Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, tilbud mm via telefon, SMS og email. I nyhedsbreve og mails fra Teknologiens Mediehus kan findes markedsføring fra samarbejdspartnere.
thorium energy bloghoved

Nuclear Waste Burner

Jeg sidder 3 meter fra poolen på en terrasse med en smuk udsigt over San Francisco Bay. Denne uge har jeg været førstetaler ved Thorium Energy Allance Conferencen i Palo Alto. I går var jeg på besøg hos Nuclear Engineering på University of California, Berkeley. Det var på Berkeley at Glen Seaborg var den første i verden til at indse og bevise at thorium kunne laves om til uran (U-233) som ikke findes i naturen, men som har potentiale til at give os alt vores energi i tusinde af år her på kloden. Det er da fedt at sidde her ved poolen, men det er også hele dette års private ferie budget som går til denne ide om, at vi i Danmark har noget viden og teknologi, som kan gøre verden til et bedre sted.

Dette blogindlæg er nummer to i en lang række af blogindlæg om Copenhagen Atomics. Vores mål er, som fortalt i første blog, at lave en Copenhagen Atomics Waste Burner som kan fjerne meget at det brugte atombrændsel vi har rundt om i verden. I denne blog vil Nicolai Brejnholt og Thomas Jam Pedersen forklare hvordan radioaktivt atomaffald kan laves om så det bliver et væsentligt mindre problem. Både Nicolai og Thomas er medlemmer af Copenhagen Atomics team og Nicolai arbejder til daglig med målinger af atomaffald på Lawrence Livermore National Laboratory her i Californien mens Thomas er autodidakt på området.

Radioaktivt affald er et meget stort og komplekst emne, men for at undgå at forvirre læseren, så vil vi i denne blog udelukkende beskæftige os med brugt brændsel (SNF) fra den gamle type af atomkraftværker (LWR). LWR står for light water reactor og du kan læse mere om dem i første blog. Der er ca. 350 af dem i verden + 140 ubåde og hangarskibe etc.. SNF står for spent nuclear fuel og hvis vi holder os til det så bliver denne blok ikke mere teknisk end hvad en gymnasieelev vil kunne forstå.

Illustration: Privatfoto

Grafen ovenfor viser hvad SNF består af. Uran (den blå del) kan ikke brændes af i LWR. Det vidste man godt i 50’erne, men fordi atombrændsel afgiver millioner gange mere energi end benzin når det brændes af, så var det stadig en kæmpe fordel dengang hvis man kunne få 2 – 3% brændværdi ud af sine brændselselementer.

Det blå uran består af U-238 og U-235 i næsten samme forhold som findes i naturen, og med nøjagtigt de samme egenskaber som i naturen inkl. samme radioaktivitet. Det betyder også at det ikke er særlig farligt for mennesker. Der er i øvrigt et råvaremarked for uran, så hvis man kan skille den blå del fra og sørge for at de andre farver kun følger med i meget, meget små mængder, så kan man sælge det på verdensmarkedet. Køberen skal selvfølgelig have en tilladelse og alt det her, men det ville være fint, hvis vi kunne slippe af med næsten alt det blå på den måde. Vi vil gerne lave samme nummer med de grønne, altså splitte det grønne fra så der kun følger meget, meget små mængder af de andre farver med over i den grønne ”beholder”. Men det kan vi ikke finde ud af, eller rettere, det vil i bedste fald blive ALT for dyrt.

Nu kommer det smarte: Det grønne er slet ikke radioaktivt og derfor ikke farligt, men det er svært at skille fra det mest radioaktive som er det mørkerøde. Men det mørkerøde er kun radioaktivt i ca. 300 år og vi mennesker har allerede udviklet sikre måder at opbevare det på. Det skal blot være langt væk fra mennesker og kunne køles af til at starte med. Det lyserøde og især det gule kan brændes af i en saltsmeltereaktor og laves om til de grønne og mørkerøde typer - hvis bare man har neutroner nok. Den kvikke læser kan se, at hvis vi splitter det blå fra og sælger det og hvis vi dernæst putter resten ned i en saltsmeltereaktor og løbende tager de grønne og de mørkerøde ud og køler dem af de første 50 år, så vil der til sidst ikke være noget affald tilbage.

