USA starter ekstremt dybtboret kernekraftværk: reaktor går næsten 2 kilometer under jorden

Kernekraft møder olieindustri i en usædvanlig fusion

I det stille midtvesten er der noget på færde, som minder mere om et olieprojekt end om et kernekraftværk. En ung amerikansk virksomhed er i gang med at bore smalle, ekstremt dybe brønde – og i bunden skal der en dag sidde en kompakt kernreaktor, næsten to kilometer nede i jordskorpen, afskærmet af den omgivende klippe.

Start-up bruger boreteknik fra oliebranchen til kernreaktor

Det californiske selskab Deep Fission er i gang med tre prøveboringer i Parsons, en by i det sydøstlige Kansas. Den første brønd gik i jorden den 11. marts. Hver boring er omkring 1.830 meter dyb og kun cirka 20 centimeter i diameter. Boreholdet anvender stort set de samme maskiner og metoder som olie- og gasindustrien, hvor den slags dybder er hverdagskost.

Disse tre brønde er ikke selve slutmålet – de fungerer snarere som en slags helbredstjek af undergrunden. Geologer måler løbende hårdheden, strukturen og vandgennemtrængeligheden i de forskellige stenlag. På den baggrund afgør selskabet, præcis hvor og hvordan den endelige reaktorbrønd skal bores.

Det overordnede mål er at have en fungerende kernreaktor på stedet omkring juli 2026, som leverer strøm direkte til nettet eller til en enkelt aftager – for eksempel et datacenter eller en industriel installation.

Hvorfor netop Kansas? Stabil klippe og færre overraskelser

Kansas er ikke det første sted, man forbinder med kernekraft – men for Deep Fission er delstaten nærmest ideel. Undergrunden her består af relativt kompakte, lidt vandgennemtrængelige stenlag, som udgør en solid barrière mod stråling og radioaktive stoffer.

• Meget få forkastningslinjer og begrænsede risici for jordskælv
• Veldokumenterede stenlag takket være årtiers olie- og gasboringer
• Kompakt, dårligt gennemtrængelig klippe som naturlig forsegling

Netop det sidste punkt er afgørende. Mens traditionelle kernekraftværker bygger tykke betonkupler for at holde strålingen inde, ønsker Deep Fission at lade hundredvis af meters klippe og vand overtage den opgave.

Reaktor på et kabel, i en vandfyldt brønd

Når de tre prøveboringer er afsluttet, følger en fjerde brønd – denne gang til selve reaktoren. Den sænkes som et aflangt modul på et kraftigt kabel ned i en vandfyldt hulning for enden af brønden.

Princippet minder om en klassisk letvands­reaktor: let beriget uran som brændstof og vand som kølemiddel og moderator. Deep Fission har indgået en leveringsaftale med Urenco USA, den amerikanske afdeling af det oprindeligt europæiske uranberigningsselskab.

Reaktoren leverer omkring 15 megawatt termisk effekt. Efter omdannelse via en turbine bliver det til cirka 5 megawatt elektricitet – nok til eksempelvis et mellemstort datacenter eller et fabriksanlæg.

Reaktoren passer ind i et hul på tyve centimeter i diameter, næsten to kilometer nede, og er fuldstændig omgivet af klippe og vand.

Vandtryk erstatter tykke stålbeholdere

I 1.800 meters dybde hviler en enorm vandsøjle på reaktoren. Trykket når her op på omkring 160 atmosfærer. Normalt kræver sådanne tryk gigantiske, ekstremt tykstålede trykbeholdere. I dette design overtager naturen langt størstedelen af det arbejde.

Vandsøjlen holder kølevæsken under højt tryk, så den forbliver flydende selv ved høje temperaturer. Derved er der kun behov for en langt enklere stålkappe om reaktorkernen, hvilket sparer adskillige tons stål og beton. Også de overjordiske bygninger holdes minimale – ingen massiv kuppel, men snarere noget, der ligner en lille industriinstallation eller et borested.

Klippe som ultimativ nødbeskyttelse ved en ulykke

Et af Deep Fissions stærkeste salgsargumenter er sikkerhed. Hvis noget går galt, befinder reaktoren sig ikke i en betonbygning på overfladen, men låst inde i et smalt rør, omgivet af tykke lag klippe og vand.

Radioaktive spaltningsprodukter vil ikke uden videre kunne slippe ud i atmosfæren. De forbliver fanget i brønden og i de omgivende, dårligt gennemtrængelige stenlag. Det begrænser både de akutte konsekvenser og behovet for masseevakueringer – selvom oprydning af et sådant underjordisk sted naturligvis vil være uhyre kompliceret.

