Verdenshistoriens første Generasjon IV reaktorfremdrift på kommersielle skip innen 2030?

Nylig ble International Conference on Nuclear Propulsion for Shipping avholdt på NTNU i Ålesund. Internasjonale eksperter som Per Peterson beskrev konferansen som en av de mest interessante han har vært på noen gang.

På konferansen ble de overordnede resultatene av NuProShip I-prosjektet presentert. Knutsen OAS, DNV, Vard, Sjøfartsdirektoratet og Institutt for havromsoperasjoner og byggteknikk hos NTNU i Ålesund har sammen med utenlandske partnere gjort et utvalg av reaktorteknologier som tilfredsstiller hele 37 krav innen kjernefysisk fremdrift på skip. 

Det endte med tre reaktorteknologier – Micro Modular Reactor (MMR) fra Ultra Safe Nuclear Corporation (USNC), Sealer 55 fra Blykalla og Fluorid salt-kjølt Høgtemperatur Reactor (FHR) Kairos Power. Alle teknologien ble behørig presentert av Francesco Venneri og Paolo Venneri, Per Peterson og Janne Wallenius.

USNC benyttet muligheten til å også presentere en reaktorteknologi i en  helt egen liga. De presenterte Pylon T1-reaktoren med superkritisk CO₂-turbin som de har utviklet for skip det siste året. Reaktoren yter 6 MW elektrisk energi i over 3 år (maksimum 25 år) avhengig av lasten, og hele reaktoren og turbinen går inn i en 20 fots container! Denne vil ha et utrolig stort mulighetsrom også på land.

Både MMR- og FHR-reaktorteknologiene ligger så godt an i utviklingsløpet at de er klare med første enhet i 2027/28. Det vil gi oss muligheten til å komme med verdenshistoriens første kommersielle skip som bruker Generasjon IV-teknologi. Begge reaktorteknologiene går på TRISO-brensel, noe vi i prosjektet mener vil være viktig for shipping.

TRISO-brensel er et slags keramisk brensel som inneholder uran i kjernen, med inntil 19.75 prosent anriket uran. Det tåler over 1500 grader celsius i svært lang tid og 1800 grader celsius i 300 timer, store mekaniske påvirkninger og over 100 000 år i sjøvann. Det kan ikke misbrukes av grupperinger og land som ikke selv har svært avansert brenselsteknologi. Avfall er også innesluttet, slik at spredning av radioaktive elementer er helt utelukket.

Ytring

Kjerneenergi ved NTNU

I figuren under ser vi MMR og litt informasjon om den og TRISO-brenselet. Etter endt utbrenning av brenselet i skipsreaktoren vil det være igjen én kvadratmeter av avfall som veier 2 tonn. Endelig utbrenning vil skje i en mye større reaktor på land (waste burner), som vil produsere kraft og/eller høytemperatur-varme. Reaktorkjernen inneholder 300 MWår, eller 2,6 TWh, med termisk energi. Henter man det ut med en dampturbin får man ca. 2 TWh med totalenergi, hvorav 750 MWh blir elektrisitet. Henter man det derimot ut med en superkritisk CO₂-turbin vil man få ut omtrent 1,3 TWh med elektrisitet, og i underkant av 1 TWh med termisk restvarme som kan brukes til oppvarming, produksjon av biodrivstoff og mye mer.

Det er lett å bli teknologifokusert, men Ian Salter fikk mest tid av alle på konferansen. Han snakket om lovverket internasjonalt, og det er viktig fordi disse skipene går over alle verdenshav, inn og ut av ulike jurisdiksjoner. Det er ikke kjernekraftindustrien forberedt på i dag. Han, sammen med våre reaktoreksperter, var derimot klar på at med riktig arbeid fremover vil det faktisk være mulig å få til det første kjernefysisk drevne, kommersielle, handelsskipet innen 2030 dersom teknologi- og lisensieringsprosessene går omtrent som forventet.

Ti på topp: Dette er NTNUs største navn

Dersom prosjektet lykkes, er potensialet enormt. Vi ser for oss rundt 2-3000 reaktorer per år inn i den maritime industrien globalt. Det vil gi en installert totalkapasitet i 2060 som er omtrent fire ganger større enn hele den landbaserte kjernekraftindustrien i dag. Med Norges andel av handelsflåten, og det faktum at disse skipsreaktorene brenner ut bare halvparten av brenselets energi, vil waste burner-reaktorer på land produsere 350 TWh i året for Norge, under den forutsetningen at vi dimensjonerer waste burner-reaktorkapasiteten for å ta alt avfall fra norske skipsreaktorer. All denne energien kan brukes til å lage e-fuels og mye mer til mindre skip, flyindustrien og likevel ha til overs til krafthungrige datasentre.