Behovet for stabil backup

Kraften i atombindinger har vært et betydelig og verdensomspennende bidrag i energimiksen i moderne tid.

Dramatiske ulykker og utfordringer med håndtering av radioaktivt avfall har likevel ført til skepsis og motstand. Med det økende behovet for stabil krafttilgang mener mange nå man igjen bør vurdere nukleær energi.

Kollektive skippertak fra både myndigheter og industrien har det siste tiåret skapt håp for utskiftning av kraftkilder – fra kull, olje og gass – til vind, vann og sol. Men veien mot et rent, elektrifisert samfunn er fylt med utfordringer. En av disse er tilgangen på stabil kraft.

– I kraftsystemet må det være en balanse mellom innmating og uttak fra det elektriske nettet til enhver tid, forklarer Ove Wolfgang, forsker ved Sintef Energi. 

– Det eksisterer derfor systemtjenester og -vern som sikrer at det er balanse hele tiden, da eventuelle ubalanser ville ført til ødeleggelse av elektroniske apparater.

Med økt fornybar kraftproduksjon blir behovet for å håndtere uforutsette variasjoner større.

– Fornybar kraft varierer fra time til time, og det kan være lav produksjon flere dager og uker. Da trengs det en alternativ kraftforsyning, sier Wolfgang. 

Fossil balansekraft og nye systemløsninger

Norge er velsignet med fleksibel vannkraft. Men som nordmenn har fått kjenne på i vinter, er norske kraft-priser forankret i det generelle prisnivået ellers i Europa.

– Der er de fleksible teknologiene i stor grad basert på fossile brensler som en ønsker å fase ut, eller på kjernekraft, sier Wolfgang.

Det finnes allerede bærekraftige, teknologiske løsninger for å jevne ut overskudd og underskudd i fremtiden: fleksibel kraftproduksjon basert på hydrogen eller naturgass med CO2-fjerning, fleksibilitet i forbruket, og batterier. Et stadig mer sammenknyttet kraftsystem vil også kunne tillate overføring av overskuddskraft mellom regioner og land ved behov.

Men Wolfgang tror det grønne skiftet vil by på utfordringer frem mot EUs nullutslipps-ambisjon i 2050.

– Omlegging av energisystemet tar lang tid, og det er kun 28 år til 2050. Det haster derfor å få opp innfasingstakten for stabil, fornybar energi med løsninger for fleksibilitet og regulerbar produksjon. 

Dersom verden i tillegg skal fase ut kjernekraft, blir utfordringene med omleggingen enda større.

Illustrasjon: JACK RICHARDSON

Energifamiliens sorte får

Tross kraftig motstand anses kjernekraft som en av dagens mest stabile kraftkilder. Kritikere ber om nedleggelse og forbud, mens andre anser kjernekraft som en frelser for samfunnets nullutslippsambisjoner. Har den en plass i fremtidens kraftsystem?

Kjernekraft er allerede en betydelig del av miksen. Den genererte rundt 25 prosent av EUs elektrisitetsforbruk i 2020, produsert av 13 medlemsland, og på verdensbasis står den for rundt 10 prosent av total kraftproduksjon.

Via regionale kraftnettverk er det også flere land som fortsatt er delvis avhengig av kjernekraft – eksempelvis Danmark og Italia som begge får rundt 10 prosent av elektrisiteten fra reaktorer i naboland, ifølge World Nuclear Association.

Dette er likevel i ferd med å øke. Rundt 300 kjernekraftprosjekter er under planlegging verden rundt.

Det forteller Jan Emblemsvåg, professor ved NTNU Ålesund, som spesialiserer seg innen teknoøkonomiske livsløpsanalyser – også innen energisystem og kraftproduksjon. Han er ikke i tvil om at kjernekraft vil bli enda mer betydelig i fremtidens kraftsystem, både globalt og i Europa.

Kina i teten

– Mest ambisiøs er Kina som ønsker å bygge 150 reaktorer de neste 15 årene. Dette tilsvarer en økning på rundt 70TWh årlig. India ønsker også å bytte ut kull med kjernekraft, med et håp om at dette skal bidra til 40 prosent av den totale miksen, sier Emblemsvåg.

