En ny form av radioaktivt bränsle vid namn TRISO-partiklar kan – enligt formgivarna bakom uppfinningen – göra härdsmälta fysiskt omöjligt. Och bränslet är nära att godkännas av myndigheterna i USA.
En svår balansgång
Alla kärnkraftverk bygger på samma princip: Kärnfission klyver en kärna av radioaktivt material. Denna process genererar värme, som kan omvandlas till elektricitet.
Knepet är att balansera säkerhet och effektivitet. Ju högre temperatur, desto större effekt. Men om temperaturen blir för hög, smälts kärnan ned.
De nya TRISO-partiklarna påminner om karameller, eftersom de är uppbyggda som små kulor med flera olika lager.
Karamellen består av en kärna av anrikat uran och syre, omgiven av tre växlande lager av grafit och keramik – känt som kiselkarbid. De yttersta lagren skyddar urankärnan mot nedsmältning.
TRISO är en förkortning av tristrukturell isotropi. Karamellen, som är en millimeter i diameter, har alltså tre strukturer, i vilka isotropin innebär att partikeln inte har någon specifik riktning.
TRISO-partiklar tål skyhöga temperaturer
Paul Demkowicz, som verkar vid Idaho National Laboratory, arbetar med att undersöka kärnteknikers säkerhet. I ett experiment utsatte han TRISO-partiklar för höga temperaturer under olika perioder.
Under två veckors tid utsattes 300 000 partiklar för temperaturer över 1 760 grader. Inte en enda av de många partiklarnas beläggning tog skada.
De flesta kärnkraftverk drivs i dag vid temperaturer under 600 grader, så det finns med andra ord stort utrymme för att öka framtida kraftverks effektivitet utan att kompromissa med säkerheten, när TRISO-partiklar används som bränsle.
En annan fördel är att TRISO-kraftverk inte behöver samma säkerhetsåtgärder som gamla kraftverk. Ett TRISO-kraftverk är dessutom mindre – inte större än en container – och det kan placeras mycket närmare tätbebyggda områden, till skillnad från de vanliga kraftverken som kräver många kilometers säkerhetsavstånd.
Kärnkraft har i årtionden varit ett omtvistat energi- och säkerhetspolitiskt ämne. Inte minst i kölvattnet av Tjernobyl och Fukushima. Men med rätt teknik kan kärnkraften bli en central bricka i den gröna omställningen.