Men kan man det, vil du vide?

Ja, det kan man godt, og jo, djævlen er altid begravet i detaljerne, så det er ikke helt så ligetil. Men nu forstå du hvad det er vi forsøger at nå frem til. Ovenstående er ikke noget nyt. Det er fysik og det har været kendt siden 60’erne. Dengang regnede man med at vi mennesker hurtigt ville udvikle en maskine som kunne lave det trick vi har beskrevet ovenfor, men det er altså først nu at vi nærmer os det punkt.

Kort fortalt så er det meget svært at lave noget kemi som kan skille det blå ud så det bliver rent, samt at skille det grønne og mørkerøde ud så det ikke har noget af de andre farver med. Det er heller ikke nemt at få neutroner nok. Lad os starte med det sidste: Det er kun nogle få milliontedele af det affald man starter med som er rigtig svært at få bugt med. Så hvis man kan vente med at gøre noget ved den del, så kan vi forbedre vores reaktorer så vi får flere neutroner at arbejde med i fremtiden.

For at kunne skille det blå fra, så det bliver meget rent, så er det uundgåeligt at der bliver noget blåt tilbage med de andre ting. Det blå henfalder og optager neutroner og blive til det gule og lidt af de røde nuancer, hvis man putter det ind i en saltsmeltereaktor . Så opgaven går i alt sin enkelthed ud på at finde en balance imellem hvor mange neutroner man har til rådighed i en given reaktor og med en given cocktail af elementer i sin salt. Ydermere skal man sikre sig at der stadig er nok brændstof materiale til at få kædereaktionen til at forløbe og sikre sig at man ikke ender med mere affald fra kemiprocessen og saltsmeltereaktoren i helhed end man startede ud med. Det er netop her Copenhagen Atomics har nogle ideer som kan gøre en væsentlig forskel. Vi vil ikke fortælle alt for meget, men blot sige at det er fluorkemi i flammereaktorer som primært arbejder med uran og de andre materialer på gas form. Så det er ikke vådkemi som typisk giver masser af affaldsstoffer. Vi bruger bl.a. også elektrolyse til at regenererer reaktanterne, så det hele kan køre i et lukket loop med minimal affald fra processen.


Før vi kan fortsætte så skal vi fortælle lidt om radioaktivitet. Følgende nuclidgraf viser ca. 4000 isotoper hvoraf alle på nær de sorte er radioaktive. De røde, gule og grønne har så kort halveringstid at de nærmest ikke findes i naturen. Det opstår kun når mennesker laver dem i forskellige maskiner. Der er masser af de blå som findes i naturen, f.eks. i vores mad.

På grafen nedenfor ses de samme 4000 isotoper som ovenfor, men nu inddelt efter halveringstider. Man siger generelt at efter 10 halveringstider så er der under en tusindedele af det radioaktive stof tilbage, resten er henfaldet til et stabilt materiale. Men det er ikke helt rigtigt fordi de fleste radioaktive stoffer har en henfaldskæde som gør at de skal igennem flere isotoper på vejen, før de når frem til en stabil isotop. I grafen ovenfor er det typisk sådan at isotoperne bevæger sig ind imod midten til de til sidst bliver stabile. Se alle henfaldskæder her. Men som tommelfingerregel er den god nok. Grafen nedenfor viser hvordan langt hovedparten af alle radioaktive isotoper har en halveringstid på under 10 år, hvilket således betyder at mindre end 100 år efter de er skabt, så er de ikke radioaktive mere.

Så er der forskellige typer af radioaktivitet som er farlig på hver sin måde. Alfa- og betastråling kan nemt stoppes imens gammastråler er svære at bremse. Men alfastråling er meget energirig, og er derfor farlig hvis den kommer fra en isotop som henfalder inde i kroppen. Det er også vigtigt at forstå at ting som har kort halveringstid, f.eks. et sekund, er meget mere radioaktive fordi det selv i små mængder kan give anledning til intens stråling. Hvorimod noget med lang halveringstid, f.eks. 1 million år, kun i store mængder vil være virkelig farligt. Det er derfor ting som uran 238 og thorium 232 næsten ikke er farlige, fordi de sender ganske få stråler ud per kg.