Også i Europa dukker det opp planer om å bygge ut mer kjernekraft. Frankrike ønsker å bygge opptil 14 nye reaktorer. De skal sikre landets energiforsyning og bidra til at Frankrike når sine klimamål. «Tiden er kommet for kjernekraftens renessanse», uttalte president Macron i februar 2022.

I Storbritannia, der det er bestemt at kjernekraft skal være del av nullutslippsavtalene, er statsminister Boris Johnson allerede i kontakt med et fransk selskap om bygging av en ny reaktor innen 2025. Sverige planlegger også å sette i gang en ny, mindre reaktor innen 2030, meldte Svenska Dagbladet i januar.

Klimavennlig, men med miljøutfordringer?

Men hvor bærekraftig er egentlig kjernekraft? Energitypen faller gjerne utenfor de normale standardene. Den klassifiseres som null-utslippskraft, men materialet som benyttes, er ikke fornybart. Det er imidlertid god tilgang på radio-aktivt brensel. Sammenligning av kraftkildenes livsløpsutslipp har sprikende resultater. En studie publisert i Nature Energy fra 2017 der utslipp fra råvareutvinning, konstruksjon og gruvedrift ble tatt i betraktning, kom frem til at kjernekraft hadde likt karbonavtrykk som vindkraft – og lavere enn både sol- og vannkraft. Andre studier mener at kjernekraft har langt høyere avtrykk.

Men miljøstridens kjerne er knyttet til lagring av det radioaktive avfallet. Frykt for skadevirkningene fra potensielle nedsmeltinger er også utbredt.

Et delt Europa

EU-kommisjonen lanserte nylig et forslag om å merke investeringer i kjernekraft og gass som «klimavennlig». Dette føyer seg inn i utviklingen av franske kjernekraftplaner og tyskernes (og Norges) ønske om å fortsette med naturgass.

Men EU er tilsynelatende splittet om hvorvidt kjernekraft skal ta del i energimiksen. Tyskland stengte nylig tre av sine seks kraftverk, og de resterende er bestemt avsluttet innen utgangen av 2022. Avgjørelsen ble fattet av Merkel-regjeringen allerede i 2011.

«Slaglinjene er tydelige: De som står imot kjernekraft i EU, samler seg bak Berlin. De som støtter det, står bak Paris», skrev Wiener Zeitung etter kunngjøringen fra EU-kommisjonen.

Det er heller ikke entydig i Storbritannia. Her er det besluttet at eldre reaktorer skal fases ut.

Dårlig rykte fra brokete historie

De sprikende oppfatningene viser samfunnets ambivalens til kjernekraft, mener Emblemsvåg.

– Debatten og den negative omtalen av kjernekraft er preget av utdatert informasjon og ubegrunnet frykt, knyttet til ulykker og problematikk som forbindes med tidligere reaktortyper, sier han.

Og kjernekraft har hatt en brokete historie siden de første reaktorene dukket opp på 1960-tallet. På slutten av 1970-tallet var det en enorm utbygging av reaktorer globalt. Denne stoppet opp etter Three Mile Island-ulykken i 1979, der en delvis nedsmelting av en reaktor i Pennsylvania førte til at 140 000 menn-esker midlertidig måtte evakueres.

Utbyggingen av kjernekraftverk tok seg opp etter at støvet hadde lagt seg. Så kom Tsjernobyl.

Nedsmeltingen ved den ukrainske byen mot grensen til Hviterussland i 1986 forårsaket 60 dødsfall direkte, men WHO har anslått at langtidsvirkningene av eksponeringen vil kunne resultere i 4000 dødsfall.

Dette medførte at utbyggingstakten stagnerte i Europa, men den fortsatte ellers i verden.

I 2011 inntraff Fukushima-ulykken i Japan, forårsaket av et jordskjelv og en påfølgende tsunami. Ulykken ble rangert som verdens nest mest alvorlige kjernekraftulykke etter Tsjernobyl.