Også ved en nødstop spiller designet en rolle. Vandsøjlens højde skaber en slags naturlig termosifon: varmt vand stiger op, og koldere vand strømmer automatisk til. Det betyder, at systemet kan bortlede varme passivt, uden elektriske pumper. Ved strømsvigt er der altså stadig køling til stede – noget, der viste sig at være et kritisk svagt punkt under katastrofen i Fukushima.

Mindre sårbar over for jordskælv

Fordi reaktoren hænger i en smal, lodret cylinder, reagerer den anderledes på jordskælv end et klassisk kernekraftværk. Store vandrette forskydninger af bygninger opstår ikke her; modulet bevæger sig primært inden for et snævert, afgrænset volumen i takt med den omgivende klippe.

Det gør konstruktionen langt mindre sårbar over for revner i vægge, rørledninger eller bærende strukturer på overfladen. De sårbare dele sidder dybere, i et miljø, der rystes langt mindre end jordoverfladen under et kraftigt skælv.

Priser: Kernekraft på niveau med store gaskraftværker?

Deep Fission hævder at kunne opnå store besparelser sammenlignet med klassiske kernekraftværker. Ved at benytte standardboremaskiner fra oliebranchen og holde den overjordiske bygningsaktivitet på et minimum skulle prisen per installeret megawatt kunne blive op til fem gange lavere.

Også byggetiden skal reduceres drastisk. Mens store kernekraftværker ofte venter i ti år eller mere, taler selskabet om cirka seks måneder fra boringens begyndelse til idriftsættelse. Det skal dog bemærkes, at tilladelser og myndighedsgodkendelser i praksis tager langt længere tid end selve den tekniske opbygning.

Med 80 millioner dollars i investeret kapital satser Deep Fission på, at boreplatformens logik kan gøre kernekraft finansielt attraktiv igen.

Mikronuklear til datacentre og isoleret industri

Med 5 megawatt elektrisk effekt sigter Deep Fission ikke mod hele byer, men mod decentrale anvendelser. Tænk på afsides miner, mindre industrigrunde eller datacentre, der ikke ønsker at være afhængige af et overbelastet højspændingsnet.

For datacentre er en stabil og forudsigelig strømforsyning helt afgørende. Vind og sol leverer ikke det uden storstilet lagring – noget, der er dyrt og pladskrævende. En underjordisk kernreaktor kræver næsten ingen plads på overfladen, støjer minimalt og er næsten usynlig i landskabet. De mest synlige elementer er boretårne, en lille kontrolbygning og køleinfrastruktur.

Fra oliebrønd til kernekraftbrønd

Hvis projektet i Kansas lykkes, ønsker Deep Fission at udrulle tilsvarende enheder andre steder i USA. Strategien er enkel: Hvor man kan bore en dyb olie- eller gasbrønd, kan man også bore en kernekraftbrønd. Det åbner døren til en helt ny type energikort, hvor gamle boreområder omdannes til kompakte kernekraftsites.

Nye spørgsmål om affald, regulering og offentlig accept

Placeringen af kernereaktorer under jorden rejser også mange spørgsmål. Hvad sker der med det radioaktive affald, hvordan henter man sikkert en reaktor op igen efter dens levetid, og hvordan håndterer man lækager dybt nede i undergrunden? Erfaringen med permanent oplagring af kerneaffald i dybe geologiske formationer er stadig begrænset og ofte politisk følsom.

Tilsynsmyndighederne bliver desuden nødt til at skrive nye regler. Eksisterende kerneenergiregler forudsætter overjordiske anlæg med klart tilgængelige komponenter. Inspektioner næsten to kilometer nede kræver andre instrumenter, sensorer og procedurer – og den proces kan tage år og vil i høj grad afgøre, om teknologien nogensinde bliver anvendt i stor skala.

Hvad dette kan betyde for kernekraft i Europa

For europæiske lande er dette amerikanske forsøg først og fremmest et signal om, at kernekraft er under hastig forandring. Mens mange politiske planer stadig kredser om store centrale projekter ved kysten, viser Deep Fission, at en modulær, underjordisk model ser teknisk mulig ud. Det kan på sigt flytte diskussionen om pladsforbrug, synlighed og sikkerhed betydeligt.

For den, der følger debatten om kernekraft, er det nyttigt at have styr på et par begreber: termisk effekt handler om den varme, der opstår i reaktoren, mens elektrisk effekt er den strøm, der til sidst kommer ud af generatorerne. Forskellen hænger især sammen med dampturbiners og generatorers virkningsgrad. Ved kompakte reaktorer er denne virkningsgrad ofte lavere end ved gigantanlæg – hvilket delvis forklarer, hvorfor 15 megawatt varme her resulterer i cirka 5 megawatt elektricitet.