For noen år siden ble Norge grepet av en aldri så liten thoriumfeber. Det var ekstremt mye mer energi i form av thorium i Fensfeltet i Telemark enn i all olje og gass i Nordsjøen.
Hadde naturen nok en gang velsignet oss med en gigantisk energiressurs? Nylig fikk vi nok en liten påminner om kraftpotensialet i TV2s serien «Okkupert» der vi hadde etablert et svært thorium-kraftverk.
Det var science fiction, men det er ikke science fiction det som skjer ved IFEs forsøksreaktor i Halden. Der tester selskapet Thor Energy AS thorium som brennstoff, og det har de gjort siden 2013.
Går det som selskapet ønsker kan de første kjernekraftverkene lastes med thorium-brennstoff allerede i løpet av 2018. Kvalifiseringen av drivstoffblandingene de har utviklet, og som de tester i Halden, går etter planen.
– Litt spøkefullt kan vi karakterisere dette som et kjedelig eksperiment. Det går helt som forutsatt og uten avvik fra de teoretiske beregningene, sier daglig leder i Thor Energy AS, Øystein Asphjell.
Bedre for alle
Går det som selskapet ønsker vil de kvalifisere thorium som brensel i kjernekraftverk slik at det kan brukes i tillegg til uran, eller til og med erstatte uran.
Resultatet kan bli billigere brensel som etterlater seg mye mindre farlig avfall og som til og med kan brukes til å bli kvitt det problematiske overskuddet av plutonium.
Det kan bli en «win-win-win» for kjernekraftindustrien.
Tester thoriumblandinger
– Vi lastet inn og startet opp den første testriggen i april 2013. Den besto av seks 60 centimeter lange brenselstaver med ulike brenselblandinger. Her tester vi to ulike brenselblandinger. Den ene er en blanding av 90 prosent uranoksid og 10 prosent thoriumoksid, den andre består av 90 prosent thoriumoksid og 10 prosent plutoniumoksid. Dette er det vi kaller thorium-MOX, som er blandinger med «thorium mixed oxide», sier Asphjell.
I desember i fjor ble en ny test satt i gang. Den består av 12 stykker 40 centimeter lange brenselstaver med ulike brenselblandinger.
Den nye testrunden skal prøve ut de ulike blandingene og verifisere resultatene fra den første testen som er ferdig neste år.
Samtidig er samarbeidet rundt thoriumforsøkene utvidet og et koreansk selskap kommet til.
Tryggere
En av sikkerhetsutfordringene i tradisjonelle kjernekraftverk er brenselstemperaturer. En brenselstav er et zirkonium-metall rør med en diameter på cirka ni millimeter.
Inne i den er brennstoffet i form av sintret uranoksid-pellets, cirka 400 stykker i hver stav.
Brenselstavene er omsluttet av 200 grader varmt vann under høyt trykk. I senter av brenselstaven kommer temperaturen opp i rundt 1100 grader og det er en ekstrem termo-mekanisk belastning på brenslet når temperaturen endrer seg rundt 850 grader over rundt 4 mm.
Høyere varmeledningsevne er bare en av grunnene til at thorium er et tryggere brensel enn anriket uran. Det oppstår også avgassing av fisjonsgasser når brenselet brukes opp, og trykket i hver brenselsstav øker.
Med thorium blir trykkoppbyggingen mindre. Kanskje den viktigste grunnen til å gå over til thorium er mengden av radioaktivt avfall som må håndteres.
Med en brenselsyklus utelukkende basert på thorium, blir det vesentlig mindre og halveringstiden på avfallet kan regnes i hundrer av år og ikke i hundretusener av år.
I den nye testen som er lastet inn skal det også prøves ut en ny type koreanske brenselstaver. Selv om koreanerne er interessert i thorium inneholder disse stavene ikke thorium.
De har en innblanding av krommetall i uranoksidet for å se om det kan øke varmeledningen fra brennstoffmiksen.
– Vi har utviklet en egen blande- og sintreprosess for thoriumblandingene vi tester ut. Teknologien for fremstilling og anvendelse av thorium-baserte brensler til eksisterende kjernekraftverk er vårt hovedprodukt, sier Asphjell.
Konsortium
Thor Energy har ikke til hensikt å bli en produsent av thoriumbrenselstaver. De er et såkalt IP-selskap som utvikler teknologi og selger lisenser til andre.
Westinghouse er en stor produsent av brenselstaver, og de er med i konsortiet Thor Energy har etablert. Finske Fortum er også med, men de er på brukersiden. I tillegg er flere forskningsinstitutter med i konsortiet.
Medlemmene i konsortiet finansierer forsøkene sammen med BIA-programmet hos Norges Forskningsråd, som vil beløpe seg til 95 millioner kroner over fem år.
Testingen
De ulike blandingene testes i Haldenreaktoren for strømutbytte og materialegenskaper.
– Nå skal vi også se på hvordan varmeledningsevnen og løseligheten i vann har endret seg over testperioden. Så langt vi kan bedømme er begge vesentlig bedre enn det man oppnår med konvensjonelle uranstaver, sier Asphjell.
Varer i fem år
I et kjernekraftverk basert på uran har stavene en varighet på fem år. De avgir mest energi i starten og hver sommer blir en femtedel av stavene byttet ut og de andre flyttet rundt i reaktoren.
Eventuelle thoriumstaver vil kunne følge den samme syklusen.
Det er rundt 440 kjernekraftverk i verden i dag. Selv om noen skal legges ned, bygges det mange nye. Bare i Kina er det 40 nye kjernekraftverk planlagt og under bygging.
– I dag er hele kjernekraftindustrien basert på uran, men samtidig er mange land bekymret for at de må importere brenselstavene. De vil svært gjerne ha alternativer, og det gjør thorium ekstra interessant. Så langt er vi de eneste som kvalifiserer thorium som brensel, og det gir oss et stort forsprang på eventuelle konkurrenter. Vi tror mange vil bruke thorium når vi er klar og det skal ikke så mange kraftverk til før dette er økonomisk svært interessant, sier Asphjell.
