[vc_row][vc_column][vc_column_text]

Private initiativer sikrer kerneforskning i Danmark

Privat minireaktor gør det muligt for forskerne på DTU at lave flere eksperimenter i bestræbelserne på at skabe fremtidens fusionsreaktor.
Af Kaj Mieritz, kaj@indblik.net
Se video interviews med grundlægger af Copenhagen Atomics Thomas Jam Pedersen.
Der er nu tre forskningsmiljøer i Danmark, som arbejder på at udvikle fremtidens CO2-frie kernekraft. To er helt baseret på privat initiativ, og det tredje har fået et vigtigt privat tilskud.
To miljøer, centreret omkring startup-virksomhederne Seaborg Technologies og Copenhagen Atomics, arbejder på at udvikle en såkaldt smeltet-salt-reaktor, som spalter atomer fra stoffet thorium, mens det tredje miljø findes på DTU, hvor man nu kan fremme sin plasmaforskning, fordi man har fået stillet en minireaktor, en såkaldt Tokamak, til rådighed af et privat britisk selskab. Plasma-forskningen på DTU er en del af et stort internationalt samarbejde om at udvikle en fusionsenergi-reaktor.
Forskerholdet på DTU har hidtil bygget sin forskning på at samarbejde med forskere i Tyskland og England og anvende de offentlige forskningsinstallationerne der. Det samarbejde vil naturligvis fortsætte, men den minireaktor, man nu har til rådighed, udvider DTU-forskernes muligheder for at lave eksperimenter og udvikle nye måleteknikker.
Kernekraft har fået ny status
Sagen er, at kernekraft er blevet noget helt andet end tidligere.
”Vi er på en meget spændende rejse fra, at atomkraft var noget, kun meget rige stater kunne lave, altså de største lande i verden, til at kernekraft i dag er noget, en startup-virksomhed kan lave. Det er jo en omvæltning,” siger grundlægger af Copenhagen Atomics Thomas Jam Pedersen.
”Og grunden til at det kan lade sig gøre, er, at vi arbejder med at etablere en smeltet-salt-reaktor, som er en meget mindre reaktor-type end den, vi kender fra et gammeldags atomkraftværk,”[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row][vc_row][vc_column][vc_single_image image=”3016″ img_size=”750×470″ add_caption=”yes”][/vc_column][/vc_row][vc_row][vc_column][vc_empty_space height=”23px”][/vc_column][/vc_row][vc_row][vc_column][vc_column_text]Forskellig tilgang
Det er to meget forskellige problemer, forskerholdene har sat sig for at løse. Teknologien bag en smeltet-salt-reaktor er kendt fra 1960’erne, så derfor går bestræbelserne ud på at bygge et kernekraftværk, som har så ringe en størrelse, at det kan rummes i en 20- eller 40 fods-container og kan levere energi, der er så billig, at den kan konkurrere med fossile brændstoffer, samtidig med at værket bliver så sikkert, at det kan sammenlignes med al anden energiproduktion.
Plasmaforskningen er en del af de internationale bestræbelser på at få fusionsenergi til at virke i en fysisk reaktor. Kernefusion er den proces, der finder sted i solen, og den går enkelt fortalt ud på at få brint-atomer til af fusionere. Det kan man, når de opvarmes til 100-150 millioner grader, men sådanne varmegrader får alle materialer til at smelte. Så derfor arbejder forskerne med at indkapsle brintatom-fusionen i en stærkt magnetfelt.
Hvis det lykkes – nogle forskere siger NÅR – vil vi have løst fremtidens energiproblem. For de brintatomer, der skal spaltes, findes i vand – og restproduktet fra spaltningen er også vand. Og vand er der som bekendt rigeligt af på kloden.
De to startup-virksomheder, Seaborg Technologies og Copenhagen Atomics, har valgt hver sin indgangsvinkel i forskningen og udviklingen.
