|
Nederlenderen Jan Willem Storm van Leeuwen har mer enn 30 års erfaring som konsulent innen kjemi og energisystemer. Han er overbevist om at atomkraft ikke kan være løsninga på framtidas energiproblem, og mener at det bør satses på solkraft, biomasse og vind. Vi trykker her hovedinnholdet i en artikkel som van Leuwen har publisert om atomkraft, oversatt fra engelsk til norsk av oljekrisa.no 29. april 2006. (Oppdatert/korrigert 5/5-06)
Atomkraft er ikke svaret En storstilt utbygging av atomkraft kan ikke løse verdens energi- og klimaproblemer i framtida. Kostnader, mangel på uran og teknologiske mangler, alt vel kjent av atomindustrien, står i veien for en kjernefysisk framtid. Det fins bedre og rimeligere alternativ, i første rekke energisparing, vindkraft og biomasse. Av Jan Willem Storm van Leeuwen I denne artikkelen vil jeg diskutere en del fakta, teknologiske drømmer og misoppfatninger, sett ut fra fysikkens synspunkt. I 2003 stod atomkraft for 15,9 prosent av verdens elektrisitetsproduksjon, som igjen står for 15,9 prosent av verdens totale energiproduksjon. Ut fra dette bidro atomkraft i 2004 til ca. 2,5 prosent av verdens totale energiproduksjon. Der er noe uklarhet rundt atomkraftas totale bidrag til verdens energiproduksjon. I BPs Statistical Review of World Energy 2005 blir elektrisitet generert av atom- og vannkraft omregnet til primærenergi-ekvivalenter (tonn oljeekvivalenter) ved å multiplisere elektrisiteten i kilowatt-timer med faktor 2,6. Denne faktoren er basert på en antatt virkningsgrad på 38 prosent. Atomkraftas andel av total energiproduksjon i verden blir ut fra en slik beregningsmåte 6 prosent. BPs publikasjon omfatter bare kommersielt registrert energi. Biomasse som utnyttes i utviklingsland (ved, torv, gjødsel) kan utgjøre så mye som 12-13 prosent av totalt energiforbruk. Omregning av atomkraft til oljeekvivalenter er villedende også på andre måter. Hjemme hos forbrukeren kan 1 joule elektrisitet bare omdannes til 1 joule varme eller 1 joule kraft til husholdningsmaskiner. Atomkraft produserer bare elektrisitet. I en verden av atomkraft ville all kraft som ble produsert være elektrisitet. Atomkraftverk blir ofte oppfattet som en slags ”svart boks”, en mystisk betongbygning som sender kraft ut på nettet, uten å bruke drivstoff som olje, gass eller kull. Teknisk sett er et atomkraftverk ikke noe selvstendig system, men del av en kjede av industrielle prosesser. Disse prosessene er stort sett usynlige, fordi de foregår andre steder og ofte til andre tider enn selve elektrisitetsproduksjonen. Noen av disse prosessene starter først tiår etter at kraftverket har produsert sin siste kilowatt-time. Atomkraftsystemet består av et kompleks av industrielle prosesser der atomreaktoren er den sentrale. Prosesskjeden kan deles inn i tre hoveddeler:
1. Omdanning av uranmalm
til reaktordrivsstoff Noen ganger tas bare første fase med i vurderingene, andre ganger inkluderes nr. 2. Fase 3 er sjelden eller aldri inkludert. Årsaken til det er enkel: Vi har praktisk talt ingen erfaringer med den. Men den vil komme, den er uunngåelig. Også fase 3 består av en rekke prosesser:
● Avvikling av reaktoren Alle disse prosessene vil krave kapital, utstyr, energi og kvalifisert personell. Mengden av materiell og energi som vil gå med kan beregnes, fordi volum, masse og strålingsfare av avfallet som skal behandles vil være kjent. Hvert atomkraftverk etterlater en energigjeld. Den kan være stor, og til og med veldig stor. Atomkrafttilhengerne tror så sterkt på framtidige tekniske løsninger på dagens problemer at det fører til systematisk undervurdering av disse problemene, og noen ganger blir de helt ignorert. Disse problemene er fortsatt ikke løst på en akseptabel måte, til tross for 60 års intens forskning. Studier foretatt av RAND Corporation (1979 og 1981) viser at kostnadene i teknologisk kompliserte prosesser og som tar i bruk ny teknologi alltid blir langt høyere enn beregnet, ofte med en faktor 2-5. Atomindustrien gir mange eksempler på dette, en faktor på 10 har ikke vært uvanlig. Siste del av atomkjeden omfatter nye teknologier. Ei rekke løsninger på papiret sirkulerer innen industrien og beroligende rapporter offentliggjøres som skal overbevise folk om at avfallsproblemet er løst. Sannheten er at dette ennå ikke er utført i praksis noe sted, og en kan undres over hvorvidt atomindustrien ønsker å fullføre fase 3 i det hele tatt. Så lenge hele kjeden ennå ikke er fullført noen steder i verden, er heller ikke kostnadene som samfunnet før eller seinere må betale klarlagt. Disse kostnadene vil komme, og de vil bli høyere enn antatt i dag – om vi da ikke vil kompromisse med våre barns og barnebarns helse og trygghet.