– Disse ulykkene, sammen med atomvåpenkappløp, prøvesprengninger, terrorhandlinger og atomvåpen i feil hender, har ført til at mange har negative assos-iasjoner til kjernekraft. Sviktende praksis for avfallsdeponering har også bidratt, sier Emblemsvåg.

I 2021 gjennomførte Norstat en spørreundersøkelse om hvorvidt Norge selv burde satse på kjernekraft for å bidra til å løse klimakrisen. Svarene bar preg av respondentenes alder. Av dem under 40 svarte nesten halvparten at de var enten «veldig enig» eller «enig» i satsingen. Kun 20 prosent av dem over 40 år delte den samme oppfattelsen.

– Middelaldrende assosierer automatisk kjernekraft med Tsjernobyl eller annen negativ omtale. Yngre mennesker uten de samme erfaringene, har en tendens til å være mer positive, mener Emblemsvåg.

Ny teknologi skaper håp for kjernekraft

Mange mener det er på høy tid at debatten rundt kjernekraft tar inn over seg hvor langt teknologiutviklingen har kommet. En av dem er kjernefysiker Sunniva Rose. Hun mener dagens reaktorer er i en helt annen liga enn dem vi knytter ulykker til.

– Reaktorer i drift i dag er av tredje generasjon, og de er ekstremt sikre sammenlignet med gårsdagens kraftverk. Slike reaktorer har passiv sikkerhetsteknologi, noe som gjør at alle prosesser stanses hvis noe uforutsett skjer, påpeker hun.

Tross tiltroen til dagens reaktortyper er både Rose og Emblemsvåg håpefulle for utviklingen av morgendagens kjernekraftverk – såkalt fjerdegenerasjons reaktorer. Disse skal betraktelig øke energieffektiviteten og, om mulig, bli enda sikrere, ifølge Rose.

Hele 67 fjerdegenerasjons reaktorer er nå under utvikling, basert på seks ulike teknologier. Alle har utbedret bærekraft, økonomi, sikkerhet og pålitelighet, skriver World Nuclear Association. Flere reaktorer antas å bli godkjent innen få år. Her er både Kina og USA langt fremme i utviklingen. Kina satte i gang én reaktor allerede i 2021, og Terrapower i USA – et selskap deleid av Bill Gates – har planer om å bygge en reaktor i Wyoming innen 2028.

Én sentral forskjell fra eldre reaktortyper er endring av kjølemiddel. Neste generasjons reaktorer baserer seg, med ett unntak, på kjøling med gass, salter, eller metaller.

– Dette skal bidra til å øke sikkerheten, forteller kjernekraftingeniør Eirik Eide Pettersen. Han er medstifter og sjefingeniør i Seaborg, et dansk selskap som nå utvikler en av de mest omtalte fjerdegenerasjonsreaktorene – en saltsmeltereaktor.

– Med kjernekraft har vi en todelt risiko knyttet til ulykker: sannsynlighet og konsekvens. Takket være den konvensjonelle kjernekraftindustriens fokus på sikkerhet er sannsynligheten for ulykker blitt veldig lav, mens den maksimale konsekvensen er høy.

I konvensjonelle, vannkjølte reaktorer kan nedsmelting skje hvis brennstoffet ikke blir tilstrekkelig nedkjølt. Hvis vannet lekker ut eller koker bort, kan den radioaktive kjernen bli eksponert og ta skade. Vannkjølte reaktorer opererer ofte med høyt trykk, som kan skape komplikasjoner ved uhell. 

– Selv om vannet i teorien kan koke bort, har dagens reaktorer et enormt nettverk av sikkerhetssystemer som sikrer mot uhell, forsikrer Pettersen. 

Dette skal uansett ikke være et tema for saltsmeltereaktoren.

– Fjerner faren for nedsmelting

– Vi løser sikkerhetsutfordringene på en ny måte. Med saltsmeltereaktorer senkes konsekvensen ved ulykker, sier kjernekraftingeniør Pettersen.   

I en saltsmeltereaktor blandes drivstoffet med kjølemiddelet, som er flytende salt. Reaktoren har en operativ temperatur rundt 700 grader, mens kokepunktet på saltet er mellom 1400 og 1500 grader.

