Byggede 2 GW på 11 måneder
Denne sommer var jeg på tur i det vestlige USA. Når man nu er i Washington og er historisk interesseret, så er det jo oplagt at besøge Hanford sitet, som er et prærierområde på størrelse med Amager som blev hasteopkøbt af militæret i 1943 til at bygge verdens første fission reaktor. Reaktor B, Hanford
Den gang var man gevaldig bange for at Hitler skulle få adgang til atom-bomben, så USA startede det tophemmelige Manhattenprojekt. Det er super spændende at overveje hvordan verden ville have udviklet sig, hvis de ikke havde lavet denne kæmpe store investering i Manhattenprojektet under WWII. Eller hvad der var sket, hvis det ikke var lykkes og de første par bomber havde fejlet.
Hvis du er historisk interesseret kan jeg på det varmeste anbefale et besøg til Hanford sitet. Hvis du ikke lige er på de kanter, så er der også en tur i Los Alamos, New Mexico og en i Oak Ridge National Laboratory i Tennesee. Skal du ikke lige til USA, så kan jeg anbefale bog:
https://www.amazon.com/Robert-Oppenheimer-Life-Inside-Center/dp/B00CQN3SRG
Eller denne film som vist også kan findes på Youtube:
https://www.imdb.com/title/tt0078037/
Otto Hahn og Fritz Strassmann havde i 1938 i Tyskland opdaget at man kunne splitte uranatomer ved at bombardere dem med neutroner. Denne nyhed nåede til Bohr i København via Lisa Meitner i Sverige. 2 måneder senere skulle Bohr til konference i Washington, hvor han fortalte om Otto Hahn og Fritz Strassmann’s forsøg og Lisa Meitner og Otto Frisch’s teori og resultater. Niels Bohr kunne fortælle at det måske var muligt at lave en kædereaktion og derved frigive enorme mængder energi, men der var flere problemer. Naturligt uran’s sandsynlighed for at fissionere under bombardament med neutroner er sådan at det ikke kan danne en kædereaktion. Bohr mente at man enten skulle bruge enormt meget energi på at berige uran eller man skulle bruge så enormt meget naturligt uran (kritisk masse) at det nok ikke var praktisk muligt. Men så skete der noget; En anden konference deltager, Enrico Fermi, som var flygtet til USA fra det fascistiske Italien, havde studeret grafits neutron-modererende effekt. Han sprang op på podiet og forklarede, at hvis man bremsede neutronernes hastighed så var det mange hundrede gange mere sandsynligt at neutronerne ville splitte uran. Alle fysikerne viste omgående hvad det betød. Hvor Bohr for får minutter siden havde sandsynliggjort at det ikke ville være praktisk muligt, var det nu klart at det formentlig var muligt at lave en kædereaktion og frigive enorme mængder energi. Enrico Fermi fik Nobelprisen i 1938 for netop neutron moderation og Bohr fik Nobelprisen i 1922 for hans Atommodel fra 1912.
Dette var blot et meget kort resume. Den ”rigtige” historie er gengivet flere steder og er faktisk ret spændende. Den viser hvordan ”connecting the dots” på meget kort tid kan bringe os mennesker et helt andet sted hen. Det er netop dette vi satser på i Copenhagen Atomics.
I 1942 lykkedes det Enrico Fermi at lave en simpel reaktor under tribunerne af Chicago universitets fodboldstadion, ved at stable blogge af henholdsvis grafit og uran i en kæmpe bunke, holdt sammen af 4x4” tømmer. Der findes mig bekendt ingen billeder, men denne tegning skulle vise hvordan det så ud den dag de lavede den første menneskeskabte kædereaktion.
Effekten fra Chicago pile var anslået til ½ Watt. Blot ét år senere havde Manhattenprojektet udvalgt og opkøbt jord, flyttet folk og designet en reaktor som var 4 milliarder gange større effekt end Chicago pile. Det tog kun 11 måneder at bygge reaktoren langt ude på prærien langt væk fra store byer.
Set med nutidens briller på så virker det helt vildt og ganske usandsynligt at det ville lykkes for dem. De byggede en 2GW reaktor på 11 måneder og den kørte i 25 år uden nogen farlige ulykker og udslip. De havde ingen erfaringer, ingen software simuleringer og der var en masse af den viden vi har i dag, som de slet ikke havde. Der var kun få mænd i hele USA som forstod fysikken bag og de øvrige måtte helst ikke få noget at vide. De byggede så-at-sige med bind for øjnene. De anede ikke hvad det skulle bruges til.
I dage kan en gymnasieelev finde avanceret software,frit tilgængeligt på nettet, med evnen til at udføre nøjagtige reaktorberegninger, som de slet ikke havde den gang. Hvis han skulle bygge en 2GW reaktor i dag, kan man designe en reaktor og være ret sikker på at den virker, før den startes op. Så må man spørge sig selv; hvorfor tager det så 20 år, at få en LWR atom-reaktor i drift i dag? Og hvorfor er de så dyre?
Lige netop det spørgsmål stillede en af guiderne på rundvisningen til de ca. 50 deltagere. Straks var der en håndfuld unge som havde det rigtige svar. De 5 måneder skal bruges på at bygge reaktoren og de øvrige 19 år og 7 måneder skal bruges på bureaukrati, godkendelser, skrankepaveri, dokumentation, retssager, organisationsstridigheder og meget andet varm luft. Jeg kunne ikke være mere enig og jeg vil endda tilføje, at det formentlig også er væsentligt under 5% af prisen, som rent faktisk går til materialer.
