernen, og konverteringen til plutonium skete så i en proces, hvor der bliver produceret plutonium i den ene ende, som starter processen med dels at producere varme, dels med at konvertere mere uran om til plutonium. Denne bevægelse gennem reaktoren er det, der kendetegner en sådan bølgereaktor, at processen sker i en bølge, indtil brændslet er brugt op.
I det nye design arbejder processen sig ikke igennem reaktoren fra den ene ende til den anden, men starter i midten og arbejder sig udad. Brændselsstave med uran 235 bliver placeret helt inde i kernen, og uden om er lag af stave med uran 238. Når man så sætter kernen i gang i den centrale brændselsstav, sætter det gang i fissionen i de førstkommende stave med uran 238.
Ideen er så, at når de inderste stave er brugt op, bliver de automatisk rykket ud i udkanten af reaktoren. Når det er sket, rykker det næste lag brændselsstave, som nu er i gang, ind mod midten og erstatter pladsen. Og nu kan man så, når det passer, fjerne de brugte stave og erstatte dem med nye i det yderste led.
Samtidig bliver energien altid dannet inde mod centret af reaktoren, og derfor vil det ifølge Terrapower være nemmere at konstruere det system, der tager fat i varmen og omdanner den til elektricitet.
Udfordringen ved dette system er imidlertid, at det stål, der omgiver brændselsstavene, skal kunne holde til rigtig mange års stråling. Bruger man nutidens materialer, ville de formentlig ikke kunne holde, fordi de efterhånden ville begynde at bule og måske spærre vejene mellem brændselsstavene. Og det er ikke hensigtsmæssigt, da kølingen gerne skulle kunne gennemtrænge disse mellemrum.
Udfordringer med kølingen
Terrapower mener selv, at materialet skal være to-tre gange så stærkt som i dag, hvis det skal holde bare 40 år, og det vurderer de ud fra computersimuleringer, der viser, hvordan materialet ændrer sig over tid. Vil der efter grundig materialeforskning stadig være risiko for, at materialet laver buler og udvider sig på anden vis, er det noget, der skal tages højde for i det endelige design.
Hvad angår kølingen, der skal strømme mellem brændselsstavene, har Terrapower besluttet at bruge ganske gængs flydende metalkøling med natrium, som har den fordel, at det er længe om at komme i kog. Skulle et uheld derfor være ude, har teknikerne lidt længere tid til at få rettet op på problemet, end hvis man brugte vand.
Skulle strømmen gå, ville det også være muligt at bruge luftkøling i systemet, så man ville undgå problemer som ved Fukushima-værket, hvor der skulle pumpes havvand ind. Dog skal man, siger Terrapower, være lidt varsom med natrium, da det helst ikke skal eksponeres for vand eller luft.
En anden udfordring er finansieringen, så virksomhederne kan komme i gang med det 500 MW testanlæg, som de forventer at begynde at bygge i 2016 og have klar til drift i 2020.
Ifølge Terrapowers administrerende direktør, John Gilleland, vil det nemlig blive lige så dyrt at bygge denne type reaktor som en konventionel. Men inden for et par måneder regner de med, at der er partnerskaber på plads, der sikrer dette.
