Udviklingen inden for nye og kompakte reaktorformer er i fuld gang flere steder, og i Danmark er Copenhagen Atomics en af  verdens førende aktører inden for udviklingen af thorium-baserede kompakte atomkraftværker. Deres innovative tilgang inkluderer design og konstruktion af små, modulære reaktorer, som kan masseproduceres og dermed reducere omkostningerne og implementeringstiden markant. Et vigtigt aspekt af deres teknologi er brugen af flydende salt som kølemiddel og brændstofmedium, hvilket forbedrer sikkerheden og effektiviteten.

I udgangspunktet udvikles reaktorer på 100 MW. For at sætte 100 MW i perspektiv leverer en 280 meter høj kæmpevindmølle ca. 15 MW og kan forsyne 20.000 husstande med strøm. Copenhagen Atomics thoriumværk – der fylder som en 40 fods industricontainer – kan dermed levere den samme strøm som 6,5 kæmpevindmøller og levere strøm til 130.000 husstande! Det er vigtigt at bemærke, at en reaktor også leverer strøm når vinden ikke blæser og det er mørkt…

I år vil Copenhagen Atomics i samarbejde med partnere i Schweiz starte et forsøgsanlæg, der vil fungere som en testplatform for deres avancerede reaktordesign. Grunden til at det ikke bliver i Kastrup, hvor organisationen holder til er, at det ikke er tilladt at spalte et atom i Danmark. Forsøgsanlægget i Schweiz vil også levere værdifulde data om reaktorens ydeevne og sikkerhedsprofil, hvilket vil være afgørende for fremtidige regulatoriske godkendelser.

Teorien bag Thorium-reaktorer

Thorium-baserede reaktorer – som dem udviklet af Copenhagen Atomics – kan spille en nøglerolle i overgangen til en mere bæredygtig energiforsyning. Her er nogle af de væsentlige grunde:

Thorium-reaktorer bruger thorium-232 som brændstof i stedet for det mere almindelige uran-235 eller plutonium-239. Når thorium-232 absorberer en neutron, omdannes det til thorium-233, som hurtigt henfalder til protactinium-233 og derefter til uran-233. Uran-233 er fissilt, hvilket betyder, at det kan opretholde en kædereaktion og dermed generere energi.

Der er flere teoretiske fordele ved thorium-reaktorer:

• Råstofrigdom: Thorium er mere rigeligt i jordskorpen end uran, hvilket gør det til en mere bæredygtig kilde.
• Sikkerhed: Thorium-reaktorer er designet til at være sikre, idet de typisk opererer ved lavere tryk og temperaturer. Desuden har de en negativ temperaturkoefficient, hvilket betyder, at reaktionen aftager ved overophedning.
• Affald: De producerer betydeligt mindre langlivet radioaktivt affald sammenlignet med traditionelle uran-baserede reaktorer.

Reduktion af CO2-udledning

Atomkraft er en emissionsfri energikilde, hvilket gør den til en væsentlig spiller i kampen mod klimaændringer. Traditionelle energikilder som kul, olie og naturgas frigiver store mængder CO2 og andre drivhusgasser ved forbrænding, hvilket bidrager til global opvarmning. Thorium-reaktorer udleder ingen CO2 under drift, og deres brug kan dermed markant reducere den samlede CO2-udledning fra energiproduktionen.

Derudover har thorium-reaktorer potentialet til at reducere den samlede mængde radioaktivt affald, da de producerer mindre og kortlivet affald sammenlignet med uran- og plutonium-baserede reaktorer. Dette gør dem til en miljøvenligere løsning på både kort og lang sigt.

Stabil energiforsyning

Vedvarende energikilder som sol og vind er afhængige af vejret og tidspunktet på dagen, hvilket kan føre til svingninger i energiproduktionen. Disse svingninger kan skabe udfordringer for elnettet, der kræver en stabil og konstant energiforsyning for at fungere optimalt. Thorium-baserede reaktorer kan levere en pålidelig og konstant energiproduktion, uafhængig af eksterne faktorer som vejret. Dette gør dem til et ideelt supplement til andre vedvarende energikilder, idet de kan bidrage til at stabilisere elnettet og sikre en kontinuerlig energiforsyning. Desuden kan thorium-reaktorer let skaleres op eller ned i takt med efterspørgslen, hvilket gør dem fleksible i energiforsyningsstrategier.

Økonomisk levedygtighed

Traditionelle atomkraftværker er ofte forbundet med høje anlægsomkostninger og lange byggetider, hvilket kan være en barriere for deres udbredelse. Thorium-baserede reaktorer  har potentialet til at ændre dette billede.

De modulære reaktordesigns kan masseproduceres i fabrikker, hvilket reducerer byggetiden og anlægsomkostningerne betydeligt. Denne tilgang muliggør hurtigere implementering og skalerbarhed, hvilket gør det økonomisk muligt for flere lande og virksomheder at investere i atomkraft. Desuden kan thorium-reaktorer drage fordel af en eksisterende infrastruktur og være lettere at integrere i nuværende energinet.

