I mars 2011 ble det nordøstlige Japan rammet av det kraftigste jordskjelvet som noen gang er registrert i landet. Det hadde en styrke på hele 9,0 på Richters skala, og utløste en tsunami som ødela atomkraftverket i Fukushima.
Som en konsekvens av dette bestemte Tyskland med forbundskansler Angela Merkel i spissen seg for å avvikle atomkraften i landet innen 2022. Det var en dramatisk beslutning, ettersom atomkraft i 2011 sto for 25% av landets elproduksjon.
Tyskland har fremdeles tre kjernekraftverk i drift. De produserer drøye 10% av landets elektrisitet. Kull, gass og andre fossile energikilder står for 45%, mens strøm basert på vind, sol og søppelforbrenning utgjør de siste 45%.
Iflg. en spørreundersøkelse utført av Der Spiegel i august i år mener imidlertid nå 75% av tyskerne at man bør fortsette driften av disse tre siste kjernekraftverkene, og nærmere halvparten mener man bør bygge flere kjernekraftverk. Jfr. kilde 1). Politikerne henger etter, men forbundskansler Olaf Scholz uttalte i august at det “synes fornuftig” å forlenge levetiden til kraftverkene.
Man kunne tro at det er problemene med gass-importen fra Russland som følge av Ukraina-krigen, som er årsaken til at et flertall av tyskerne nå ønsker mer kjernekraft. Men iflg. Der Spiegel har Ukraina-krigen bare akselerert en meningstrend som har utviklet seg over tid i takt med den stadig økende kunnskap om at
I det nedenstående skal vi se nærmere på atomkraftens rolle i planene for å nå 2- og 1,5-gradersmålene til FN, sikkerheten mot uhell, kompleksiteten og kostnadene ved kjernekraft, thorium og “Norges forspilte sjanse” og endelig: fusjonsenergi – “den uangripelige kjernekraften”.
En forutsetning for å nå klimamålene
Det er svært krevende å nå FNs mål fra Parisavtalen om maks. 2 graders temperaturøkning innen år 2100 sammenlignet med “før-industrielt nivå”.
Og enda mer krevende blir det å holde seg innenfor de maks 1,5 gradene som FNs 26. klimatoppmøte COP26 i Glasgow i november med 122 statsledere og hele 22.274 offisielle delegater fra 197 land ble enige om at det må satses på for å unngå ytterst alvorlige følger av global oppvarming.
Ettersom de “store forurenserne” Kina og India på møtet viste en helt annen vilje enn tidligere til å redusere klimagassutslippene sine, mener nå det internasjonale energibyrået IEA at i alle fall en maks temperaturøkning på 1,8 grader innen år 2100 er innen rekkevidde. Om da nasjonene følger opp de fagre løftene fra Glasgow.
Både FNs klimapanel IPCC, IEA og mange andre som har analysert situasjonen, mener nå i enda sterkere grad enn før at storsatsing på kjernekraft er en forutsetning for å nå målene.
Iflg. to av de fire utviklingsscenarioene til IPCC må elproduksjonen fra kjernekraft dobles innen 2030 og tredobles innen 2050. IEA, International Energy Agency, ligger noe lavere. I kilde 4) skriver de at deres “Net Zero Emission by 2050 Scenario” tilsvarer IPCCs scenario for å begrense temperaturøkningen til 1,5 grader i år 2100, inkludert dobling av elproduksjonen fra kjernekraft innen år 2050. Jfr. tabell 1.
Det er ikke helt enkelt å oppnå dette. Riktignok skrev NTNU-professor Jan Emblemsvåg i Aftenposten 10. august, at “Kjernekraft er hverken dyrt eller vanskelig.” Men skal man tro IEA, er det i alle fall dyrt. Tabell 2 antyder noe om kostnadene for forskjellige strømkilder. Som man ser, er kjernekraft dyrest. Tid tar det også. I USA og Europa regner man minst ti år fra tillatelse er gitt til driften er i gang. I Korea og Kina regner de fem år.
Men det kan bli både raskere og billigere enn forutsatt av IEA. De har nemlig i sine beregninger stort sett basert seg på kjernekraftverk som bygger på “gammel” teknologi. Dessuten har de gått ut fra levetid og avskrivningstid på investeringene for kjernekraftverk på 50 år. (Vannkraftverk opererer med 50–80 års levetid.)
