Danmark drukner i regn, og Sydeuropa koger – det er efterhånden svært at undgå at bemærke effekten af klimaforandringerne i Europa. Og selv om både Europa og Danmark udleder mindre CO₂ nu end omkring årtusindskiftet, stiger den globale CO₂-udledning stadig støt. I bestræbelserne på at gøre Danmark uafhængig af fossile energikilder er en gammel debat nu begyndt at røre på sig igen: Atomkraft. 

Atomkraft er unik blandt grønne energikilder, fordi et kernekraftværk – modsat for eksempel vind- og solenergi – ikke er afhængig af vejret. Og den enorme energidensitet i atombrændsel bringer CO₂-udledningen per kilowatt på niveau med vind og sol, selv når udledningen forbundet med minedrift og konstruktion af kraftværker er taget med. Atomkraft er derfor en vigtig del af verdens fremtidige energiforsyning, og FN vurderer, at vedvarende energikilder som vind og sol ikke alene kan erstatte fossile brændstoffer.

I Danmark blev det i 1985 – efter massivt pres fra befolkningen – besluttet, at der ikke skulle være kernekraftværker i Danmark. Men siden da er folkestemningen vendt, og nye meningsmålinger viser, at størstedelen af danskerne er positivt stemt over for mulighederne for atomkraft.

Fra uranmalm til atomaffald

En af de helt store udfordringer ved atomkraft ligger i håndteringen af atombrændstoffet. Fordi radioaktivt henfald kan være en langvarig proces, skal affaldshåndtering tænkes flere generationer frem. Hvis du havde arvet en tønde med atomaffald fra Julius Cæsar i år 44 før vores tidsregning, ville du skulle vente yderligere 2.000 år, før radioaktiviteten i affaldet var faldet til samme niveau som uranmalmen, det blev produceret fra – og mindst 100.000 år mere, før radioaktiviteten kan tolereres. 

Den tidsskala gør det enormt vigtigt, at vi forstår, hvordan komponenterne i atombrændsel opfører sig – både i designede systemer som geologiske depotfaciliteter og midlertidige opbevaringsbassiner samt i naturlige miljøer i tilfælde af udslip. 

Atombrændselscyklussen starter ved udvindingen af uranmalmen, typisk i Kasakhstan, Canada eller Australien. Uranmalmen oparbejdes, og det rene uran bliver konverteret til uranhexafluorid (UF₆), så det kan blive beriget. 

Simpelt set foregår det ved, at uranhexafluorid bliver varmet op til kogepunktet (57 °C) og centrifugeres. Derved kan man udnytte forskellen i atommassen på de to primære isotoper Uran-235 (²³⁵U) og uran-238 (238U) til at opkoncentrere isotopen uran-235, som er den isotop, der driver selve kædereaktionen i atomreaktoren. 

Typisk skal uran beriges fra 0,7 % uran-235 i naturligt forekommende uran til 2-5 %. Derefter kan den berigede uran omdannes til atombrændsel egnet til kernekraftværket. Anlæg til berigelse af uran findes mange steder i verden, men størstedelen af produktionen foregår i Rusland og Kina. 

Gennem brændselsprocessen omdannes uran via fission til lettere grundstoffer, for eksempel radioaktive isotoper af iod, strontium og cæsium. Efter brændselsprocessen er det brugte atombrændsel varmt – både hvad angår radioaktivitet og temperatur. For at håndtere temperaturen sænkes det brugte atombrændsel ned i et midlertidigt opbevaringsbassin. Efter at have opholdt sig der i typisk 1-3 år, er de mest intense, kortlivede isotoper henfaldet, og varmeafgivelsen fra brændslet er reduceret nok til, at brændslet kan overføres til store, solide beholdere med flere beskyttelseslag. Disse beholdere sendes derefter til langsigtet opbevaring i geologiske depotfaciliteter.

Uran udgør klart størstedelen af det brugte atombrændsel (atomaffaldet), omkring 95 procent. Andre grundstoffer som promethium, americium og cæsium, der er dannet i brændselscyklussen, er kritiske at håndtere på den korte bane. I starten bidrager de nemlig med størstedelen af den kraf­tige radioaktivitet. Men i forhold til langsigtede løsninger er uran en vigtig komponent at kunne håndtere.

