MOX-eksperimentene i Haldenreaktoren

– Den siste tiden har det blitt kjent at Institutt for Energiteknikk driver omfattende forskning på såkalt Mixed Oxide Fuel (MOX) i den norske Haldenreaktoren.

– MOX er et kontroversielt atombrensel som hovedsakelig produseres ved reprosesseringsverkene Sellafield og La-Hague. Også Russland planlegger å starte produksjon av MOX ved sitt reprosesseringsverk i Majak.

– Dette notatet forklarer hva MOX-brensel er, hvilke forsøk IFE gjør i Haldenreaktoren, og hvem som deltar i eksperimentene.

——————————————————————————————————————

Bakgrunn
Mens vanlig atombrensel er produsert av uran, utvunnet av berggrunnen, er MOX-brensel produsert av uran og plutonium fra reprosesseringsverkene i Sellafield og La Hague. Produksjonen av dette brenselet er derfor sterkt knyttet til reprosesseringen som foregår der.

Reprosessering er en måte å håndtere brukt reaktorbrensel på. Mens de fleste land som benytter atomkraft har valgt å lagre sitt brukte reaktorbrensel for framtidig deponering, har blant annet Storbritannia og Frankrike valgt å reprosessere sitt brensel. I denne prosessen løses det brukte brenselet opp i syre, slik at en kan utvinne uran og plutonium fra det brukte brenselet, for å bruke det på nytt i MOX-brensel.

Problemet er imidlertid at man samtidig frigir alle de andre radioaktive spaltningsproduktene som finnes i det brukte brenslet. Til tross for rensing blir store mengder radioaktivitet, i lav- og mellomaktive konsentrasjoner, sluppet ut i sjøen. Utslippene fra Sellafield og La Hague kan spores hele vegen langs Norskekysten, og helt opp til Barentshavet. Mange land, der i blant Irland og Norge, har derfor protestert kraftig mot utslippene.

Tidligere var målet med reprosesseringen å framskaffe plutonium til våpenproduksjon. Etter at den kalde krigen er over, og nedrustningsavtalen START 2 ble underskrevet, er imidlertid overskuddet av plutonium blitt svært stort. Ved Sellafield anlegget alene ligger det nå lagret over 70 tonn plutonium. Eksperter regner med at 6 kg. er nok til å produsere en atombombe. Det vil si at det er nok plutonium på Sellafield anlegget til å produsere over 11.000 atombomber. Ved La Hague er det lagret omtrent like mye.

En tid ble det argumentert med at anleggene skulle produsere brensel for det som man trodde skulle bli framtidens reaktorer; Breederne. Men etter at både Frankrike og England i løpet av 1990-tallet har stanset sin forskning på Breeder-teknologi er heller ikke dette noe grunnlag for å drive reprosessering lengre. Det har også vist seg at en tidligere hadde under estimert hvor mye uran som finnes i forskjellige reservoarer. Prisene på uran har derfor sunket kraftig, og det er derfor billigere for elektrisitetsselskapene å benytte nytt uranbrensel, framfor brensel som er produsert av reprosessert uran. Samtidig har den internasjonale kritikken mot de miljøskadelige utslippene fra industrien stadig blitt sterkere.

Eierne av de to reprosesseringsverkene driver derfor et intenst forskningsarbeid for å utvikle MOX som et alternativ til vanlig uranbrensel. Begge selskapene har ved en rekke anledninger uttrykt at MOX er deres framtidige satsingsområde. Det er derfor liten tvil om at forskning og utvikling av MOX kan medføre at reprosessering opprettholdes og eventuelt utvides, med fortsatt radioaktive utslipp som resultat.[1]

Samarbeid med BNFL
British Nuclear Fuels er selskapet som eier og driver Sellafield anlegget. I November 2001 åpnet BNFL verdens største anlegg for storskala produksjon av MOX. Sellafield Mox-Plant (SMP) kan produsere 120 tonn MOX-brensel per år, og BNFL ønsker å selge brenselet til blant annet Tyskland og Japan.[2] Transporten av brenselet skal foregå med skip, men kanskje også fly. Produksjonen av brenselet vil dermed føre med seg en kraftig økning i transportene av MOX til og fra England. En av transportrutene som er foreslått er langs Norskekysten, via Nordostpassasjen til Japan. Dette innebærer transport av nukleært materiale tvers gjennom Norges spisskammer, og oppvekstområde for våre viktigste fiskeslag, noe som har vakt kraftige reaksjoner fra norske myndigheter. Et uhell med en av disse transportene vil medføre en katastrofe for miljøet og fiskeri-industrien. Det kan også tenkes direkte terroraksjoner mot selve transportene. Ifølge Janes Information Group er skipene som transporterer brenselet bare motstandsdyktige mot lette våpenangrep. Janes har anbefalt at skipene burde vært fulgt av minst en fregatt. BNFL sine transportskip yter ca. 13 knop.