For å ta det siste først. Det internasjonale atomenergibyrået IAEA har i en 110 siders rapport sett på mulighetene for å forlenge levetiden. Jfr. kilde 6). Økes levetiden for eksisterende anlegg fra 50 til 80 år, kan mange av de kraftverkene som skal nedlegges fortsette å produsere. Sjekk figur 1. De svakeste horisontale søylene for årene 2031–2050 blir borte: Dermed vil den samlede kapasiteten og strømproduksjonen fra kjernekraft kunne økes drastisk, slik at det blir mye lettere å nå klimamålene.
Men er det ikke farlig å forlenge levetiden på et atomkraftverk? Til det svarer IAEA ubetinget “nei”. I virkeligheten har et atomkraftanlegg ingen definert levetid. Det er alle enkeltkomponentene som har definerte levetider og må inspiseres og skiftes ut med jevne mellomrom.
Iflg. IAEA er det ikke hverken særlig vanskelig eller særlig dyrt å forlenge levetiden fra 50 til 70 eller 80 år.
Til det vil undertegnede bemerke at de nye generasjoner med kraftverk som særlig sørkoreanerne har satset på og har under installering, er både rimeligere, mer effektive og sikrere enn eldre. Så her blir det en avveining.
Som en hytte i skogen
Det er på beddingen en lang rekke konsepter for nye typer kjernekraftverk. De er stort sett vesentlig mindre enn de tradisjonelle, og mye mer effektive målt i produserte kWh pr. dollar i kostnader.
F.eks. har en gjeng på 22 forskere med utspring fra MIT dannet firmaet Oklo og designet et mikrokraftverk med en kapasitet på bare 1,5 megawatt, mot over 1.000 megawatt for de tradisjonelle. Foreløpig har de riktignok ikke fått tillatelse til å bygge kraftverket, men det kan komme.
Oklo er ikke alene om å satse på glup, ny kjernekraft. Iflg. UNECE, FNs økonomiske kommisjon for Europa, forelå det i juni 2021 over 70 nye konsepter for små kjernekraftverk (opptil 300 megawatt) og mikroreaktorer opp til 20 megawatt. Samtlige av disse lover lave kostnader og korte byggetider. Jfr. kilde 5)
Det er ikke alltid sol og vind
Mens vi venter på at noen av disse 70 epokegjørende designene for kjernekraftverk skal bli realisert, må vi innse at det koster å bygge kjernekraft. Men det vil allikevel være nødvendig, kanskje spesielt pga. leveringssikkerheten. I motsetning til vindkraft, solkraft og vannkraft leverer kjernekraftverkene det de skal helt uavhengig av sol og vind og fylte vannmagasiner. Og det er nødvendig for å sikre strømleveransene når det ikke blåser eller er overskyet, og da særlig i områder der det ikke er vannkraftverk.
Problemstillingen illustreres ved den såkalte kapasitetsfaktoren. Den angir hvor mye et kraftverk leverer i forhold til teoretisk maks kapasitet (maks vind, maks vannstand i reservoarene eller absolutt klarvær).
Sjekk tabell 1. Som man ser ligger kjernekraft på topp med 74% kapasitetsfaktor i 2020. Sol og vind har bare hhv. 13 og 25%. Tallene endres mot 2050. Det skyldes at det blir mer produksjon basert på solceller i solfylte strøk, og havvindgeneratorene gjør sitt inntog.
Grunnen til at kjernekraften ikke har nærmere 100% kapasitetsfaktor, er produksjonsstopp pga. vedlikehold m.v., og at man ikke kjører kraftverkene helt opp mot maks yteevne.
Kullkraft har i mange land vært den strømkilden som har kompensert for de ujevne leveransene fra vind og sol. Det var grunnen til at da tyskerne stengte ned mesteparten av kjernekraften sin, måtte de beholde endel kullkraftverk som “reserve” for å sikre jevne leveranser av elektrisitet, i tillegg til at de har blitt mye mer avhengige av import av strøm og naturgass.
Er du forbauset over at man regner med at verdens strømforbruk nesten skal mer enn fordobles frem mot 2050 på tross av at verdens befolkning ikke øker så mye lenger og at alle elektriske apparater blir mer og mer effektive? De skyldes først og fremst fire faktorer: For det første skal strøm erstatte fossile energikilder for mange formål (f.eks. biler). For det andre skal alle verdens innbyggere forsynes med elektrisitet, noe som langt fra er tilfelle i dag. For det tredje skal velstanden for verdens fattigere opp, og det betyr høyere strømforbruk. For det fjerde blir klimaet varmere, og det betyr mer energi til kjøling.
Kjernekraften er mest miljøvennlig
Det er nå bred enighet blant forskerne om at kjernekraften er den mest miljøvennlige strømkilden. Det kan overraske mange, men sjekk hva FNs klimapanel IPCC, IEA, UNECE skriver om det. Jfr. kildene 2) til 5) og mange andre undersøkelser.
