Mikä estää siirtymästä hyötöreaktoreihin?

[Heikki Jokipii]

Tässä mennään edellisestä ohi. Se on jo tullut tai tapahtuu ensi viikolla:

Yhdysvalloissa odotetaan läpimurtouutista fuusioenergiasta

Lehden mukaan kalifornialaislaboratorion tutkijat ovat ensimmäistä kertaa tuottaneet enemmän energiaa fuusioreaktiossa kuin mitä reaktion käynnistämiseen ja ylläpitoon on kulunut.

Kuinka mones ensimmäinen kerta tuo mahtaa olla? Frekvenssi ei ole edes kerran vuodessa, mutta asiaa seuranneena tiedän, että ensimmäinen ensimmäinen kerta se ei ole. Ensi viikolla kuulemme sitten, miksi tälläkin kerralla täytyy vielä kuitenkin varautua odottamaan asian kehittymistä. Vaikka se jonkun sekunnin murto-osan on Kaliforniassa toiminutkin.

Joka tapauksessa muistutan siitä, että ihmiskunta tarvitsee kuitenkin hyötöreaktoreja!!!

[Heikki Jokipii]

Nyt on saatu enemmän tietoa, mitä tapahtui ja mitä on odotettavissa:

Fuusio tuotti sekunnin osien ajan enemmän energiaa kuin mitä kokeeseen vaadittiin

Kalifornialainen laboratorio tuotti fuusiossa energiaa noin kaksi kertaa enemmän kuin mitä kokeen laserit vaativat.
[..]
JOS fuusio tuottaakin nyt hetkittäin energiaa, on vielä pitkä matka energialaitoksiin. Voimalassa tuotannon pitäisi jatkua koko ajan keskeytyksettä tai pienin katkoksin.

Energian nettotuotanto viittaa siihen, että teknologia voi tarjota runsaan hiilettömän vaihtoehdon fossiilisille polttoaineille.

Fuusiovoimaloita tarvittaisiin maapallolle kuitenkin tuhansia, jotta se voisi kaikkineen korvata hiilen ja öljyn ensisijaisena energialähteenä. Tuo energiamurros ei toteudu hetkessä.

”Luultavasti vuosikymmeniä”, vastasikin tiistaina Lawrence Livermoren johtaja Kimberly Budil kysymykseen, kuinka kauan kestää, että fuusiovoima voisi tuottaa arkisesti energiaa.

(lihav. HJ)

Vaikea on tarkasti sanoa, kuinka kauan BN-800:n täydellisen kopion tekeminen veisi. Mutta arvataanpa: 10 vuotta?

Ja  muitakin vaihtoehtoja on jos tuo tuntuu poliittisesti hankalalta.

+++

Fuusiosta, myös tähän tapaan:

National Ignition Facility Exceeds Break Even Nuclear Fusion

An American first on a par with the historical significance of the moon landing – scientists at the Lawrence Livermore National Laboratory have exceeded fusion break even.
[..]
A word of caution – there is a long way to go, between a lab demonstration of energy production, and a viable commercial nuclear fusion reactor. The break even claim only applies to the amount of energy pumped into the fusion target, vs the amount emitted, not the total energy expended to perform the experiment. Vastly greater amounts of energy were used to generate the final 2.05 megajoules (MJ) of energy which struck the target, to produce 3.15MJ of fusion energy. And that 3.15MJ of fusion energy was only enough to keep a 2KW plug in home heater running for 25 minutes.

To turn this into a fusion generator, the energy emitted by the target would need to be vastly scaled up, and the process would have to fire multiple times per minute, likely multiple times per second, rather than a single shot after hours or days of preparation.

Nevertheless this milestone is critically important – it provides a focal point of motivation, to solve the remaining problems.

[Heikki Jokipii]

Kyllä näinkin:

Ludger Wess uudelleentwiittasi
Martin May
@MartinMay678·2t
Kunden, die „#Kernfusion wird nicht funktionieren“ kaufen, kauften auch:
- Menschen werden nie fliegen können
- Menschen landen nie auf dem Mond.
- ein Telefon braucht eine Schnur

Mutta lisäisin tuohon listaan ihmiset, jotka uskovat, että hyötöreaktoria ei saada koskaan lännessä kannattavaksi. 

***

Mitä tuo fuusioenergian tutkimus- ja kehittämistyö maksaa? Siitä annettiin vain tämä suuntaa antava tieto:

Yli 3,5 miljardia dollaria eli noin 3,3 miljardia euroa maksanut Lawrence Ignition Facility suunniteltiin aikoinaan mallintamaan ydinkokeita. Sitten tutkimus laajeni fuusioenergiaan.