På længere sigt kan den øgede brug af thorium-reaktorer også føre til økonomiske fordele gennem jobskabelse inden for højteknologisk produktion, vedligeholdelse og forskning. Den øgede sikkerhed og reducerede affaldsproduktion kan desuden medføre lavere omkostninger til affaldshåndtering og sikkerhedsforanstaltninger.

2024 markerer Copenhagen Atomics en vigtig milepæl med opstarten af forsøgsanlægget i Schweiz. Dette anlæg er designet til at fungere som en testplatform for deres avancerede reaktordesign og skal demonstrere de praktiske anvendelser af deres teknologi. Forsøgsanlægget vil levere uvurderlige data om reaktorens ydeevne, sikkerhedsprofil og miljømæssige påvirkninger.

Konventionelle Atomkraftværker kontra Thorium-baserede Værker

Atomkraft har spillet en betydelig rolle i verdens energiforsyning i årtier. Traditionelle atomkraftværker har dog mødt stigende modstand på grund af bekymringer omkring sikkerhed, affaldshåndtering og økonomiske omkostninger. Thorium-baserede værker, som dem udviklet af Copenhagen Atomics, repræsenterer en lovende alternativ løsning. Her følger en sammenligning af de to teknologier.

Brændstof og Råstoffer

Konventionelle Atomkraftværker:

• Bruger typisk uran-235 eller plutonium-239 som brændstof.
• Uran er mindre udbredt i naturen og kræver omfattende minedrift og berigelsesprocesser.
• Plutoniumproduktion indebærer komplekse og ofte farlige processer.

Thorium-baserede Værker:

• Bruger thorium-232, som er tre til fire gange mere udbredt i jordskorpen end uran.
• Thorium kræver ikke berigelse og kan anvendes i sin naturlige form efter en simpel kemisk behandling.
• Mindre miljøpåvirkning og lavere udvindingsomkostninger.

Sikkerhed

Konventionelle Atomkraftværker:

• Opererer ved højt tryk og høje temperaturer, hvilket kan føre til risiko for dampeksplosioner og nedsmeltning af reaktorkernen.
• Kræver omfattende sikkerhedssystemer og redundans for at forhindre ulykker som Tjernobyl og Fukushima.
• Producerer store mængder langlivet, højaktivt affald, som kræver kompleks og langvarig opbevaring.

Thorium-baserede Værker:

• Opererer ved lavere tryk og har en negativ temperaturkoefficient, hvilket betyder, at reaktionen automatisk bremses ved overophedning.
• Brug af flydende salt som kølemiddel eliminerer risikoen for dampeksplosioner.
• Thorium-reaktorer producerer mindre og kortlivet radioaktivt affald, hvilket gør affaldshåndteringen enklere og sikrere.

Affaldshåndtering

Konventionelle Atomkraftværker:

• Producerer affald med en halveringstid på tusinder af år, hvilket kræver sikre opbevaringsløsninger over ekstremt lange tidsperioder.
• Håndtering og opbevaring af brugt brændsel er komplekst og dyrt.

Thorium-baserede Værker:

• Producerer mindre mængder affald, og det affald, der produceres, har typisk en meget kortere halveringstid.
• Affaldet fra thorium-reaktorer er mindre radioaktivt og kan ofte genbruges i andre industrielle processer.
• Lavere omkostninger og kompleksitet i affaldshåndteringen.

Økonomiske Overvejelser

Konventionelle Atomkraftværker:

• Høje anlægsomkostninger og lang byggetid gør økonomien usikker.
• Store krav til sikkerhedssystemer og affaldshåndtering øger driftsomkostningerne.
• Markedet for traditionel atomkraft er påvirket af negative offentlig opfattelse og stramme regulatoriske krav.

Thorium-baserede Værker:

• Modulære design og masseproduktion af reaktorer reducerer anlægsomkostninger og byggetid markant.
• Mindre behov for omfattende sikkerhedssystemer og enklere affaldshåndtering reducerer driftsomkostningerne.
• Potentielt lavere energipris pr. kWh gør thorium-reaktorer økonomisk attraktive.

Miljøpåvirkning

Konventionelle Atomkraftværker:

• Risiko for alvorlige miljøkatastrofer ved ulykker.
• Langlevende radioaktivt affald udgør en vedvarende trussel mod miljøet.
• Uranminedrift og brændselsberigelse har en betydelig miljøpåvirkning.

Thorium-baserede Værker:

• Lavere risiko for alvorlige ulykker og miljøkatastrofer.
• Producerer mindre og kortlevende radioaktivt affald, som er lettere at håndtere og opbevare.
• Mindre miljøpåvirkning fra minedrift og brændselsforberedelse.

Sammenlignet med konventionelle atomkraftværker tilbyder thorium-baserede værker en række fordele, herunder øget sikkerhed, reduceret affald, lavere omkostninger og mindre miljøpåvirkning.