Kort sagt, de mest farlige ting forsvinder hurtigst. Det er også derfor vi ikke vil have udslip fra atomkraftværker. Vi vil helst lige have nogle år og helst 100 år hvor vi kan holde ting inde i en beholder før de slipper ud, fordi så ved vi at problemet er mindst 1000 gange mindre. Som det ses af figur 3. så er det kun ca. 50 isotoper som giver problemer på lang sigt og de kan næsten alle sammen transmuteres eller fissioneres til andre isotoper som ikke er nær så problematiske. Det kræver blot neutroner og noget avanceret kemi så man kan få skilt dem ad. Meget mere om det i de næste blog indlæg.


Der er måske folk som er uenige i dette indlæg og I er velkommen til at påpege fakta og fejl nedenfor. Vi er ikke fejlfri. Nogle føler måske at den model de har af verden bliver udfordret og det er før set at dette kan lede til meget voldsomme indlæg. Hvis du er en af dem, så sov lige på det før du trykker send, tak

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Har intet stort at tilføje. Det bliver spændende at følge med i hvad i har at præsentere.

Det virker dog som om jeres primære fokus er oprydning efter ældre atomkraftværker, frem for selvstændig generering. Er det helt forkert, og giver det mening på sigt?

  • 0
  • 0

Meget spændende læsning.
Hvis spent fuel er væk og og et værk gør det grimme,skal der laves en 5 km no go zone de næste 100 år.
Det er oplagt at lægge dem hvor der har været gravet brunkul, da de områder er smadret til næste istid.
Det tilbageværende problem er at de magtsyge så skal finde et nyt virkefelt og der dukker nukleart asteroideforsvar så heldigvis op på skærmen.

  • 1
  • 5

Lige en kommentar fra en der har læst om emnet før:

Hvis det var første gang jeg så dette ville jeg nok blive temmelig forvirret over brugen af farver til at beskrive de stoffer der er i brugt atombrændsel. "Vi fjerner den blå del..." osv. Jeg tror ikke det er en god ide at oversimplificere. Fortæl dog i rene ord hvad det er.

Problemet er at atomkraftindustrien og dens tilhængere har brugt en noget overlegen argumentation der bedst kan sammenfattes som "det er overhovedet ikke farligt". Jeg tror offentligheden er mestendels uenig heri, og den holdning/frygt kan ikke undgå at sprede sig til alle andre former for kernekraft; også MSR.

Vi kan godt blive enige om at radioaktivt materiale ikke er voldsomt farligt hvis det bliver behandlet med respekt, men det er trods alt ikke røde og grønne legoklodser. Hvis I bruger argumenter som dette vil I blive mødt med mistænksomhed, og det vil drukne resten af de gode argumenter.

  • 2
  • 2

>> jeres primære fokus

Hej Tommy.
Blot et par af mine tanker:

Det er min personlige opfattelse at det ville være rigtig dumt, hvis vi propper det brugte brændsel ned i jorden, som de gør i Finland. Det indeholder mange tilgængelige neutroner som kan give os masser af billig enerig her på jorden i fremtiden. Samtidig er det problematisk og dyrt at gemme det i jorden.

Der er ca. 300.000 ton brugt brændsel i verden + en masse plutonium fra gamle bomber. Så der vil gå mange årtier før man har fået lave Waste Burnere til hele dette markedspotentiale, og så skal de jo udskiftes løbende og der bliver jo også fortsat lavet mere brugt brændsel i fremtiden.

Jeg synes og befolkningerne har krav på at se en demo af en Waste Burner, som faktisk virker og fjerner hovedparten af affaldet på en acceptabel måde.

  • 1
  • 0

Iflg mange videoer, samt sites, er dokumenterne fra forsøgsreaktoren med Thorium i 60erne spredt ud mange steder.

Nogen skulle måske endda være brændt.

Er alle de tilgængelige dokumenter lagt ud på nettet?