Paljonko BN-800:n täydellinen kopio maksaisi? Siitäkin meillä on vain suuntaa antava tieto:

According to Russian business journal Kommersant, the BN-800 project cost 140.6 billion rubles (roughly 2.17 billion dollars).

[Heikki Jokipii]

Näin tämä kansainvälinen hanke:

Surprise: The Gigantic International ITER Fusion Project “May Be Delayed by Years”

En lakkaa nalkuttamasta:

Vaikea on tarkasti sanoa, kuinka kauan BN-800:n täydellisen kopion tekeminen veisi. Mutta arvataanpa: 10 vuotta?

Ja  muitakin vaihtoehtoja on jos tuo tuntuu poliittisesti hankalalta.

[Heikki Jokipii]

Osaan kuvitella, miten se...

Näin ydinjätteen loppusijoitus on edennyt muualla Euroopassa – Suomi ehtinyt kauas edelle

Helsingin yliopiston radiokemian professorin mukaan pitkäjänteinen insinöörikansa on saanut aikaan jotain, mitä koko maailma seuraa.

– Wonderful pragmatism, radiokemian professori Gareth Law kuvaa Suomessa tehtyjä loppusijoituspäätöksiä

... Jeesuksen vertauksessa talenttinsa maahan kaivanut palvelija kaivaessaan hihitteli itsekseen: keksinpä satavarman ja turvallisen keinon! Kun kerroin siitä kaverille, sekin ihasteli näppäryyttäni!

[Heikki Jokipii]

Tässä käytetään hiukan uusia ilmaisuja mutta samasta otsikon asiasta taitaa olla kyse:

https://www.replanet.ngo/whatawaste

Mark Lynas näyttää olevan asialla. Tuntuu kerkeävän moneen.

Hei, siellähän näyttää olevan Iida Ruishalmekin mukana! Jonka  myös olemme tavanneet aiemmin aivan toisenlaisissa yhteyksissä. Tai täällä.

[Heikki Jokipii]

Tätä New York Timesin artikkelia saa lukea vähän vaihtelevasti (rakoileva maksumuuri):

Nuclear Waste Is Misunderstood

Mutta aina välillä siellä vilahtaa vihjeitä siitä, että amerikkalaisetkin olisivat nyt lämmenneet breedereille. Ei kuitenkaan oikein selvästi sanottuna.

[Heikki Jokipii]

Niin, ja jo tehtyjen investointien harhasta. Mutta jos täällä kuitenkin muistamme sen toisenkin vaihtoehdon, niin tuokaamme esiin mitä se merkitsisi näille arvioille:

Yhtä hyvin voimme sanoa, että kaikki Suomessa syntynyt käytetty polttoaine mahtuisi 60 neliön kaksioon, tai että kaikki maailman käytetty ydinpolttoaine mahtuisi yhteen laivaan – eikä edes kovin suureen sellaiseen.

Breederin kautta kulkenut polttoainejäte vähenee n. sadasosaan. Suomessa se siis mahtuisi tuon kaksion yhteen vaatekomeroon. Tuosta laivasta ei saa yhtä iskevää iskulausetta, mutta...

Ongelman koko:

Ludger Wess uudelleentwiittasi
Anna Vero Wendland
@VeroWendland·11t
#Atommüllthread, hochaktiv. Auf vielfältigen Wunsch der Werktätigen wiederhole ich meinen RT in präzisierter Form: das 👇🏼ist der *abgebrannte Kernbrennstoff* der globalen Kernenergiegeschichte. Er würde in ein Stadion passen.  Quelle & kritische Bewertung unter ALT in d BU.

MinerDeck
@MinerDeck
All the spent fuel ever discharged from nuclear power plants — about 460,000 tonnes worldwide since the start of nuclear electricity production in 1951 — could fit neatly in a football stadium.

https://twitter.com/MinerDeck/status/1651217599030517760/photo/1

***

Siihen raamatulliseen vertaukseeni vielä: muistaakseni myös kaikki maailman tähän mennessä löydetty ja talteenotettu kulta kerättynä yhteen paikkaan olisi kutakuinkin samankokoinen möhkäle.

Ja kulta ei tosiasiassa tuota mitään, vaikka mielikuva Roope Ankan rahasäiliöstä onkin kaikilla meillä vahva. Sen sijaan...

[Heikki Jokipii]

Mitä tuo fuusioenergian tutkimus- ja kehittämistyö maksaa? Siitä annettiin vain tämä suuntaa antava tieto:

Yli 3,5 miljardia dollaria eli noin 3,3 miljardia euroa maksanut Lawrence Ignition Facility suunniteltiin aikoinaan mallintamaan ydinkokeita. Sitten tutkimus laajeni fuusioenergiaan.