Konvertering Heller ikke denne prosessen består av en enkeltstående maskin. Det er et system sammensatt av opparbeidingsreaktor, reprosesseringsanlegg og drivstoffabrikk. Alle tre komponenter må fungere perfekt sammen før man vil kunne oppnå noen reduksjon i mengden langtidsstrålende atomer. Hvis en komponent svikter, står hele systemet. Selv om systemet skulle virke som forutsatt vil det ta mange hundre år (!) å kvitte seg med 99 prosent av de langtidsstrålende atomene. 1 prosent vil gjenstå og være like farlig. Konvertering er en teknologisk drøm, og det vil den forbli.
Forurensing En komplett livsyklusanalyse viser at atomkraft pr. kilowattime produserer fra 15 til 40 prosent av de CO2-mengder som oppstår i et gasskraftverk, når hele systemet tas med i beregningen og hvis uranet utvinnes fra rik malm. Benyttes malm med lavere konsentrasjon enn 1 prosent uran vil utslippet av CO2 øke raskt med graden av utmagring av malmen. Når malmen er nede i 100-200 gram uran pr. tonn vil utslippet av CO2 fra atomkraftverk overstige utslippet fra gasskraftverk. Mesteparten av verdens uran er av dette slaget, og til og med av enda langt dårligere kvalitet. Atomkraftkjeden produserer også andre drivhusgasser med potensielt langt farligere konsekvenser en karbondioksid, som klor- og fluorhydrokarboner. Det blir benyttet store mengder fluorin og klorin og forbindelser av disse i konverteringen fra uran til drivstoff. Ingen kjemisk fabrikk er hundre prosent utslippsfri, slik at betydelige mengder organisk fluorin- og klorinforbindelser kan bli frigjort til atmosfæren. Det er svært vanskelig å få kvantifisert disse utslippene av andre drivhusgasser fra åpen litteratur, men det synes klart at det totale utslipp av CO2-ekvivalenter må være langt høyere enn de 15-40 prosent CO2 som er nevnt ovenfor.
Energiforbruk Energiforbruket i utvinninga avhenger av hvor rik malmen er. Jo fattigere malm, desto høyere energiforbruk. Dessuten er det av kjemiske årsaker ikke mulig å utvinne en like stor andel av uranet i fattig malm. Det vil si: I rik malm kan 99 prosent av uranet utvinnes, i fattig malm kan en få ut kanskje bare 50 prosent. Disse to faktorene - økt spesifikt energiforbruk samt lavere utvinningsgrad i fattigere malm - skaper en grense der uranmalm ikke lenger er å anse som en netto energikilde. I dag er denne grensa rundt 200 gram uran pr. tonn malm. Teknisk sett er det mulig å utvinne uran fra magrere malm, men energiforbruket i utvinningsprosessen vil da overstige den elektriske energien uranet gir i en atomkraftreaktor. Energiforbruket under utvinninga øker eksponentielt ved fallende konsentrasjon. Dette gjelder for enhver utvinningsprosess. Moderne teknologi vil kanskje kunne senke terskelen for uranets vedkommende fra dagens 200 til 150 gram uran pr. tonn malm, men det vil ikke øke tilfanget av drivverdig malm vesentlig.
Hvor mye uran fins?