Vil du gå litt i dybden, så last ned kilde 2) og sett deg inn i det imponerende arbeidet UNECE har foretatt med å analysere utslippet av klimagasser målt i CO2-ekvivalenter over hele livssyklusen til de aktuelle energikildene, samt andre miljøfaktorer.
De har tatt for seg miljøbelastningen fra utvinningen av nødvendige mineraler og metaller, forbruk av vann og utslipp av oppvarmet vann, beslagleggelse av landarealer, forsuring av nedbør, stråling, påvirkning på miljøet på land og i hav, nedbrytning av ozon og utslipp av giftstoffer.
Dette har de så gitt “poeng” etter viktighet, herunder grad av redusert livskvalitet (DALY Disability Adjusted Life Years), og kommer til slutt frem til resultater som er sammenfattet i tabell 3. Dette er naturligvis ingen fasit, men gir nok en brukbar indikasjon.
Som man ser, er kjernekraften best når det gjelder klimagass pr. kWh, og ligger i toppskiktet når det gjelder den totale helsepåvirkningen. Kullkraft ligger helt elendig an. Naturgass ligger en god del bedre an enn kullkraft, men skyhøyt over elektrisitet basert på vannkraft, kjernekraft, solar og vind.
Er ikke atomkraftverk farlige?
I disse dager er mange bekymret for at krigen i Ukraina kan skade de enorme kjernekraftverkene de har der, med utslipp av radioaktivitet til følge. Det er ikke uten grunn. Radioaktive lekkasjer kan skje som følge av direkte bombing, eller ved at strømtilførselen til atomkraftverket avbrytes ukontrollert.
Kraftverkene er designet for å kunne tåle fly som styrter rett på dem, så de tåler ganske store bomber. Da er strømtilførselen mer sårbar. Det som skjedde under skuddveksling ved Europas største atomkraftverk, det russiskokkuperte kraftverket i Zaporizhzhya nær Krimhalvøya, var at strømtilførselen nesten ble avbrutt. Men altså bare nesten.
Hadde det skjedd et brudd, kunne nødvendig kjøling ha stoppet opp, noe som kunne vært kritisk. Iflg. BBC News 26, august meldte president Zelensky at man hadde reddet situasjonen ved å koble til back-up-strømtilførsel.
Det har i debatten rundt dette blitt bemerket at det er mye mer farlig for befolkningen hvis noen av de store kjemiske fabrikkene i Ukraina blir ødelagt av krigshandlinger og begynner å brenne. Det kan så være. Uansett er det en god ting at russerne er like utsatt som ukrainerne ved eventuelle radioaktive utslipp fra Zaporizhzhya. Så de stridende parter har felles interesse av at intet galt skjer med kraftverket.
Men hvordan er det med sikkerheten ved kjernekraftverk i fredstid?
Uhell med atomkraftverk er høyprofilerte saker. Fukishima-ulykken i 2011 kom på toppen av Tsjernobyl-ulykken i Ukraina i 1986 og Three Mile Island i USA i 1979.
Iflg. Store norske leksikon har det riktignok etter Tsjernobyl ikke omkommet en eneste person som direkte følge av stråleskader etter en kjernekraft-ulykke, men radioaktivitet er skumle saker, og direkte og indirekte langtidsvirkninger av uhell på mennesker og dyr må tas i betraktning.
Hvordan er da egentlig totalrisikoen ved kjernekraftverk sammenlignet med andre energikilder?
Det har naturligvis forskerne studert nøye, og som IPCC skriver på side 325 i 1,5-gradersrapporten: “Sammenlignende risikoanalyser viser at helserisikoen ved kjernekraftverk er lav pr. produsert energienhet, og landarealet som beslaglegges er lite sammenlignet med andre energikilder.”
Undertegnede har sjekket nærmere hovedkildene som IPCC refererer til i denne forbindelse. Det er først og fremst undersøkelsene til de sveitsiske forskerne Stefan Hirschberg, Christian Bauer m.fl. Jfr. kilde 8).
Hirschberg & Co. har over flere år foretatt stadig bedre sammenlignende risikostudier angående energikilder, både hva angår normal drift over hele livssyklusen inkludert produksjon av kraftverket og deponering av avfall og endelig avvikling, og farer forbundet med ytre påvirkning, som naturkatastrofer (vulkanutbrudd, tsunamier, terrorist-anslag etc.)
De har sett både på kortsiktige og langsiktige forhold, samt følger av f.eks. utvinning av kull, uran og tungmetaller og deponering av disse, inkludert forurensningseffekter.