Norge har i en årrekke vært med på å hjelpe fram utviklingen av det kontroversielle atombrenselet. Mange atomkraftselskaper har fått drive testing og verifisering av MOX i Haldenreaktoren. Et av disse selskapene er nettopp BNFL. Omfanget av forsøkene er ikke offentlig kjent, men i et brev til Bellona innrømmer IFE at BNFL driver egne eksperimenter med MOX i Haldenreaktoren.[3] IFE mener BNFL er en partner «på linje med andre partnere», og ser tydelig ingen etiske problemstillinger knyttet til dette samarbeidet. Tvert imot ønsker IFE å fortsette samarbeidet med BNFL.[4]

MOX-eksperimentene i Haldenreaktoren
I Haldenreaktoren har det blitt gjort eksperimenter på MOX-brensel helt siden 1967.[5] Ifølge IFE representerer MOX-forskningen i dag omlag 20 prosent av oppdrags omsettingen til IFE-Halden (104 millioner kroner i 2001), men bare 5 prosent av den totale omsettingen til IFE.[6] Ved siden av BNFL har Sellafields viktigste kunde, British Energy (BE), vært en viktig oppdragsgiver. Per dags dato reprosesserer BE nesten alt sitt reaktorbrensel i Sellafield.

IFE har også innrømmet direkte samarbeid med det franske reprosesserings-selskapet COGEMA.[7] COGEMA er selskapet som eier og driver det franske reprosesseringsverket i La Hague. I likhet med BNFL anser COGEMA MOX som deres framtidige inntektskilde, men per dags dato er det vanskelig å selge brenselet som er dyrerer enn vanlig uranbrensel. Også COGEMA driver derfor inntens forskning på MOX for å gjøre brenselet rimeligere og sikrere i drift. I Haldenreaktoren har COGEMA de siste årene fått lov til å undersøke hvordan MOX fabrikkert på forskjellig måte vil fungere under ulike driftsforhold.

Ifølge IFE er MOX-brenselet som benyttes i de forskjellige eksperimentene gjerne plutonium blandet i en uranoxyd matrix. Men det gjøres også eksperimenter på plutonium blandet med annen matrix. Andelen av fisilt plutonium varierer fra 5 og helt opp til 10 prosent.[8]

For plutonium som er blander med andre materialer enn uranoksyd er andelen fisilt plutonium ca. 3 til 10 prosent. Mengden fisilt plutonium i eksperimentene varierer fra ca. 15 gram til ca. 120 gram. Antall pinner som benyttes i eksperimentene varierer ifølge IFE fra 3 til 12.

MOX-brensel undersøkes også i Haldenreaktoren som del av det omfattende Fellesprogrammet i regi av IFE og OECD. I dette programmet gjennomføres for tiden to brenselsforsøk. I det ene forsøket benyttes brensel som er produsert av Paul Scherrer Instituttet (PSI) i Sveits. Dette er brensel hvor plutonium er lagret i matrix av zirconiumoksyd. PSI skriver på sine hjemmesider at reprosessering er nøkkelen for å få til en optimal utnyttelse av reaktorbrensel. Instituttet arbeider blant annet for at atomkraftverk i framtiden utelukkende skal kunne bruke MOX.[9] Av sikkerhetsmessige grunner kan en i dag bare fylle 30 prosent av reaktorkjernen med MOX. Resten av reaktoren må fylles med vanlig uranbrensel.