Uran fra granitt Hvis vi anslår utvinningsgraden til 50 prosent, urealistisk høyt for så mager malm, trengs det i virkeligheten 80 millioner tonn malm. Dette tilsvarer en klippe som er 100 meter høy, hundre meter brei og 3 kilometer lang. Å utvinne uran fra denne vil kreve 30 ganger så mye energi som det samme uranet vil gi i et atomkraftverk. Til sammenligning: Et kullkraftverk på 1 GW forbruker 2 millioner tonn steinkull eller 10 millioner tonn brunkull (lignitt) hvert år.
Uran fra sjøvann For å utvinne et årsforbruk på 162 tonn uran for en vanlig reaktor, må 162 milliarder tonn sjøvann behandles, ved en utvinningsgrad på 30 prosent. Det tilsvarer 5 140 kubikkmeter pr. sekund året igjennom, eller 2-3 ganger Rhinens vannløp. Dimensjonene på en slik fabrikk må måles i kilometer. Basert på svært optimistiske teoretiske studier vil energiforbruket være 2-4 ganger så høyt som det uranet vil gi i et atomkraftverk. La oss si at tusen nye atomkraftverk med en samlet kapasitet på ca. 1500 GW blir bygget i løpet av de kommende tiår, noe som er foreslått i en studie fra Massaschusetts Institute of Technology (MIT, 2003). Denne parken vil kunne levere omtrent 10 prosent av verdens energiforbruk i dag. Sammen med eksisterende anlegg vil dette kreve ca. 280 000 tonn uran årlig. De kjente uranreservene vil med et slikt forbruk være uttømt i løpet av 10-12 år. Ikke noe problem, sier MIT - markedsmekanismen vil gjøre jobben. Når uran blir dyrere, blir magrere malm drivverdig, og den vil vare i hundrevis av år. Dette er et bedrag når vi ser det fra en energisynsvinkel, og som vi har vist ovenfor. De store mengder malm som MIT viser til, har et uraninnhold som ligger langt under energiterskelen. De vil aldri kunne bli en netto energikilde, samme hvilken utvinningsmetode som benyttes. Selv om det skulle bli oppdaget store mengder nye, rike urankilder som dobler verdens kjente reserver, noe som geologisk sett er lite sannsynlig, vil det samlede uranforråd bare kunne vare i 20-25 år med den renessansen for atomkraft som MIT foreslår.
Breeder-reaktorer Breeder er ikke bare en reaktortype, også dette er et system, en syklus bestående av tre komponenter:
1. Selve breeder-reaktoren Alle tre komponenter må samvirke knirkefritt og være nøyaktig avstemt i forhold til hverandre for at systemet skal fungere. Breeder-syklusen har likhetstrekk med konverterings-syklusen som er diskutert innledningsvis. 50 års intens forskning i sju land, basert på investeringer i størrelsesordenen titalls, om ikke hundretalls, milliarder dollar har ennå ikke greid å bevise at breeder-syklusen fungerer. Ingen av de tre nevnte komponentene har noensinne virket etter forutsetningene hver for seg, for ikke å snakke om alle tre sammen i et nøyaktig samstemt system. Dette samme er tilfellet for thorium-syklusen, som er enda vanskeligere å utvikle. For tida er det bare tre opererbare prototyper på breeder-reaktorer i verden: Rhapsodie i Frankrike, Monju i Japan og Belojarsk-3 i Russland. Det er tvilsomt om reaktorene i Frankrike og Japan noensinne vil bli startet opp igjen. Reaktoren i Russland er ikke egentlig en breeder. Den opererer med avbrudd, og en rekke alvorlige hendelser er rapportert.
Termonukleær fusjon Prinsippet med kontrollert fusjon (i motsetning til eksplosjonen i hydrogenbomber) er demonstrert, men det fins ingen reaktor som produserer mer energi enn den forbruker. Forskning på området har foregått i 50 år, i USA, EU, Japan og Russland. Titalls milliarder dollar er investert. En tysk studie fra 2002 konkluderer med at den første reaktoren som produserer netto energi kan bli bygget rundet år 2050. Det heter i denne studien: - Grunnleggende vitenskapelige og tekniske utfordringer gjenstår. Forskning og utvikling vil ta flere tiår og kreve storstilt finansiering. I løpet av over 50 års forskning på fusjonsenergi er vanskene med å utvikle et fusjonskraftverk gjentatt blitt undervurdert, slik at horisonten for implementering stadig er blitt skjøvet videre inn i framtida og i realiteten blitt et ”bevegelig mål”.
|