I resultatene er fremstilt I parameter som YOLL (Years of Life Lost) og DALY (Disability Adjusted Life Years).
Kullkraft kommer dårligst ut både hva angår normal drift og alvorlige uhell. Nest dårligst kommer de såkalte new renewables, dvs. vind og solceller, sammen med kraftverk basert på naturgass. Kjernekraftverk ligger best an ved normaldrift sammen med vannkraft, og er alene best når det gjelder alvorlige uhell, inkludert uhellsrisiko.
Vannkraften ligger høyt når det gjelder ulykkesrisikoen. Det skyldes at følgene gjerne er enorme om en demning brister.
En av grunnene til at kjernekraftverk ligger så godt an, er at det er svært vanskelig og ressurskrevende for terrorister å få ønsket effekt av å angripe et kjernekraftverk. Da er det lettere å ødelegge demninger eller vind- og solcellekraftverk.
Har Norge forspilt thorium-sjansen?
Det én type kjernekraft som ikke er særlig “risikabel”. Der er atombrenselet thorium og ikke uran.
Avfallsstoffene fra thoriumbaserte kraftverk er lettere å håndtere (bl.a. fordi thorium-avfall bare behøver å lagres i noen få hundre år før det er trygt for stråling, mens uran-/plutonium-avfall må lagres i hundretusener av år).
Og – ikke minst - thorium er lite egnet for videreforedling for produksjon av atomvåpen.
Vi har med god grunn vært opptatt av thorium i Norge. Thorium ble faktisk oppdaget her i 1828, og ble i 2019 kåret til Norges nasjonalgrunnstoff. Thorium er dermed i godt selskap med fårikål, fossekall og skisport som norske nasjonalikoner.
Ikke bare ble thorium oppdaget i Norge. Vi har betydelig forekomster av dette grunnstoffet. Kanskje blant verdens største, faktisk.
Hvorfor “kanskje”? Det er fordi verdens thorium-ressurser er høyst usikre og de kjente ressursene forandrer seg hele tiden.
Det internasjonale atomenergibyrået IAEA anslo i 2009 at Norge hadde 132.000 tonn thorium-reserver. Det utgjorde omtrent 6% av thorium-reservene i hele verden. Noen mente sågar at det norske thoriumet utgjorde hele 320.000 tonn, tilsvarende 15% av alt thorium i verden. Wow!
Men tidene forandrer seg. Etter de siste anslagene til IAEA som er fra 2019 (kilde 9), har Norge 87.000 tonn thorium-reserver av totalt 6,2 millioner tonn i verden. Det er bare drøye 1%.
Siden 2009 har altså verdensressursene blitt tredoblet, mens Norges ressurser er redusert med en tredjedel. Denne “utviklingen” skyldes to ting:
– Thorium har ikke funnet særlig mange anvendelser, og det har dermed vært liten interesse for å bruke penger på å fastlegge reservene. Dette er nå radikalt endret i takt med at kjernekraftverk med thorium som brensel har blitt høyaktuelle, spesielt i Kina og India. Mange nye forekomster er konstatert, særlig i India, Russland og Kina.
– Det norske thoriumet, som i all hovedsak ligger i Fensfeltet ved Ulefoss i Telemark, er såpass vanskelig og dyrt å påvise eksakt og å utvinne at IAEA delvis har nedklassifisert det fra påviste reserver – reasonably assured resources) til forekomster (inferred resources based on geological evidence) og antatte forekomster (prognosticated resources).
Både på privat og politisk hold i Norge har det vært jobbet mye med å vurdere om utvinning av thorium fra Fensfeltet er interessant ut fra økonomiske og forskningsmessige perspektiver.
Og i Politisk plattform for en regjering utgått av Høyre og Fremskrittspartiet fra 2013 het det på side 62: “Regjeringen vil … opprette et FME-senter for thorium.” (FME: Forskningssenter for miljøvennlig energi.)
Dette var i tråd med anbefalingen fra bl.a. Oslofjordfondets 2012-rapport Thorium – En fremtidsressurs i Oslofjordregionen?
Men det ble tidlig klart at forslaget om å forske på thorium ikke ville få flertall i Stortinget – bl.a. fordi det ikke var tilstrekkelig interesse fra næringslivet, så forslaget ble trukket.
Siden da har den politiske interessen vært laber. Som daværende olje- og energiminister Tina Bru svarte i juni 2021 da Gisle Meininger Saudland (FrP) stilte spørsmål i Stortinget om regjeringen ville legge til rette for forskning på thoriumbasert energi:
“De norske thorium-ressursene er økonomisk og teknisk utfordrende å utvinne. En reaktor som kommersielt kan bruke thorium som brensel vil være kostbare å utvikle og ligge mange år frem i tid, og de finnes i dag kilder til thorium som både er lettere og billigere tilgjengelig enn forekomstene i Norge. Dette tilsier at vi ikke bør prioritere en satsing på thorium i Norge nå.”
