Grönarealisten

Jag har i en serie inlägg försökt driva hem hur fantastiskt mycket energi det finns i uran, tex genom att se på energin i en bit uran stor som en sockerbit och att jämföra uran med den globala oljekonsumtionen. Låt oss nu titta på ännu ett exempel. Låt oss se hur rimligt det vore att utnyttja uran från vanlig hederlig slumpmässigt utvald berggrund, dvs den energimängd du kan tänkas hitta i form av uran ifall du tar en spade och ger dig ut i din trädgård.

Den genomsnittliga koncentrationen av uran i berggrund är 2.8 parts per million eller annorlunda uttryckt 2.8 gram uran per ton berg. Låt oss anta att vi går ut och drar upp en ruta 10 gånger 10 meter stor och spränger lös de 5 översta metren i den rutan, vi antar även att det är vanlig hederlig granit. Då har vi brutit lös 500 kubikmeter granit vilket väger 1350 ton. Det innehåller 3.8 kilo uran. Det låter inte som en särskilt imponerande mängd uran, men hur mycket energi innehåller det?

Som jag nämnt tidigare så är teoretiska maxgränsen för energi i uran ungefär 80 000 miljarder joule per kg, vilket är desamma som 22 miljoner kilowattimmar värmeenergi. För att vara konservativ kan vi anta att vi kan utvinna ungefär hälften av den energin och omvandla en tredjedel till el. Dvs ungefär 3,6 miljoner kWh el per kg uran. Det antagandet hittar man stöd för i "Physics Handbook" där de anger det som den praktiska mängden el man kan utvinna ur uran i en sluten breeder bränslecykel.

Ur den slumpmässigt utvalda 10*10 meter stora landplätten har vi alltså grävt fram uran nog för att producera 14 miljoner kWh elektricitet. Det är nog för att driva ett hushåll i 3500 år! Gräver man en grop 1*1*1 meter stor så hittar man nog med uran för att driva kåken i 7 år.

För att titta på det lite närmare måste vi såklart ta reda på hur mycket energi som går åt för att bryta, krossa och behandla de 1350 tonnen mark. I en kanadensisk rapport " BENCHMARKING THE ENERGY ONSUMPTION OF CANADIAN OPEN-PIT MINES" kan man på sidan 18 se att det går åt runt 70 000 kWh energi för att bryta och behandla ett kiloton malm i dagbrott. Dvs 70kWh/ton. Inte mycket att bråka om.

För att bryta vårt uran hade det alltså gått åt ungefär 95 000 kWh energi, 0.7% av energininnehållet i uranet. Eller för att vara mer specifik, 25 000 kWh per kg uran. Sen tillkommer det förstås en energiåtgång för att upparbeta kärnbränslet eftersom det handlar om slutna bränslecykler, ungefär 13000 kWh per kilo anrikat uran*, vilket ger ungefär 1600 kWh/kg naturligt uran. Försumbar i jämförelse med energiåtgången vid själva brytningen. Eftersom vi tänker oss breeder reaktorer just nu också så behövs inte heller anrikningen. Jag ska göra en mer grundlig kontroll i fallet med anrikat uran i lättvattenreaktorer senare.

Hur ser det ut ekonomiskt då? Energin för att bryta marken hade kostat(enligt samma kanadensiska rapport) ungefär 40 000 kronor. Låt oss anta att energiåtgången är ungefär 50% av driftskostnaderna, det kostar då ett gruvbolag 80 000 kronor att bryta och behandla de 1350 tonnen granit. Om de vill få ut dubbelt så mycket pengar som de spenderar måste de sälja uranet för 42 000 kronor per kilo. Det är ett saftigt pris minst sagt, men vad innebär det för elproducenterna? 42 000 kronor delat på 3.6 miljoner kWh blir endast 1,2 öre per producerad kWh el. Idag betalar kärnkraftverken runt 2 öre/kWh för bränsle. I breeder reaktorer är alltså uran från vanlig granit ekonomiskt möjligt!

Om vi inte har någon annan billigare urankälla så är det ändå alltså både energimässigt och ekonomiskt att utvinna uran ur vanlig hederlig granit! Vi lär aldrig få slut på granit i världen. Om Heiti läser detta kommer han undra hur mycket mark som måste brytas för att tex byta ut världens kolkraftverk. Världen konsumerar årligen 3,3*10^13 kWh energi(120 exajoule) från kol, enligt exemplet ovan kan vi utvinna ungefär 10 000 kWh/ton granit. Det blir alltså 3 miljarder ton granit per år för att ersätta kol. Som jämförelse så konsumerar världen idag 6.2 miljarder ton kol per år.

För den som har huvudet på skaft så är det alltså uppenbart att energitätheten i vanlig berggrund pga spårmängderna uran är betydligt HÖGRE än energitätheten i ren kol. Tänk på det i några sekunder! Vi kan räkna in torium också som är 3-5 ggr vanligare än uran. Då behövs det helt plötsligt bara 500 miljoner ton slumpmässigt utvald berggrund per år för att ersätta 6.2 miljarder ton kol.

I realiteten kommer vi aldrig få slut på fyndigheter med halter betydligt över 10 ppm. Om vi har berggrund med halten 50 gram uran per ton berg så kan vi ersätta all kol i världen och ändå endast bryta runt 180 miljoner ton berg. Det innebär ungefär 4-5 gruvor av AITIKs storlek. Om man återigen räknar in torium så räcker det med en endaste gruva av den storleken.

En sluten breeder bränslecykel är verkligen så nära ultimata energikällan man kan komma. Låt oss titta på vindkraft  och hur mycket material det kräver. Enligt vattenfall krävs det 0.05 gram koppar per kWh producerad el i vindkraft. För att ersätta kol med vindkraft kommer det alltså gå åt ungefär 1,6 miljoner ton koppar per år. Den ovan nämnda AITIK gruvan producerar 66 tusen ton koppar per år. Det krävs alltså kopparproduktionen från 24 koppargruvor av AITIK's storlek bara för att förse vindkraften med den koppar det behöver i ett sådant scenario**.

Kärnkraft om den utnyttjas rätt är obeskrivligt mycket resurseffektivare än någon annan energikälla som överhuvudtaget existerar! Det går inte förneka. Däremot så är dagens lättvattenreaktorer ingenting att hänga i julgranen, för att kärnkraften ska uppnå sin ultimata potential så krävs det breeders och helst en övergång till torium istället för uran.

*http://www.globalsecurity.org/wmd/intro/u-centrifuge.htm

**Enligt vattenfall krävs det givetvis även koppar till kärnkraft, men majoriteten på grund av att avfallsbehållarna är av koppar. Med slutna bränslecykler reduceras avfallsmängden med en faktor 100 vilket nästintill eliminerar kärnkraftens kopparbehov.