U.S. Department of Energy rusar för att bygga avancerade nya kärnkraftsreaktorer
Det amerikanska energidepartementet kommer att välja ut industripartners för att bygga två nästa generations reaktorer, till exempel den reaktor som kyls med smält salt och som håller på att utformas av Terrestrial Energy USA.
Terrestrial Energy USA
I det senaste försöket att återuppliva USA:s sviktande kärnkraftsindustri har energidepartementet (Department of Energy, DOE) som mål att välja ut och hjälpa till att bygga två nya prototyper av kärnkraftsreaktorer inom sju år, meddelade myndigheten förra veckan. Reaktorerna skulle bli kärnan i DOE:s nya Advanced Reactor Demonstration Program, som kommer att få 230 miljoner dollar under detta budgetår. Varje reaktor skulle byggas som ett 50-50 samarbete med en industriell partner och skulle i slutändan kunna få upp till 4 miljarder dollar i finansiering från DOE.
”Det här kan bli en förändring”, säger Jacopo Buongiorno, kärnkraftsingenjör vid Massachusetts Institute of Technology. ”Det är dags för samhället att gå från att utforma pappersreaktorer till att bygga demonstrationer.”
Men även vissa förespråkare av kärnkraft tvivlar på att programmet kommer att stimulera byggandet av nya kommersiella reaktorer så länge som naturgas och förnybar energi förblir relativt billiga. ”Nya byggen kan inte konkurrera med förnybar energi”, säger Robert Rosner, fysiker vid University of Chicago. ”I alla fall inte nu.”
Kommersiella kärnkraftsreaktorer står för 20 procent av USA:s elkraft och 50 procent av dess koldioxidfria energi. Den amerikanska kärnkraftsindustrin har dock kämpat i årtionden. Dess flotta består nu av 96 reaktorer, en minskning från 113 i början av 1990-talet. Fler reaktorer kommer att stängas och kärnkraftsindustrins andel av elförsörjningen förväntas börja minska. Trots denna dystra bild har ingenjörer fortsatt att utveckla konstruktioner för avancerade reaktorer som enligt dem skulle vara säkrare och effektivare.
Trumpadministrationen vill blåsa nytt liv i kärnkraftsindustrin. I april tillkännagav DOE planer på att öka den inhemska uranbrytningen och inrätta en nationell uranreserv. Och den kommer att använda 160 miljoner dollar av de 230 miljoner dollar som kongressen beviljade för reaktordemonstrationsprogrammet för att välja ut två konstruktioner som ska byggas i all hast, troligen vid DOE:s Idaho National Laboratory (INL).
Programmet syftar till att inkubera idéer som inte redan är långt framskridna i utvecklingen, säger Ashley Finan, kärnkraftsingenjör och föreståndare för National Reactor Innovation Center vid INL. DOE samarbetar till exempel redan med NuScale Power för att utveckla företagets fabriksbyggda små modulära reaktorer, vilket innebär att företaget inte är berättigat till det nya programmet. Pengarna kommer inte heller att gå till utvecklingen av en reaktor som kallas Versatile Fast Neutron Source, som DOE redan har börjat förbereda för att bygga vid INL eller Oak Ridge National Laboratory i Tennessee och som kommer att fungera som en anläggning för materialvetenskaplig forskning.
I övrigt är detta en öppen ansökningsomgång, säger Finan. ”Jag tror att vi kommer att se ett stort intresse och många bra tillämpningar för en mängd olika reaktortyper”, säger hon. Buongiorno säger att de senaste konstruktionerna tenderar att fokusera på reaktorer som är mindre än den vanliga gigawattkraftreaktorn. En kommersiell standardreaktor förbränner bränsle som innehåller mellan 3 och 5 % klyvbart uran-235 för att värma vatten och driva ångturbiner. Nya konstruktioner skulle kunna cirkulera kylmedel som t.ex. smält salt och bränna bränslen som innehåller upp till 20 % uran-235, vilket skulle kunna göra dem mer effektiva.
En del observatörer säger att initiativet är orealistiskt. DOE:s tjänstemän kan få svårt att identifiera den mest lovande av de många olika konstruktionerna, förutspår M. V. Ramana, fysiker vid University of British Columbia i Vancouver. ”Man kommer att jämföra äpplen, apelsiner, druvor, plommon, allting”, säger han. Tidsramen på sju år är också svårt att tro på, säger Ramana, särskilt som DOE vill att reaktorerna ska genomgå en licensgranskning hos Nuclear Regulatory Commission, vilket vanligtvis tar flera år. ”Det är absurt att tro att de kan göra det.”
Buongiorno påpekar dock att prototyperna skulle kunna få licens för kommersiell användning och byggas samtidigt om de placerades vid en DOE-anläggning som INL, som har byggt 52 olika försöksreaktorer sedan starten 1949 som National Reactor Testing Station. Finan säger att tidsramen är ”aggressiv”, men att den är tänkt att sporra utvecklarna i deras arbete. ”Detta är ett mål som är svårt men uppnåeligt”, säger hon, ”och det är rätt ställe att vara på.”
Ramana ifrågasätter om den amerikanska kärnkraftsindustrin kan räddas. Även om frågorna om hantering av avfall och allmänhetens rädsla för radioaktivitet kvarstår, är det största problemet som kärnkraftsindustrin står inför den höga kapitalkostnaden för nya reaktorer, som kan uppgå till 7 miljarder dollar eller mer. På avreglerade marknader har inte energibolagen råd med sådana kapitalkostnader, vilket är anledningen till att billigare förnybara energikällor i slutändan kan komma att ersätta kärnkraften, säger han. ”Det här är en industri som går under”, säger han, ”och ju tidigare man inser det desto bättre.”
Men kostnaderna för vind- och solkraft kommer att stiga, menar Rosner. El från förnybara energikällor växer och avtar okontrollerbart, och när de expanderar till 20 eller 30 procent av marknaden kommer sådana intermittenta förhållanden att göra dem betydligt dyrare, säger han. Kärnkraften kommer då att bli ekonomiskt konkurrenskraftig och komplettera de förnybara energikällorna som en stadig källa till koldioxidfri energi, förutspår han. ”Om USA år 2030 har ett antal konstruktioner som är långt framskridna är det en bra investering eftersom vi i slutändan kommer att behöva dessa anläggningar”, säger Rosner.
Men för att kunna bygga reaktorer i framtiden måste USA bibehålla sin kapacitet nu, säger Buongiorno. ”Om vi låter hela flottan gå ner i toaletten och förväntar oss att vi om 20 år kan slå på vår kärnkraftsexpertis som en knapp, är vi vansinniga”, säger han. ”Man måste behålla den förmågan.”
Det är vad det nya DOE-programmet syftar till att göra. Avsiktsförklaringar ska lämnas in i juni, och DOE har som mål att välja ut de vinnande konstruktionerna i slutet av budgetåret, den 30 september.