Paljonko BN-800:n täydellinen kopio maksaisi? Siitäkin meillä on vain suuntaa antava tieto:

According to Russian business journal Kommersant, the BN-800 project cost 140.6 billion rubles (roughly 2.17 billion dollars).

Sen piti olla varma nakki. Enää ei näytä siltä:

ITER Fusion Energy Project: ‘Record-setting Disaster’

“With each passing decade, this record-breaking monument to big international science looks less and less like a cathedral—and more like a mausoleum.” — Scientific American

The 35-nation International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) project, advertised as “the way to new energy,” has hit another snag. “The world’s biggest fusion experiment,” Bloomberg reported, “faces new delays and potentially billions of dollars in extra costs after defective pieces and broken supply chains disrupted the reactor’s construction in southern France.”

[Heikki Jokipii]

Christopher Monckton of Brenchley fuusiosta:

Nuclear (Con)fusion: Why the Gee-Whizz Factor Costs so Much

Juttu on pitkähkö ja osin vaikeaselkoinenkin. Mutta loppukappale tämä:

ITER, therefore, is now likely to be decades late and tens of billions over budget. If there were even one sufficiently curious policy wonk working in the government of any of the 35 nations foolishly embroiled in this doomed project, the governments in question would be pulling out their funding at once. Like all gee-whiz moonbeams-to-cucumbers notions, this granddaddy of them all is irremediably failing, at prodigious cost to us all.

(lihav. HJ)

Henkilökohtaisesti: siitä on melko tarkkaan 50 vuotta, kun hetkeksi tavattomasti innostuin fuusiorektorista. Ja myös siitä, kun fysiikkaa opiskeleva osakuntatoverini (myöhempi alan tohtori) kertoi minulle noista käytännöllistä ja teoreettisista vaikeuksista sen tiellä.

[Heikki Jokipii]

Tällainen väite:

Russia And China Dominating the Race For Nuclear Electricity Generation.

Odotin, että breederit olisi mainittu. Mutta ei mainittu. Ne esille tuomalla krjoituksen teesi olisi ollut vieläkin vahvemmilla.

[Heikki Jokipii]

On sen joku muukin huomannut. David Archibald (lihav. HJ):

The Energy Future we need to have a Future worth having.

The third problem with light water reactors is that they are extremely wasteful with the planet’s uranium endowment. Uranium as it comes out of the ground is 99.3% U238 and 0.7% U235. To be used in light water reactors, the U235 is enriched five-fold to 3.5% and 80% of the U238 is thrown out. Well some of that U238 is used to make depleted uranium antitank projectiles which in battle ends up as uranium oxide spread to the winds. Depleted uranium antitank rounds contain four kilograms of U238 which would have produced the energy equivalent of 19,000 barrels of oil if processed through a plutonium breeder reactor. And to put that number into context, a car being driven 20,000 km per annum at a fuel consumption rate of 10 km to the litre will burn 34 barrels each year. So the energy inherent in a depleted uranium antitank round is equivalent to powering a car for 558 years.

Problems two and three can be solved, and need to be solved, by fully developing the plutonium breeder technology. Plutonium breeder reactors operate by irradiating U238 with high energy (fast) neutrons to produce Pu239. There have been plutonium breeder reactors that operated happily for decades, all in Russia. France also successfully operated a plutonium breeder reactor, at least until it was shut down as part of a political deal with the French green party.  The best existing Western design for a plutonium breeder reactor is considered to be the GE-Hitachi PRISM reactor. This is set up to reprocess the fuel onsite using a pyrometallurgical process in a closed fuel cycle.

Mutta GE-Hitachi ja PRISM ei käsittääkseni ole vielä koskaan saanut oikeasti näyttää mihin pystyy.

***

Archibald, niin ilmastoskeptikoksi kuin hänet lasketaankin, ei muuten haikaile tätä optiota:

So deciding between the so-called renewables and coal for power generation is a false choice. Because coal isn’t a long-term option. There are babies being born now who will see the end of coal. There is not much point agonising about coal-fired power stations. The better use for coal is producing liquid fuels for transport applications. There is only one source of energy that can replace coal for power generation and that is nuclear. The sooner we replace coal with nuclear for power generation, the longer our coal reserves will last and the higher the standard of living our children will have.

Tämä on ihan minun lisäykseni tuohon:

Ja useimpien elämässä ei näy yhtikäs mitään. Vaan kaikki riippuu siitä, että ihminen on saatu uskomaan, että jotain kauheaa tapahtuu hänen lastenlastensa vanhuudessa. Silloin kun maailman keskilämpötila on noin 1 asteen korkeampi kuin nykyisin.