I det andre forsøket i regi av fellesprogrammet anvendes uranoksyd for å simulere plutonium legert med forskjellige oksider.[10] Hvem som har produsert brenselet til disse forsøkene er ikke kjent. IFE produserer imidlertid noe uranbrensel selv, på Kjeller. Dette er produsert av uran som instituttet blant annet byttet til seg fra Russland.[11]

På bilateral basis gjennomføres en prøveserie for det japanske firmaet Nuclear Fuels Industries, Ltd (NFI). Her undersøkes det hvordan MOX-brensel av fransk og britisk opprinnelse oppfører seg til sammenlikning med vanlig uranbrensel. NFI produserer og utvikler brensel for Japanske atomkraftverk.[12] Forskningen i Halden kan gi svar som gjøre at NFI i framtiden vil forsyne sine samarbeidspartnere med MOX i stedet for vanlig brensel. Et tilsvarende forsøk gjennomføres for et annet japansk selskap Nippon Nuclear Fuel Development Co. Ltd. (NFD). NFD ble etablert i 1972 som et joint venture mellom Hitachi, Ltd. og Toshiba Corporation for å utvikle atombrensel. Også Japan Atomic Energy Research Institute (JAERI) oppgir på sine web-sider at MOX er det viktigste samarbeidsprosjektet de har med IFE.

Bidrag til internasjonal MOX-database
I 1993 bestemte NEA sin Nuclear Sience Committee at det skulle opprettes en Task Force på hvordan atombrensel oppfører seg under forskjellige driftssituasjoner. Målet var å sette opp en internasjonal database med oversikt over hvordan forskjellige brenselstyper oppfører seg ved høy utbrenning. En sentral del av programmet er testing av MOX-brensel, og en av de viktigste kildene er data fra OECD-Halden Reactor Project.[13]

Utbrenning er definert som mengde energi det brukte brenselet har produsert. Det uttrykkes i MW per dag (MWd) i stedet for i MW per time (MWh). En MWd er 24 MWh. Høyere utbrenning av brenselet gir dermed mer energi per krone investert i nytt brensel, men det resulterer også i at det blir produsert langt flere avfallsprodukter/spaltingsprodukter i brenselet. I vanlige atomkraftverk opererer men med en utbrenning på ca. 35 MWd. Det er denne sikkerhetsgrensen atomindustrien nå ønsker å presse oppover for å gjøre kraftverkene mer lønnsomme. Databasen (International Fuel Performance Experiments Data Base (IFPE)) er nå fult operativ, og en rekke institutter og selskaper møtes med jevne mellomrom for å utvikle samarbeidet.

25 september 2000 ble det arrangert møte i Cadarach, som er COGEMA sitt senter for utvikling av MOX. I rapporten fra dette møtet framstår IFE-Halden som en viktig bidragsyter til databasen. MOX forskning framheves som viktig satsingsområde framover, og det fastslås at en er interessert i alle typer data om hvordan MOX oppfører seg under forskjellige driftsforhold i en atomreaktorer.

Deltakerne på konferansen er enige om at høyere utbrenning av MOX-brensel vil ha stor økonomisk verdi, og det pekes å at en i framtiden kanskje vil kunne få reaktorer som kan drive «ultra høy» utbrenning på brenselet, helt opp til 100 MWd/kg.[14] I samme rapport framkommer det at prosjektlederen for Haldenprosjektet i IFE, Wolfgang Wiesenack under seminaret tilbød IFE sine tjenester for de frammøtte. Wiesenack framhever under møtet at IFE vil kunne måle trykket inne i brenselselementene når de utsettes for høyere utbrenning. Han framhever videre at en i Haldenreaktoren kan drive utbrenning på opp til 60-70 MWd/kg.[15] Vanlig utbrenning i kommersielle reaktorer ligger på omtrent 35 MWd.

Av de som vil ha nytte av informasjonen er blant andre selskaper som BNFL og COGEMA som begge deltok under seminaret. COGEMA framstår i tillegg som en viktig sponsor til hele prosessen.

Ikkespredning og terrorisme
Produksjon av MOX-brensel fører med seg en distribusjon av den plutoniumet som i dag blir lagret i Sellafield og La Hague. Salg av MOX vil også føre til en kraftig økning i transport og spredning av plutonium over landegrensene. Norsk Utenrikspolitisk Institutt (NUPI) har derfor uttalt seg negativt til deler av den norske MOX-forskningen.[16]