– Det flytende brenselet gir klare fordeler ved eventuelle hendelser. Vi fjerner faren for nedsmelting, da vi er langt unna kokepunktet. Med lavt trykk er det heller ingen fare for eksplosjoner, hevder Pettersen.

Han illustrerer det på følgende måte: Ved en alvorlig ulykke vil det flytende brenselet og kjølemiddelet oppføre seg som flytende lava før det størkner og blir til stein. Dette i motsetning til en radioaktiv dampsky som kunne blitt konsekvensen av et uhell ved en vannkjølt reaktor under høyt trykk. 

Likevel mener Pettersen at utviklingen handler mer om pris enn sikkerhet.

– Sikkerheten i dagens reaktorer er mer enn bra nok. Men det er et komplisert stykke ingeniørkunst med mange sikkerhetssystemer som skal fungere i spesifikke scenarioer. Dette øker kostnaden drastisk, spesielt for konstruksjon, som gjør kjernekraft uaktuelt for mange land. 

Det er også en svakhet med dagens reaktorer at alt må skreddersys for hvert enkelt prosjekt. Det er tidkrevende og kostbart. Nå går utviklingen mot en mer strømlinjeformet reaktorproduksjon.

– De nye reaktorene kan fabrikkbygges og masseproduseres. Standardisering og masseproduksjon vil øke fleksibilitet og gi lavere priser, sier Pettersen.

Produsenter av de nye reaktorene mener de også vil kunne levere på behovet for skalering av kraftproduksjon, avhengig av behovet i strømnettet.

Fjerner store deler av deponeringsbehovet

Det mest lovende ved utviklingen er likevel økt utnyttelse av det radioaktive brenselet. Det fører også til redusert lagringsbehov – både i varighet og volum.

I eldre reaktorer klarer man i beste fall å utnytte noen få prosent av energien i brenselet, mens resten blir liggende i restmaterialet som avfall. De nye reaktorene kan i teorien hente ut opp mot 100 prosent av energien, ifølge Sunniva Rose.

– Dette vil minske utfordringene knyttet til lagring av avfall – også gårsdagens, sier hun.

Fjerdegenerasjons anlegg skal nemlig kunne hente ut resterende energi i eksisterende avfall.

Enda mer oppsiktsvekkende er den reduserte lagringstiden for avfall etter de nye reaktorene. Dagens atom-avfall har en lagringstid på opptil 200 000 år. Disse to faktorene spiller da sammen:

– Når man får til en full resirkulering og utnyttelse av brenselet, vil avfallet kun kreve en lagringstid på rundt 300 år, påpeker Rose.

Illustrasjon: JACK RICHARDSON

God tilgang til brennstoff

Drivstoff skal det heller ikke være mangel på, da nesten alle land har betydelige forekomster av uran.

Thorium er enda mer tilgjengelig. Jordens overflate anslås å inneholde mellom 3 og 4 ganger mer thorium enn uran, og hvert år går 80 000 tonn thorium til avfall fra annen gruvedrift i verden. Dette kunne i stedet blitt utnyttet til kraftproduksjon, for thorium er også et velegnet drivstoff til mange av de nye reaktortypene.

Dette er en av grunnene til at Jan Emblemsvåg mener Norge burde satse på kjernekraft så snart som mulig. I Fensfeltet i Telemark ligger kanskje en av verdens største thoriumforekomster. Eksakt volum er usikkert, men Nuclear Energy Agency har anslått rundt 83 000 tonn.

1 tonn thorium kan produsere like mye energi som 200 tonn uran, eller 3,5 millioner tonn kull, ifølge estimater fra CERN (Den europeiske organisasjon for kjernefysisk forskning).

I saltsmeltereaktorer, som er blant dem som er nærmest kommersialisering, er det mulig å bruke thorium.

– Derfor hadde en saltsmeltereaktor vært perfekt i Norge. Den er liten, trygg, og kunne blitt plassert inne i fjellet der ingen ser den. Én slik ville kunne produsere 1200 MW stabil energi, eller skaleres ned til 50 MW ved behov, mener Emblemsvåg.