Den praktiske løsning
Copenhagen Atomics har valgt den praktiske, innovative tilgang. Virksomheden har indledt et tæt samarbejde med Alfa Laval i Søborg. Alfa Laval er verdens førende inden for en række teknologier som bl.a. kan bruges i saltreaktorer, og her udvikler Copenhagen Atomics andre delkomponenter til smeltet-salt-reaktoren. Det handler bl.a. om pumper, ventiler, reaktor komponenter, måleudstyr, styresystemer og rene salte.
”Det er lykkedes for os at udvikle en pumpe, som er helt unik, i den forstand at der hverken kan slippe væsker eller gas ud fra den. Den tester vi igen og igen, så vi til sidst er sikre på, at den kan holde i 10 år uden service. Alt tyder på, at vi her har et delprodukt til smeltet-salt-reaktoren, som ingen andre af de ca. 20 virksomheder, som arbejder i dette område, har udviklet,” siger Thomas Jam Pedersen.
På Copenhagen Atomics hjemmeside udbyder man seks forskellige produkter, som alle indgår i en smeltet-salt-reaktor, eller som kan bruges til de test, som er nødvendige i udviklingen af reaktoren. Blandt produkterne er et såkaldt salt-loop – et rørsystem, hvorigennem man kan lede smeltet salt og teste delkomponenter. Det kan være en pumpe, en varmeveksler, nogle ventiler, en tank og så noget måleudstyr, som viser, hvordan de enkelte komponenter klarer den stadige kontakt med 700 grader varmt smeltet salt.[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row][vc_row][vc_column][vc_single_image image=”3018″ img_size=”750×470″ add_caption=”yes”][/vc_column][/vc_row][vc_row][vc_column][vc_empty_space height=”23px”][/vc_column][/vc_row][vc_row][vc_column][vc_column_text]Strategien
Produkterne er udtryk for den strategi, Copenhagen Atomics følger: ”For det første får vi en omsætning og indtægter, når vi sælger dem”, siger Thomas Jam Pedersen.
”På den måde får vi også valideret, om det, vi har bygget, også virker for andre, når de tester det. For det andet får vi samarbejdspartnere, som ikke selv har laboratoriefaciliteter, som kan foretage deres forsøg hos os. Og for det tredje leverer vi indimellem en pumpe eller en anden komponent til en samarbejdspartner til brug for et fælles projekt. Vi samarbejder med andre grupper, som også udvikler smeltet-salt-reaktorer.”
Simuleringsværktøj
I modsætning til Copenhagen Atomics har Seaborg Technologies fået offentlige midler til sin virksomhed. Dels fra Innovationsfonden, dels fra Energy Innovation Cluster og CLEAN i Danmark og dels fra EU. I 2017 vandt Seaborg en kontrakt fra EU på at udvikle et state-of-the-art simuleringsværktøj til smeltet-salt-reaktorer, som både skal kunne bruges af virksomheder og tilsynsmyndigheder.
”Selv om vi har sikret en del offentlige midler, kommer 90% af de midler, vi har modtaget til dato, fra private investorer. Vi er jo en virksomhed og ikke et forskningsprojekt,” forklarer Andreas Vigand Pedersen, som er co-founder og chief physicist i Seaborg.[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row][vc_row][vc_column][vc_single_image image=”3034″ img_size=”750×470″ add_caption=”yes”][/vc_column][/vc_row][vc_row][vc_column][vc_empty_space height=”23px”][/vc_column][/vc_row][vc_row][vc_column][vc_column_text]Seaborg er vokset til i dag 28 ansatte, plus en række løst tilknyttede interns, studerende (fra BA til ph.d.) og eksterne partnere samt underleverandører. Holdet af internationale eksperter kommer fra fem kontinenter og inkluderer 12 med ph.d.-grad. Dermed er Seaborg den største startup af sin type uden for USA.
Til sammenligning er der syv fuldtidsstillinger på Copenhagen Atomics – i den forstand at adskillige medarbejdere arbejder deltid, samt at en del studenter er beskæftiget i virksomheden. Antallet af involverede mennesker er en del højere end de syv.