Det er ikke noe teknisk problem å utvinne plutoniumet fra nytt MOX-brensel. En rapport som er laget av Oxford Research Group, på oppdrag av det britiske miljøverndepartementet, fastslår at det relativt lett for en terrorgruppe å lage bomber av MOX.[17] Ifølge den respekterte fysikeren Dr. Frank Barnaby, som tidligere arbeidet ved det britiske atomvåpnelaboratoriet, Aldermaston er det meste av utstyret som trengs enkelt å få tak i, og relevant veiledning finnes på Internett. Det er dessuten lettere å utvinne plutoniumet fra nytt MOX-brensel enn fra vanlig brukt brensel. Dette fordi brukt brensel er mye farligere og vanskeligere å håndtere enn nytt MOX.[18] Det britiske Environmental Agency og det amerikanske Department of Energy (DoE) har kommet fram til de samme konklusjonene. DoE sitt kontor for våpenkontroll og ikkespredning sier: …»fresh MOX fuel remains a material in the most sensitive category because plutonium suitable for use in weapouns could be seperated from it relatively easely». I motsetning til Barnaby, mener de imidlertid at det vil være vanskeligere for en terroristgruppe å faktisk produsere en atombombe av plutoniumet de utvinner. Det ville imidlertid ikke være noe problem i det hele tatt å sprenge i luften selve brenselselementet, og på den måten spre det radioaktive materialet. Osama bin Laden har ovenfor ABC-news sagt at han anser det som en religiøs plikt å anskaffe slike våpen.

I løpet av høstren 1999 ble det oppdaget at sikkerhetsanalyser som BNFL skulle ha gjennomført av sitt MOX-brensel hadde blitt systematisk forfalsket siden 1996. I en rapport fra det britiske Nuclear Installations Inspectorate (NII) ble det fastslått at BNFL hadde «alvorlige mangler ved sin sikkerhetskultur».[19] Som en følge av dette innførte en rekke europeiske og et japansk selskap lengre moratorier mot bruk av MOX-brensel produsert i Sellafield.[20] Etter hva Bellona kjenner til er liknende moratorier aldri blitt vurdert av IFE, som tydelig ikke frykter for feil på det MOX-brenselet de selv eksperimenterer med i Haldenreaktoren.

Våpenplutonium i MOX
Det har lenge vært diskutert om MOX kan være en måte å kvitte seg med de store lagrene med våpenplutonium som nå hoper seg opp i bl.a. Russland og USA, etterhvert som nedrustningsavtalen START 2 blir iverksatt. Dette er plutonium med større innhold av plutonium-239, enn det som finnes i reprosessert plutonium. Deler av atomindustrien vil nå benytte våpenplutoniumet for å sette fart i MOX-virksomheten. Ideen er å produsere MOX av våpenplutoniumet, for så å «brenne» det i vanlige atomkraftverk.

En slik løsning vil imidlertid bare forsterke de problemene vi har sett over. Ved å kapsle inn våpenplutonium i MOX vil det bli enda mer interessant for terrorister å få tak i MOX for å utvinne plutoniumet. Å produsere MOX av våpenplutonium vil ikke være en måte å fjerne de store lagrene med våpenplutonium, men heller en måte å distribuere det på.

Det er dessuten ikke sikkert at det vil være så lett å kapsle inn det gamle våpenplutoniumet i nytt MOX-brensel. En slik «løsning» vil derfor kreve mer forskning for å finne ut hvordan dette brenselet vil oppføre seg i vanlige atomreaktorer. Der i mot er det fult mulig å fjerne våpenplutoniumet ved å blande det inn med annet høyaktivt avfall, såkalt immobilisering. USA planlegger eksempelvis å fjerne store deler av sitt lagrede våpenplutonium ved å blande det ut i annet flytende høyaktivt avfall, som så glassifiseres og deponeres i dype fjellformasjoner.

Samme problemstilling gjelder for Russland. Russiske MOX-aktiviteter er svært begrenset. Mens en eventuell MOX-løsning krever betydelige nyinvesteringer, finnes det allerede i Russland tilgjengelig en del utstyr og infrastruktur for immobilisering.[21] Dette er en ferdig utviklet metode som vil være sikkerhetsmessig og miljømessig å foretrekke. NUPI framhever blant annet at plutoniumsdestruksjon gjennom MOX-forbrenning kan innebære drift av russiske reaktorer i lang tid ut over deres forventede levetid.[22] IFE bedyrer at de ikke har testet MOX som inneholder våpenplutonium i Haldenreaktoren.[23]

Konklusjon
MOX er i dag utpekt av BNFL og COGEMA som reprosesseringens redningsplanke. Salg av MOX skal sikre den økonomiske framtiden for de to reprosesseringsanlegene i La Hague og i Sellafield. Gjennom Haldenprosjektet samarbeider Norge både med COGEMA og BNFL om utvikling av MOX. Med tanke på de store radioaktive utslippene som stammer fra BNFL og COGEMA sine anlegg er dette MOX-samarbeidet direkte i strid med norske interesser.