Sunniva Rose ønsker seg også kjernekraft i Norge, som et bidrag til enda mer ren energi, for eksempel i form av en thoriumbasert saltsmelterreaktor. Hun ser samtidig klare utfordringer med å utvikle denne kompetansen nasjonalt.

Ingen planer fra myndighetene

En tilsvarende velvilje for kjernekraft ser foreløpig ikke ut til å finnes hos norske myndigheter.

Da Aftenposten Innsikt spurte Olje- og Energidepartementet (OED) om hvorvidt de vurderer utvikling av norsk kjernekraft i fremtiden, var dette svaret:

«Spørsmål knyttet til kjernekraft ble grundig behandlet i Stortinget på 1970-tallet. Bygging av kjernekraftverk fikk den gang ingen støtte i Stortinget, og kjernekraft har siden ikke vært noe reelt alternativ i den norske energiforsyn-ingen. Heller ikke når det gjelder kjernekraft basert på thorium».

Olje- og energidepartementet skriver videre at «det gjenstår betydelig forsknings- og ut-viklingsarbeid før thoriumbasert kjernekraft kan bli en realitet, og at thoriumforekomstene i Norge er økonomisk og teknisk utfordrende
å utvinne.»

Departementet mener det finnes for lite kunnskap om konsentrasjon og volum av thorium, og hevder det finnes thoriumkilder i andre land som er lettere og billigere tilgjengelig enn de norske forekomstene.

OED vil konsentrere forskningsinnsatsen på havvind og vannkraft, energieffektivisering, CO2-håndtering og hydrogen – heller enn å satse på utvikling av thoriumbasert kjernekraft.

Heller ikke NVE har noen referanser til kjernekraft i sine langsiktige kraftanalyser.

Knyttet til annen prestisjesatsing

Avdelingsleder i sikkerhet og strålevern ved Institutt for energiteknikk (IFE), Ole Christen Reistad, har tidligere jobbet med drift av reaktoren på Kjeller – en av Norges to historiske atomkraftverk som ble lagt ned i 2019. Han mener kjernekraft allerede er en viktig kilde, og at det vil fortsette å være viktig i Europa med de planene som foreligger i blant annet Frankrike og England.

– Kina og India har også store planer, og Russland planlegger bygging av reaktorer for andre land, sier Reistad.

Han tror imidlertid viljen til å utvikle kjernekraft kommer av mer enn bærekrafthensyn.

– I de landene med vilje til å satse på kjernekraft, er kjernekraftteknologien gjerne knyttet til annen teknologi som det er lagt prestisje i, og som inkluderer kjernevåpenutvikling. Kina, Russland og India har alle kjernevåpen som del av sin strategi – slik som Frankrike og England har dette i Europa.

– Når dette ikke er knyttet til våpen, er skepsisen til kjernekraft ofte større.

Reistad har også fulgt med på utviklingen av de nye reaktortypene – inkludert saltsmeltereaktoren som kan gå på thorium. Han ser likevel flere utfordringer for en eventuell revolusjon på feltet.

– Utviklingstakten tilsier at denne energiproduksjonen ikke kommer til å få noe stort omfang før om 10, 15, eller selv 20 år. I et slikt perspektiv må man se på hvordan sol, vind, biobrensel eller hydrogen kan utvikle seg. Utfordringene knyttet til sikkerhet og avfall fra kjernekraft, vil dessuten være krevende uansett, hevder Reistad.

Krav om stabilitet

Ved at den er avhengig av en stabil samfunnsstruktur og en forutsigbarhet i en periode opp mot 100 år, mener Reistad dessuten at kjernekraft bare vil kunne fungerer i noen deler av verden. Mange land kan ikke garantere en slik stabilitet ut ifra politikk eller naturlige omstendigheter – slik som jordskjelv.

Reistad deler synet på at de nye reaktorene skaper markant mindre radioaktivt avfall, men påpeker at nye avfallstyper likevel kan gi helt nye utfordringer.

– Mengdene er relativt sett mindre, men de representerer et mer komplekst problem å deponere. Avfall fra den eldre typen kjernekraft er keramiske materialer. De er stabile å lagre. Fra de nye kraftverkene kan dette være flytende væskebrensel og radioaktive salter, eller materialer som det enda ikke er forsket på avfallsløsninger for, sier Reistad.