Korrosionskontrol
”I Seaborg er et af de helt store fokusområder flydende salt kemi og korrosionskontrol. Smeltede salte er generelt meget korrosive, selv over for diverse superlegeringer. Dette udgør en stor teknisk udfordring. Det er vigtigt at huske, at flydende saltreaktorer har været bygget og opereret før, bl.a. i USA tilbage i 60’erne. Derudover bruges smeltet salt også i andre industrier, dog af mindre korrosiv art. Komponenter som pumper og ventiler er derfor i høj grad off-the-shelf produkter, dog kun hvis man har korrosionen under kontrol, specielt når reaktoren skal opereres kommercielt over adskillige årtier,” fortæller Andreas Vigand Pedersen.
Seaborgs eksperimenter forgår delvist på DTU og delvist på eget laboratorium i København, og Seaborg Technologies har udviklet en ny moderator-teknologi. En moderator bruges i fissionsprocessen til at sløve neutroner ned, hvilet gør dem mere velegnede til fission.
“Vi bruger i vores design en patenteret flydende salt-moderator. Typisk anvendes grafit som moderator i moderne smeltet salt-reaktorers designs. Grafit har desværre en lang række problemer, bl.a. opfører det sig meget uforudsigeligt under den høje neutronbestråling, som ses i en atomreaktor. Dette var grunden til at smeltet salt-reaktor-programmet blev lukket ned af USA tilbage i 60’erne,” siger Andreas Vigand Pedersen.
Seaborgs vej uden om dette problem er at bruge en anden moderatortype. Ud over at være bestrålingsresistent giver fysikken i moderatoren en anden stor fordel, nemlig at reaktoren kan gøres mere kompakt.
“Vi kan bygge en reaktor, der er tæt på en faktor ti mindre end konkurrerende designs. Dette gør, at vores reaktor i højere grad kan gøres modulær og dermed passe ind i en langt mere fleksibel supply chain. Dette ser vi som en af vores helt store fordele.”
Seaborgs ide er basalt set at gøre den danske vindmølleindustri kunsten efter ved at bygge enheder centralt og derefter shippe dem ud i verden til, hvor der er behov for dem,” slutter Andreas Vigand Pedersen.[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row][vc_row][vc_column][vc_single_image image=”3021″ img_size=”750×470″ add_caption=”yes”][/vc_column][/vc_row][vc_row][vc_column][vc_empty_space height=”23px”][/vc_column][/vc_row][vc_row][vc_column][vc_column_text]Plasma-forskning
Selvom Folketinget i 1985 besluttede, at atomkraft ikke længere skal indgå i den danske energiplanlægning, så forskes der i plasmafysik på Danmarks Tekniske Universitet (DTU). Plasmafysikken er grundlaget for at skabe fusionsenergi.
Seniorforsker Stefan Kragh Nielsen, Institut for Fysik på DTU, forklarer i en podcast på Carlsberg-fondens hjemmeside, hvordan en forskergruppe på DTU har fået stillet en lille såkaldt Tokamak-reaktor til rådighed af det private firma Tokamak Energy i England. Gruppen har udviklet en målemetode, hvor man sender mikrobølger ind i plasmaen og derved kan se, hvad der sker med alfa-partiklerne. Derved kan man bidrage til den omfattende internationale forskning og udvikling, der finder sted for at skabe den ultimative energikilde, fusionsreaktoren. Forsøgene har været i gang siden 1970’erne, og dengang var det håbet, at teknikken kunne anvendes i 2025. Vi ved nu, at det ikke sker.
”Men jeg tror, at vi har bygget en fusionsreaktor i 2050,” siger Stefan Kragh Nielsen.
”EU har lavet et såkaldt roadmap, hvor det internationale fusionseksperiment, ITER, skal resultere i, at man bygger en demonstrationsreaktor engang i løbet af 2040’erne. Det kræver naturligvis, at EU bibeholder sin funding til projektet. Det er muligt, at private firmaer kan fremskynde denne proces.”[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row][vc_row][vc_column width=”1/3″][qk_post id=”2955″][/vc_column][vc_column width=”1/3″][qk_post id=”2463″][/vc_column][vc_column width=”1/3″][qk_post id=”2044″][/vc_column][/vc_row]