Sådan forudsiger du fremtidige atomkraftkrav

Atomreaktorer vil være nødvendige for at gå over til en fremtid med lavt kulstofindhold, men de er tidskrævende og dyre at planlægge og bygge, så det er vigtigt at få et forspring med fremtidige krav. Marc Ernoult fra Paris-Saclay University, Orsay, Frankrig og hans medarbejdere har produceret en model, der tager højde for de 'dybe usikkerheder' i vores nukleare fremtid og potentielle pludselige ændringer i ressourcebehov. Dette arbejde er blevet offentliggjort i EDP Sciences-tidsskriftet EPJ Nuclear Sciences &Technologies.

Frankrig får en højere andel af sin energi fra nukleare kilder end noget andet land (70,6 % i 2020), men selv der er nuklear planlægning sårbar over for pludselige skift, inklusive dem i den offentlige mening. Udvidelse af atomkraft i 2000'erne førte til frygt for mangel på naturligt uran og planer om at installere natriumkølede hurtige reaktorer (SFR'er), som bruger langt mindre naturligt uran end de ældre, billigere trykvandsreaktorer (PWR'er). Efter det hurtige skift i den offentlige mening som følge af Fukushima-katastrofen i 2011, erstattede bekymringer om omkostningerne ved SFR dem om tilgængeligheden af ​​naturligt uran, og ASTRID-projektet (Advanced Sodium Technological Reactor for Industrial Demonstration), set som den første fase af SFR-udrulning i Frankrig, blev standset i 2019.

Natriumkølede reaktorer kræver en meget større ophobning af plutonium end PWR'er, hvor plutoniumgenanvendelse kun er nødvendig for at stabilisere dens mængde gennem hele brændselskredsløbet. Det kan være relativt ligetil at modellere brændstofbehov, selv ind i det næste århundrede, hvis der kan antages en steady state eller en gradvis overgang mellem reaktortyper, men dette er ikke muligt; den fremtidige bane er meget usikker, og en pludselig vending af den nuværende position kan ikke udelukkes. Og, som Ernoult forklarer, "Det tager årtier at reagere på en ændring af målsætninger:dette er hurtigt på skalaen af ​​brændselscyklusfysik, men meget langsomt sammenlignet med mulige ændringer i politiske holdninger eller det industrielle miljø."

I denne nye undersøgelse modellerede Ernoult og hans medarbejdere plutoniumgenanvendelse i den franske flåde af atomreaktorer indtil 2140 ved hjælp af en optimeringsalgoritme. De fulgte tre scenarier, som hver inkluderede en brat beslutning om at skifte fra PWR'erne med lavt plutonium til SFR'erne med højt plutonium på et andet tidspunkt. Banerne for brændstofforbrug og energiproduktion blev sammenlignet med en, der involverede et øjeblikkeligt valg om at implementere SFR'er, og med en uden SFR'er overhovedet. "Dette er det første scenariestudie, der har inkluderet denne type hurtige ændringer midtvejs i den efterfølgende periode," tilføjer Ernoult.

Analysen viste, at det vil være nødvendigt at implementere en multigenanvendelsesstrategi for plutonium 30 år før, de første SFR'er forventes at komme om bord, for at forhindre flaskehalse og minimere mængden af ​​plutonium, der efterlades inaktiv. Selvom omkostninger og reaktorlevetid endnu ikke er inkluderet i modellen, konkluderer Ernoult og hans medarbejdere, at det burde være muligt at vælge og forfølge én strategi og stadig vide, at 'irreversible beklagelser' kan undgås, hvis senere omstændigheder fører til et skifte til en anden.