Han mener at de nye konseptene i et livsløpsperspektiv, fremstår uferdige – og at det gjerne bare er kraftgenereringen som er ferdig gjennomtenkt.

Dette er en fellesnevner i kjernekraftens historie, ifølge Reistad – at problemer dukker opp underveis, og må løses i etterkant.

– I hvilken grad tar vi fatt på disse problemene først, før teknologien realiseres? Historisk pleide man å fokusere på å lage store nok enheter og samtidig forsøke å finne løsninger på avfallsproblemet. Dette førte til mange rare løsninger, som ofte hverken var bærekraftige eller gjennomtenkte, sier Reistad.

Illustrasjon: JACK RICHARDSON

– Store utfordringer

Et eksempel på dette finner vi også i Norge.

– Utenfor reaktoren på Kjeller ble det gravd opp tønner med radioaktivt avfall under en aksjon fra Bellona på 1990-tallet, forteller Oskar Njaa i Bellona. Også han er skeptisk til praksisen for lagring i fremtiden. 

– Tsjernobyl var bakteppet for at Bellona ble stiftet, og vi har gjennom tiden hatt et særlig fokus på sikker håndtering og lagring av avfall – i Øst-Europa og Russland spesielt, men også i Norge. Og vi ser at det selv i dag ikke er god nok lagring av det avfallet vi har. Vi jobber blant annet for å få sikret det brukte kjernebrenselet som ligger i stavbrønnen på Kjeller.

Oskar Njaa mener det er store utfordringer med å finne gode, langsiktige lagringslokaliteter.

– Vi som samfunn er ikke vant med å planlegge for slike tidsperspektiver. Vi har fokus på å løse problemene akkurat nå, men dette er en utfordring som vil følge oss i lang, lang tid. Hvordan kan man vite at et deponi skal være like sikkert i mangfoldige hundre, eller tusenvis av år frem i tid? spør Njaa retorisk.

Lite samarbeid om sikkerhetskrav

Ole Christen Reistad ved IFE er enig i Njaas sikkerhetsbetraktninger. Problemet, mener han, er mangel på harmoni i hvilke sikkerhetskrav som stilles til lagring og drift på tvers av landegrenser.

– Sikkerhet er ikke et absolutt begrep. Et felles europeisk standpunkt finnes eksempelvis ikke. Selv svenskene har sagt at det ikke er tilstrekkelig regulering av kjernekraft i andre land, så de vil stå for denne reguleringen selv, sier Reistad.

Han tror derfor at en etablering i Norge blir for ressurskrevende, da det vil kreve et kollektivt engasjement for utdanning, forskning og teknologi for å utvikle et nasjonalt rammeverk for kjernekraft.

Et nytt industrieventyr?

Jan Emblemsvåg er ikke overrasket over motargumentene han hører fra både IFE og Bellona. 

– Det er helt riktig at vi også i Norge gjorde ting som ikke var bra innen lagring, men det var i et annet politisk landskap. I dag ville alles øyne vært rettet inn mot prosessen og planleggingen rundt lagring av slikt avfall. En grundig konsesjonsprosess gjennom NVE ville sikret åpenhet og god dialog utad, mener han.

Når det gjelder bekymringen rundt manglende kompetanse innen feltet i Norge, trekker Emblemsvåg parallellen til norsk oljehistorie.

– Vi er der vi var med olje og gass på 1960-tallet. Vi kunne ingenting om det, men nå er vi blant de beste. Det er helt klart mye å ta tak i, men det er industri-bygging med både sysselsetting og arbeidsplasser.

Optimistenes argumenter for kjernekraft som stabil, justerbar og trygg, gjør det lett å tenke at kjernekraft-reaktorer kan bidra til å nå utslippsmålene. Motstemmene preges av skyggesidene og usikkerhetsfaktorene.

Sammenlignet med andre energiformer kan konsekvenstenkning for kjernekraft fremstå som en svært krevende øvelse. De som tror på et norsk industrieventyr for denne energiformen, ser ut til å ha en lang vei å gå.