MOX er ingen effektiv måte å fjerne våpenplutonium fra overskuddslagre i Russland og USA. Å produsere MOX av våpenplutonium vil tvert i mot tilrettelegge for distribusjon av MOX-brensel og økt transport av plutonium over landegrensene. Dette vil kunne øke faren for at fisilt materiale kommer på avveie og havner i hendene på terrorister. En vil også øke faren for at det vil bli iverksatt terroraksjoner mot slike transporter.

Miljøstiftelsen Bellona er svært bekymret for planene om å skipe MOX fra England, via Norskekysten og Nordøstpasasjen, til Japan. Planene er en trussel mot de sårbare arktiske havområdene, og oppvekstområdene for våre viktigste fiskeslag.
IFE-Halden er blant annet med på å utvikle en internasjonal database for verifisering av MOX-brensel. Ekseperimentene i Haldenreaktoren gjøres blant annet på oppdrag av japanske, britiske, franske og Sveitsiske selskaper og institutter. Gjennom eksperimentene i Haldenreaktoren blir MOX-brenslet legitimert, verifisert og gitt «godkjent stempel».

Sett i lys av prosjektets brede internasjonale kontaktflate er det ikke tvil om at eksperimentene har stor betydning for atomindustrien. Miljøstiftelsen Bellona kan ikke akseptere at Norge er med på å tilrettelegge for framtdig reprosessering og distribusjon av MOX. Bellona går derfor inn for at MOX-ekseprimentene i Haldenreaktoren opphører med umiddelbar virkning.

1) Mærli. M. B: «Vurdering av utenrikspolitiske sider ved fortsatt drift av OECD-Halden Reactor Project. NUPI 2002: side 29.. Tilbake
2) Independen.co.uk, 25. Mai 2001/ Guardian 28. Juli- 2001. . Tilbake
3) Brev fra IFE til Bellona, datert 25.02- 2002.. Tilbake
4) NUPI-notat 627, april 2002, side 12.. Tilbake
5) Brev fra Næringsminister Lars Sponheim til Stortingets energi- og miljøkomite 12.03.1999, side 5.. Tilbake
6) Brev fra Norges Forskningsråd til Nærings- og handelsdepartementet, datert 19.03.2002.. Tilbake
7) Brev fra IFE til Bellona, datert 25.02- 2002. Tilbake
8) ibid.. Tilbake
9) http://www.psi.ch/index_e.shtml. Tilbake
10) Brev fra IFE til Bellona datert 25.02.2002.. Tilbake
11) Brev fra IFE til Natur og Ungdom, datert 29.08.2000. Tilbake
12) http://www.nfi.co.jp/e/kaisha/kaisha.htm. Tilbake
13) Fuel Behaviour data Aviliable from IFE-OECD Halden reactor Project for Development and Walidation of Coputer Codes. OECD Document prepared by J.A Turnbull 1995, side 7. . Tilbake
14) Summary of the fifth meeting of the Expert group on scientific issues of fuel behaviour, Candarache, France 25. Sept. 2000. NEA/NSC/DOC(2001)7, side 5.. Tilbake
15) Ibid, side 8.. Tilbake
16) NUPI 2002: Vurdering av utenrikspolitiske sider ved fortsatt drift av OECD Halden Reactor Project. . Tilbake
17) Guardian.co.uk 31. Mai- 2001.. Tilbake
18) NUPI-Notat 627, side 25.. Tilbake
19) Telegraph.co.uk, 13. April 2001.. Tilbake
20) Bellona ArbeidsnotatNo. 05-2001.. Tilbake
21) Mærli M. B: Vurdering av utenrikspolitiske sider ved fortsatt drift av OECD-Halden Reactor Project, NUPI 2002: side 22.. Tilbake
22) Ibid.. Tilbake
23) Brev fra IFE til Bellona, datert 25.02.2002.. Tilbake