Sjøvannsuran ett skritt nærmere å være en levedyktig energikilde

Uran er et tungt, naturlig forekommende metallisk grunnstoff. Det er viktig fordi det er en nøkkelingrediens i kjernekraftproduksjon, brukt som brensel i atomreaktorer for å produsere elektrisitet. Uran er energitett, noe som betyr at en liten mengde produserer mye energi, noe som gjør det til en verdifull energikilde.

Utvinning og prosessering av uran kan imidlertid være skadelig for miljøet, samtidig som det resulterer i betydelig ødeleggelse av habitat og utslipp av enorme mengder klimagasser knyttet til prosessen. Det er av denne grunn at en levedyktig måte å høste uran på fra sjøvann er så spennende.

Uranforfallskjeden

Urans energifrigjøring involverer atomstrukturen. Uranatomer har store, ustabile kjerner. Når et nøytron treffer et uranatom, kan det føre til at atomet splittes eller gjennomgår fisjon. Denne fisjonen deler uranatomet i to mindre atomer og frigjør ytterligere nøytroner pluss en betydelig mengde energi.

Kilde: https://pubs.usgs.gov/of/2004/1050/uranium.htm

I atomreaktorer er denne prosessen kontrollert. De frigjorte nøytronene kan treffe andre uranatomer og skape en kjedereaksjon. Varmen som genereres fra denne reaksjonen brukes til å varme opp vann, og produsere damp som deretter utnyttes til å drive turbiner som genererer elektrisitet.

Denne kontrollerte bruken av urans fisjonsprosess er grunnlaget for kjernekraftproduksjon, og utnytter den betydelige energien som frigjøres under nedbrytningskjeden.

En uranfri fremtid

Selv om kjernefysisk fisjon for tiden er et toppalternativ for bærekraftig, ren energi, er det ikke uten sine egne ulemper. Som nevnt, når drivstoffkilder som uran forfaller, er det resulterende radioaktive isotoper kjent som "fisjonsprodukter". Disse biproduktene må deretter holdes omhyggelig innesluttet, i noen ganger ekstraordinært lange perioder, til de ikke lenger er farlige. I flere tiår har forskere anerkjent dette og har jobbet hardt for å utvikle en overlegen prosess kjent som kjernefysisk fusjon.

Der kjernefysisk fisjon utnytter energi fra nedbrytning av tunge grunnstoffer som uran, utnytter kjernefysisk fusjon energi fra fusjon av lettere atomkjerner (typisk deuterium + tritium = helium + et nøytron). Interessant nok er dette den samme prosessen som driver stjerner som solen. Det er forskjellige grunner til at fusjon anses å være langt overlegen fisjon. Disse inkluderer,

Høyere energiutgang: Fusjon frigjør betydelig mer energi enn fisjon. Sammensmelting av atomer frigjør nesten fire millioner ganger mer energi enn forbrenning av kull, olje eller gass og omtrent fire ganger så mye som kjernefysiske fisjonsreaksjoner.

Rikelige drivstoffkilder: De primære brenselene for fusjon, deuterium og tritium, er mer rikelig enn spaltbare materialer som uran. Deuterium kan utvinnes fra vann, mens tritium kan produseres fra litium under selve fusjonsprosessen, som har terrestriske og havbaserte reserver tilstrekkelig i over tusen år.

Lavere miljøpåvirkning: Fusjon slipper ikke ut skadelige klimagasser som CO₂. Det viktigste biproduktet er helium, en inert og ikke-giftig gass. I motsetning til fisjonsreaktorer produserer ikke fusjonsreaktorer høyaktivt, langlivet kjernefysisk avfall. Materialene som brukes kan potensielt resirkuleres eller gjenbrukes innen 100 år.

Sikkerhet: Fusjon har ikke samme risiko som fisjonsreaktorer. Det er ingen risiko for en nedsmelting som i fisjonsreaktorer, siden det iboende er vanskelig å opprettholde fusjonsreaksjoner; enhver forstyrrelse kan føre til at reaksjonen stopper umiddelbart. Fusjon bruker heller ikke spaltbare materialer som uran eller plutonium, noe som begrenser risikoen for atomspredning.

Selv om det er mange hindringer som gjenstår å fjerne til vår evne til å utnytte kjernefysiske fusjonsreaksjoner gjør det til en levedyktig kraftkilde, har prosessen sett en gjenoppblomstring i interesse i det siste på grunn av ulike gjennombrudd rundt antennelse. For eksempel har forskere ved ulike anledninger oppnådd en netto energigevinst i fusjonsreaksjoner, der det ble produsert mer energi enn det som ble brukt til å starte reaksjonen.

Tidslinjen for et påviselig fusjonskraftverk er estimert til å være rundt 20 år, selv om noen startups hevder at det kan oppnås i løpet av et tiår eller mindre. Imidlertid er disse spådommene dempet av kompleksiteten i plasmafysikk og det praktiske ved å bygge en fungerende fusjonsreaktor.

Totalt sett, mens kjernefysisk fusjon gir betydelige fordeler fremfor fisjon når det gjelder energiproduksjon, miljøpåvirkning og sikkerhet, er det fortsatt et arbeid som pågår å mestre denne teknologien for praktisk, konsekvent energiproduksjon, med en optimistisk tidslinje på minst to tiår før den blir en levedyktig energikilde.