Danmark står i en interessant situation i forhold til atomkraft. 40 års politisk forbud har gjort, at Danmark har meget lidt ekspertise indenfor atomkraft og kernekraftværker sammenlignet med vores europæiske naboer. Derfor står et dansk kernekraftværk ikke lige om hjørnet – selv de mest optimistiske bud siger, at det vil tage tæt på et årti. Men det betyder ikke nødvendigvis, vi står i en dårlig situation, hvis vi beslutter, at vi skal have atomkraft.

En af de store fordele for Danmark er, at vi kan lære af vores naboers erfaring uden at stå med problemet med såkaldt “Legacy Waste” – altså atomaffald fra produktion af atomvåben og atombrændsel i de tidligste projekter, før man havde en god forståelse for, hvordan affaldet skulle håndteres. 

Mange af disse faciliteter er kendetegnet ved at være nedslidte og indeholde atomaffald i svært håndterbare tilstandsformer – for eksempel i brændselsceller, som er rustet, eller i kontaminerede bassiner.

Sellafield i England – Europas største lagerplads for atomaffald – er et særdeles slemt eksempel på, hvordan Legacy Waste har skabt problemer for fremtidens generationer. Sellafield var hovedsæde for produktionen af Storbritanniens første atomvåben, som blev højt prioriteret under den kolde krig. 

På grund af det presserende behov for at være med i våbenkapløbet blev affaldshåndtering nedprioriteret. Det har nu efterladt Storbritannien med et meget komplekst atomaffaldsproblem, som vurderes at koste cirka 120 milliarder pund at håndtere over en århundrede lang oprydningsproces, der også involverer etableringen af en geologisk depotfacilitet.

I Danmark har vi en meget begrænset mængde atomaffald, primært fra forskningsreaktorerne på Risø og fra radioaktive isotoper produceret i medicinalindustrien. I 2016 vurderede en rapport fra rådgivningsvirksomheden COWI og Dansk Dekommissionering, at et mellemlager til at håndtere det danske atomaffald, vil koste cirka 1,5 milliarder kroner over 100 år – håndører i forhold til Sellafield i England.

Opbevaring af atomaffald på den helt lange bane, dvs. i hundredetusinder af år, kræver geologiske depotfaciliteter – anlæg, der etableres i flere hundrede meters dybde i stabile klippeformationer. Indenfor dette område er Finland lige nu længst fremme i verden. Deres Onkalo-anlæg er i de afsluttende faser til at være klar til at kunne opbevare atomaffald, og efter planen skal anlægget tages i brug i 2026.

Anlægget bygger på den såkaldte KBS-3 teknologi, som er en særlig indkapslingsmetode til det brugte atomaffald der – i teorien – skal sikre mod udslip i op til 100.000 år. Princippet bag KBS-3 teknologien er, at atombrændslet indkapsles i flere beskyttelseslag. 

Første og andet lag er et lag af støbejern efterfulgt af kobber, som skal beskytte mod rust og oxidation. 

Tredje lag består af mineralet bentonit, som er et porøst og adsorberende materiale. Dette lag kan adsorbere de mobile og hurtigt henfaldende radioaktive isotoper, der løbende dannes i det brugte atombrændsel. Derved bliver disse isotoper fastholdt i bentonit-laget og trænger ikke videre ud af indkapslingen. 

Det fjerde og sidste lag er klippegrunden, som anlægget bygges i, og som består af 400-500 meter klippe. Dette lag minimerer mængden af grundvand, der kommer i kontakt med resten af indkapslingslagene. 

De fire uafhængige indkapslingslag virker som backup for hinanden – hvis ét lag fejler, vil det næste lag stoppe udslippet.

Selvom Danmark ikke har et oplagt område klar til at opbevare atomaffald, vil vi have over et årtis erfaring fra Finland, før vi overhovedet vil være klar til at begynde at bygge et kernekraftværk.

Er atomkraft så løsningen for Danmark? Svaret er nok mest et spørgsmål om politik. Men uanset, hvad beslutningen bliver, viser atomaffaldet fra Risø og den voksende atomkrafts-industri i Danmark, at vi har brug for ekspertviden og specialister indenfor atomkraft. ♦