Prototypen “partikkelstrålekanon” nylig fullført av Chinese Academy of Sciences Institute of Modern Physics kan høres ut som science fiction, men det er en ny teknologi som lover å resirkulere farlig avfall produsert av en atomreaktor. Et produkt av Kinas enorme investering i avanserte atomenergisystemer, kan gjennombruddet flytte landet mot energiuavhengighet og ytterligere sementere dets globale lederskap innen klimavennlig teknologi.
I en typisk fisjonsreaktor brytes atomer av tunge isotoper som uran-235 fra hverandre, og frigjør energi. Prosessen frigjør også ekstra nøytroner, som kolliderer med andre atomer og bryter dem fra hverandre i en kjedereaksjon. De ødelagte atomene er brukt brensel som avkjøles i noen år og deretter forsiktig lagres i noen århundrer. Men en foreslått ny type reaktor bygget med denne “kanonen” – formelt sett en protonakselerator – kan resirkulere dette brukte brenselet, noe som gjør det billigere og tryggere å generere elektrisitet.
Som forestilt, et akseleratordrevet system, eller ANNONSERinneholder tre deler: den protonakselerator lanserer protoner, den spallasjonsmål inneholder det tunge elementet som skal splittes, og subkritisk reaktor inneholder drivstoffet som forårsaker fisjon. Akseleratoren skyter protoner mot et tungt grunnstoff (mest sannsynlig vismut) omgitt av et teppe av brukt brensel og ferskt spaltbart materiale (mest sannsynlig thorium-232 eller uran-238). Målet deler seg, og frigjør nøytroner som absorberes av det brukte brenselet, og gjør det tilbake til spaltbare tunge isotoper – det vil si ferskt kjernebrensel. Viktigere er at denne prosessen er selvavsluttende og ikke risikerer en kjedereaksjon eller en nedsmelting. Institute of Modern Physics’ ferdigstillelse av en prototypeakselerator er et stort skritt mot en fungerende ADS, og et godt eksempel på Kinas enorme investering i avanserte kjernekraftsystemer som gir utbytte i nye innovasjoner.
I motsetning til mange regjeringer som har forlatt kjernekraft Kina ser på fisjon som nøkkelen til en sikrere fremtid. Atomkraft er mer effektiv enn vind eller sol, og i motsetning til fossilt brensel, slipper den ikke ut klimagasser og partikkelformig luftforurensning. Rangert sekund i verden for daglig oljeforbruk, setter Kinas ubønnhørlige etterspørsel etter stadig mer energi landet i en prekær posisjon. Over 70 % av Kinas petroleum kommer fra import, først og fremst fra Midtøstenog må passere mange maritime chokepoints. Kina er planlagt å bruke 440 milliarder dollar mellom nå og 2035 for å bygge minst 150 flere atomreaktorer. Hvis Kina kan fortsette å utvikle ADS-teknologi, kan avfallet fra disse plantene komme til god bruk og resirkuleres for å produsere enda mer energi til dets voksende behov.
Ikke gå glipp av:
Beijing har også som mål å redusere muligheten for radiologiske lekkasjer og ukontrollerte kjedereaksjoner ved å utvikle nye og iboende sikrere systemer. Mens atomkatastrofene i Fukushima og Tsjernobyl er de mest kjente eksemplene på hva som kan gå galt, sto også Kina overfor sine egne problemer i juni 2021 da Taishan atomkraftverk i Guangdong-provinsen hadde en mulig strålingslekkasje fra mislykkede brenselstaver. Kina planer å bruke nesten 10 milliarder dollar på en ny generasjon havbundne flytende atomkraftverk, samtidig som man utforsker kjernefysisk fusjon som et sikrere alternativ til fisjon.
Kina overgår USA på kjernefysisk sfære. Siden 2009 har Energidepartementet tildelt mindre enn 900 millioner dollar for å forbedre kjernefysisk infrastruktur og motstandskraft. Det var store nyheter, etter standardene til det amerikanske atomsamfunnet, da DOE annonsert ytterligere 48,8 millioner dollar for Nuclear Energy University-programmet, inkludert 24 millioner dollar for forskning og utvikling av drivstoffsyklusen. Det kan være ekstra penger til atomprosjekter i DOE-ene 20 milliarder dollar Office of Clean Energy Demonstrations, ment å innovere nye energikilder.
For tiden bygges to nye anlegg i USA, den Vogtle-enheter 3 og 4 nær Waynesboro, Georgia, mens en annen, den NuScale reaktor, er fortsatt i planleggingsfasen. Før dette, de nyeste kjernekraftverkene i USA åpnet i henholdsvis 1996 og 2016. Samtidig, 21 atomreaktorer avvikles for tiden i USA. Selv om forbedret teknologi har holdt kjernekraftens andel av landets elektrisitet på rundt 20 prosentden nåværende Outlook for USAs 2050 viser energiporteføljen en markant nedgang i kjernekraftens andel.
Kinas arbeid med sin partikkelstråleakselerator og ADS er av betydning for landets industri, dets energistrategi og dets globale lederskap i et bredere spekter av spørsmål, fra teknologi til klimaendringer. Hvis USA fortsetter å investere i innovasjon, kan slike nye alternativer og teknikker bli levedyktige for det også. De fleste eksperter bli enige at avanserte kilder til kjernekraft muliggjort av tilnærminger som ADS er langt tryggere enn deres forgjengere og kan vise seg å være avgjørende for at verden skal nå sine klimamål i de kommende tiårene. Selv om Kina absolutt løper mot et mål om energiledelse, betyr ikke det at det er det eneste som kan dra nytte av det.
Thomas Corbett er forskningsanalytiker ved BluePath Labs. Hans fokusområder inkluderer kinesiske utenriksrelasjoner, fremvoksende teknologi og internasjonal økonomi.
PW Singer er strateg i New America.