Silloin kun kaikki kivihiili ja öljy on käytännössä käytetty.

[Heikki Jokipii]

Huomatkaa, mitä tästä toivotaan:

Maailman suurin fuusioreaktori käynnistyi

JT-60SA on koereaktori, joka on rakennettu lämmittämään plasma 200 miljoonaan asteeseen ja pitämään lämpötila 100 sekuntia. Aika on pidempi kuin kaikissa aiemmissa tokamak-reaktoreissa.

Tutkijat voivat hyödyntää pitkää toiminta-aikaa fuusioprosessin tutkimiseen, jotta plasma saadaan pysymään vakaampana ja reaktorilla voidaan tulevaisuudessa tuottaa sähköä sähköverkkoon.

JT-60SA:n tehtävä on osoittaa, että fuusioreaktori pystyy tuottamaan enemmän energiaa kuin se tarvitsee fuusioprosessin ylläpitämiseksi.

(lihav. HJ)

***

Minä kuulisin mieluummin, mitä Hitachin breedereille kuuluu. Ja tässähän sitä tietoa tulee:

Sodium-cooled fast reactors (SFR)

About 95% of available energy remains in spent fuel removed from light water reactors (LWRs). Instead of storing that spent fuel in casks in the desert for thousands of years, what if that fuel could be used to generate additional electricity to help meet the world’s growing demand?

That’s the motivation behind GEH’s SFR reactors. As part of an Advanced Recycling Center, these reactors could recycle all the uranium and transuranics (elements heavier than uranium) contained in spent nuclear fuel to generate at least a hundred times more electricity and decrease the long-term radiotoxicity of the remaining wastes.
[..]
The PRISM reactor concept is currently being put into practice in two reactors: the Natrium reactor in Wyoming and the ARC-100 in Canada. Learn more about these systems below.

Eli kaksi tuollaista laitosta olisi (Venäjän ulkopuolella) nyt käynnistymässä. Koelaitoksista ei tuossa puhuta. Tämä verran lisää Kanadan hankkeesta:

New Brunswick Power in Canada has selected the ARC-100 reactor for implementation at its Point Lepreau site. The Affordable, Robust, Compact SFR reactor is based on GEH’s PRISM configuration and is expected to produce 100 MWe as well as industrial heat comparable to larger coal-fired plants. The ARC-100 reactor promises to reshape the energy industry by providing scalable, carbon-free energy to New Brunswick Power’s customers.

Vieläpä pienehkö. Tuollainen meille (tai... monta!)! Kanadassa nyt selvästi luotetaan myös sen taloudellisuuteen.

Jonain (kauniina) päivänä vielä Tiede-lehti ja HS kertovat noista. 

[Heikki Jokipii]

Siitä huolimatta, että nuo em. hankkeet ovat vakavassa mielessä käynnistymässä, kestää se toisaalta saadun tiedon mukaan vuosia. Venäjä säilyttää (teknisen ym.) johtoasemansa asiassa (valitettavan) kauan.

[Heikki Jokipii]

Onko tämä jotain "sukua" breedereille? YLE:n pikauutista:

Britannia aikoo aloittaa  edistyneen uraanipolttoaineen tuotannon

Britannia ilmoittaa aloittavansa ensimmäisenä Euroopan maana edistyneen uraanipolttoaineen tuotannon.

Maa aikoo investoida 350 miljoonan euron arvosta ohjelmaan, jolla tuotetaan matalarikasteisesta haleu-uraania. Kyseistä uraania käytetään pienissä ydinreaktoreissa ja tällä hetkellä sitä on kaupallisesti saatavilla vain Venäjältä.

Britannian hallituksen mukaan ensimmäinen haleu-uraania tuottava laitos perustetaan Luoteis-Englantiin ja laitos pyritään saamaan toimintaan 2030-luvulla.

Tuo, että sitä on saatavilla vain Venäjältä, pistää tuota epäilemään.

UK:n hallituksen kuvaus:

https://www.energy.gov/ne/articles/what-high-assay-low-enriched-uranium-haleu

Tämä sen linkkisivu lisää epäilyksiä:

https://www.energy.gov/ne/articles/advanced-reactor-technology-development-fact-sheet

Siellä puhutaan käytetyn polttoaineen uudelleen käytöstä "edistyneiden" voimaloiden ominaisuutena ja kykynä.

***

Tuo pistää unelmointivaihteen päälle. Maa täynnä pieniä voimaloita, jotka käyttävät pois jo syntyneen jätteen!

Mutta myöntää nyt täytyy: en tiedä, en täysin ymmärrä.