Man byggede 9 atomreaktorer i Hanford på samlet 25 GW. I 1945 boede der over 50000 mennesker på sletten, hvor der kun 2 år før havde boet ca. 1000. Kun én af de 9 reaktorer producerede strøm. De øvrige brugte hele deres effekt til at opvarme vandet i Columbia river. Man pumpede simpelthen vandet op fra floden og rensede det for synlige genstande, hvorefter man pumpede det igennem de aluminiumsrør, som gik igennem reaktor kernens grafit blok. I løbet af det sekund som vandet var inde i reaktorkernen, steg temperaturen af vandet fra ca. 17 deg. C til 70 deg. C. Når vandet kom ud så blev det tilbageholdt i nogle store åbne tanke i nogle timer, før det blev ledt ud i midt i floden igen. Grunden til at vandet blev holdt tilbage var, at afgive noget af varmen, før det skulle tilbage i folden igen. Den anden grund var at evt. urenheder i vandet, som måtte være blevet radioaktive ved neutronbestråling, kunne nå at henfaldet før vandet kom tilbage til folden. De 9 reaktorer har således uden tvivl lavet udslip af ”radioaktivt vand” til floden i over 40 år. Men radioaktiviteten har været så lav at det ikke har skabt problemer for dyreliv eller de mennesker, som lever længere nede af floden.
Alle de 9 reaktorer på sletten var grafit modererede, dog var der også opført en enkelt fast test reaktor, men den kom aldrig rigtig i drift pga. politisk beslutninger i 1980’erne. B reaktor, den jeg var inde og se, står åben for offentligheden som et museum i dag. De øvrige 8 reaktorer fra 40’erne og 50’erne er blevet dekommissioneret. Det vil sige; man har fjernet alle rør, tanke, stole, borde, instrumenter etc. som ikke var radioaktive. Derefter har man ladet reaktorkernen af grafit og aluminiumsrør blive tilbage i bygningen, som er blevet hermetisk forseglet. Sådan skal den stå i mindst 70 år før man kan fjerne grafitbloggene. Men til den tid vil de stadig være radioaktive, bolt ikke mere end de vil kunne håndteres af mennesker. Vores guide mente nu, at man ville lade bygningerne stå sådan som de står i dag, hermetisk lukkede af for vejr og vind og små dyr, så længe som man kan. Da det bureaukrati som man skal igennem, før man kan flytte på dem er helt uoverskueligt. De står jo meget fint der, så hvorfor tage alt det besvær.
En anden interessant information var, at der var mennesker helt henne ved reaktorkernen imens den var i drift. Under normal drift, så lukkede man kædereaktionen ned, når man skulle udskifte uranbrændslet. Men man lavede flere forsøg, hvor man gjorde det imens reaktoren var i drift. Det vil sige der var mennesker under 2 meter fra der hvor kædereaktionen fandt sted. Der er også nogle interessante beretninger i denne film af Galen Winsor om radioaktivitet og sikkerhed i Hanford:
Det var desværre ikke muligt at kommen hen og se nogle af de andre anlæg på Hanford, hvor de lave den kemiske behandling af de bestrålede brændselsrør for at høste plutonium. De er stadig i gang med at dekommissionere disse. Det er vist ikke nogen nem opgave og jeg tror også der er noget forurening der, både af radioaktiv og af kemisk art.
Hvad har jeg så lært af denne tur? Atomreaktorer er i sit grundprincip uhyre simple og det kræver ikke meget at bygge en 2GW reaktor. Slet ikke i dag hvor vi alle har adgang til software, computer simulering, computer kontrol systemer, CAD software, CNC maskiner, etc. Så længe man holder sig væk fra en reaktor med højt tryk, så bliver alting meget, meget mere simpelt. Både Hanford reaktorerne og Copenhagen Atomics reaktor kører uden højt tryk. Men alle de gamle atomreaktorer som vi bruger til strømproduktion kendt som LWR eller PWR kører med meget højt tryk. Desuden så er LWR og PWR omfattet af regelsæt så skrappe at de omgående ville lukke ethvert kulkraftværk, ethvert olie og gasfelt, samt ethvert kommercielt luftfartsselskab, hvis de skulle operere under samme regler. Spørgsmålet er så: Hvorfor skal disse andre industrier ikke have samme skrappe regler som atomkraft industrien? Er de fysiske love som gælder for radioaktivitet afhængige af hvilken industri strålerne kommer fra? Måske burde vi lukke hele olie, kul og gas industrien og alt luftfart? Måske er det totalt vildt livsfarligt at arbejde i disse industrier, hvor grænseværdier for radioaktivitet er 1000 gange større end i atomkraftindustrien, eller hvad? Det er vi vist nødt til at skrive en anden blog om en dag.
Copenhagen Atomics’ ideer kunne producere nok elektricitet, biofuel og rent vand til at løse hele verdens CO2 problem. Men det har ikke rigtig nogen interesse hos politikere og beslutningtagere. Hvorfor? Vi har forsøgt at komme i dialog med dem, men de synes ikke at have noget reelt ønske om at løse CO2 problemet eller få ny viden, som måske kan skubbe til deres verdensbillede. Så min konklusion er, at vi i virkeligheden ikke har et CO2 problem, det kan løses. Måske er det reelle problem de politikere og journalister vi har i vesten i dag, ikke rigtig ønsker gøre en indsats for at forstå; både de reelle udfordringer og muligheder som kan opnås med Thorium MSR, biofuel, vind og sol. Samt hvad det vil koste at løse disse udfordringer hver i sær.