Klare ord for pengene, og dagens rødgrønne regjering har sikkert nok av andre ting å bale med enn å vurdere forskning på thorium.
Men på Høyres landsmøte i april måtte Erna Solberg og Tina Bru motstrebende akseptere et vedtak om at Høyre skal gå inn for å utrede behovet for kjernekraft i Norge, samt delta aktivt i utviklingen av ny kjernekraftteknologi, deriblant thorium.
Denne skribent tror det var et klokt vedtak. Teknologiutviklingen skjer fort, og Norge bør være med. Vi har tross alt store thoriumreserver.
Nå skjer det ting
9. august kunne World Nuclear News melde at kineserne i disse dager starter opp en thoriumbasert kjernekraftreaktor som er en del av et forskningsprogram som ble etablert i 2011. Selv reaktoren har vært under utvikling og bygging siden 2018. Hvis utprøvingen er vellykket, vil kineserne bygge et stort thoriumkjernekraftverk som skal stå ferdig i 2030.
Kineserne anfører som et svært viktig aspekt ved den thoriumreaktortypen de satser på, at den ikke behøver kjølevann, og kan derfor plasseres på helt avsidesliggende steder, f.eks. i ørkenen.
Thoriumbaserte kjernekraftverk er ikke de eneste “rene og miljøvennlige” kjernekraftverkene som er under utvikling. I Kapital nr. 13/2020 så vi i disse spalter under tittelen “Den uangripelige kjernekraften” nærmere på fusjonskjernekraft, der energien oppstår ved at grunnstoffer smelter sammen under frigjørelse av energi.
I et atomkraftverk basert på fusjon vil energiproduksjonen skje uten fare for radioaktiv stråling. Det er den samme prosessen som foregår i Solens kjerne. Den er imidlertid ikke så lett å etterligne på Jorden, ettersom man her – i mangel av Solens enorme gravitasjonsfelt – må opp i en temperatur på 150 millioner grader for å starte prosessen.
Nå kan det se ut til at teknologien har nådd såpass langt at man ved hjelp av plasma og laser faktisk kan skape de nødvendige temperaturene, og Der Spiegel skrev 6. august i år at ikke mindre enn 30 private firmaer for tiden er i gang med å utvikle fusjonsgeneratorer med finansiell støtte fra verdens aller største investorer, med Bill Gates og Jeff Bezos i spissen.
Også Equinor er med. Gjennom sitt Equinor Venture satser de på amerikanske CFS (Commonwealth Fusion Systems) som har sitt utspring i MIT.
Aller lengst ser det ut til at det internasjonale fusjonsprosjektet ITER med hovedsete i Frankrike har kommet. Der deltar EU, USA, Kina, Russland, India, Japan og Sør-Korea. ITER har sitt utspring i en russisk-amerikansk avtale om felles utvikling av fusjonsenergi som Mikhail Gorbatsjov og Ronald Reagan signerte allerede i 1985, men det er først i de senere årene at teknologien har åpnet muligheter for fysisk realisering.
ITER har planlagt å “fyre opp” reaktoren sin i 2025. Nå kan det bli forsinkelser pga. konflikten mellom Ukraina og Russland.
Hva er så konklusjonen? Den blir som tittelen på en kronikk de kjente kjernefysikerne Jonny Hesthammer og Sunniva Rose skrev i Aftenposten 22. august: “Kjernekraft og naturvern passer som hånd i hanske.” ν
Kilder:
1) Ausstieg? Nein danke. Der Spiegel. 6. aug. 2022
2) UNECE: Carbon Neutrality in the UNECE Region. Integrated Life-cycle Assessment of Electricity Sources. Mars 2022
3) IEA: Nuclear Power and Secure Energy Transitions. Juni 2022
4) IEA: World Energy Outlook 2021. Oktober 2021
5) UNECE: Technology Brief – Nuclear Power. August 2021
6) IAEA: Climate Change and Nuclear Power 2020
7) Karine Herviou m.fl. What are the risks of nuclear power plants in wartime? Polytechnique-insights.com. Juli 2022
8) Stefan Hirschberg m.fl.: Health effects of technologies for power generation: Contributions from normal operation, severe accidents and terrorist threat. Reliability Engineering & System Safety. 2016
9) IAEA. World Thorium Occurrences, Deposits and Resources. 2019