  • 0
  • 0

Thomas Jam Pedersen

På jeres hjemmeside lægger i op til $0,05/kWh. Gennemsnits PPA kontrakter i hele USA for alle vindenergiprojekter, der organiseres efter PPA modellen ligger uden subventionering 40% under og med subventionering 50% under. Og PPA prisen falder selvfølgelig i hurtigt tempo (15.6% årligt prisfald i perioden 2008 til 2013), og prisen på vindmøllernes el produktionen er selvfølgelig endnu lavere, da der i en PPA kontrakt også er indregnet avancer og profitter, men ikke indtægter i perioden mellem de 20 år PPA kontrakter løber og de 25 år som moderne vindmøller har som designlevetid og heller ikke med scrapværdien eller genbrugsværdien af fundament, tårn og ledningsnet, der kan udnyttes til nye vindmøller.

Bygger jeres skøn på $0,05/kWh på subsidering, penge for at modtage brugte brændsler, penge for levere råmateriale til nye brændselstave til til konventionelle KK værker, penge for at levetidsforlænge eksisterende KK værker, økonomi i at udnytte gamle KK værkers infrastruktur, penge for at producere råstoffer til anden industriel anvendelse, salg af fjernvarme, salg af industriel proces varme etc.?

Ifølge Gunnar Littmark der ofte deltager i diskussionen om KK her på ing.dk med en temmelig KK optimistisk stil, så vil Terrestrial Energy kunne nå en pris på $0,02/kWh.

Er der noget hul igennem til at jeres teknologi kan blive konkurrencedygtig med Gunnars forventning om, hvad Terrestrial Energy kan nå?

Kan jeres teknologi realiseres uden at bruge vand til køletårne?

Endelig er der i årtier spekuleret i Synfuel baseret på CO2 og brint fra havvand som erstatning for oliebaserede brændstoffer og der skal man under $0,01/kWh for at udkonkurrere fossiler, hvor de er billigst. Er der hul igennem til at jeres teknologi kan blive billig nok til det prisniveau?

  • 2
  • 2

I bruger i jeres whitepaper en kilde fra 2008 til at fastslå at vindenergi og solenergi er alt for dyr og samtidigt viser I grafik med en forventning om salg af elektricitet til $0,05/kWh, hvad der allerede er betydeligt dyrere end især vindenergi.

Hvad om i ombearbejdede jeres whitepaper med enten udeladelse af åbenlyst uddaterede og forkerte tal eller konsekvent brugte realistiske opdaterede tal.

Jeres ønske om offentlig støtte kan i Dansk kontekst kun retfærdiggøres ved at I kommer meget længere ned i kWh pris, så Waste burneren får global relevans.

Jeres fromme ønske om at undgå negativ presse vil meget lettere blive realiseret, hvis I forholder jer realistisk til både priser for vindenergi og solenergi samt den forventede prisudvikling.

I skriver, at hvis man støtter jer med penge, så garanterer I at alt hvad disse penge bruges til vil være Open Source. Hvad om i reformulerede jeres projekt til at være helt igennem Open Source. Der er alligevel meget lille chance for at nå i mål med projektet og tilsvarende meget lille chance for at de kerneinnovationer I baserer teknologien på vil være værdifulde for konkurrenter. Og hvis det skulle vise sig at konkurrenter vil bruge jeres teknologi og får succes med det, så er jeres idealistiske tilgang jo under alle omstændigheder succesfuld.

  • 2
  • 2

"Nuclear waste burner?"

"Lige som den 'Mr. Fusion Home Energy Reactor', som Dr. Emmett Brown rejste 30 år frem i tiden og monterede på sin tidsrejsende DeLorean, så den kunne køre på almindeligt husholdningsaffald?"

"Jamen, hov! Det var jo i 1985, så det passer jo lige med, at den skal kunne købes i år!"

Disse var mine første tanker, da jeg læste overskriften. Men jeg blev skuffet.

  • 1
  • 1

Dette er da et nyttigt initiativ, da det gælder om at komme affaldsbunkerne til livs. Samtidigt foregår det hele på en tidsskala, hvor man ikke bare skubber problemerne ind i en meget fjern fremtid, d.v.s. dem der tager beslutningerne om at starte det, kan også se slutningen på det i løbet af deres levetid....

Alene af principielle grunde burde man yde støtte til denne type projekter, da de er med til at løse et væsentligt samfundsproblem. Så er prisen måske mindre vigtig.

  • 0
  • 1