Denne bergarten inneholder blant annet thorium (Foto: Gunnvald Solli, Norsk Thorium)
Thorium kan bli Norges neste energieventyr
Fensfeltet i Telemark kan inneholde en av verdens største thoriumforekomster. Ifølge en fersk studie kan energiinnholdet være 120 ganger høyere enn i all olje og gass på norsk sektor.
Denne artikkelen er over ti år gammel og kan inneholde utdatert informasjon.
For 580 millioner år siden skapte naturen det som kan være et veritabelt skattkammer midt i tjukkeste Telemark.
Fenvulkanen var på slutten av sin storhetstid, og karbonatrike magmastrømmer som aldri nådde overflaten, krystalliserte seg til en bestemt type kalkstein – såkalte karbonatitter – under vulkanen.
Bergartene i den døende vulkanen gjennomgikk deretter en omdanningsprosess der grunnvann vasket vekk løse forbindelser i stor stil.
Resultatet ble usedvanlig høye konsentrasjoner av jern, sjeldne jordmetaller og ikke minst thorium – et radioaktivt stoff med potensial til å bli en viktig del av fremtidens energimiks.
Rødvitret overflate av bergarten rødberg fra Gruveåsen i Fensfeltet. Thoriummineralene er ørsmå og sitter finfordelt i bergarten. (Foto: Sven Dahlgren)
Thorium:
Grunnstoff nummer 90 i det periodiske system – og følgelig også 90 protoner i kjernen.
Kjemisk kjennetegn: Th. Kjemisk karakteristikk: Metall. Tetthet: 11,7 g/cm3.
Eneste naturlig forekommende isotop: Th-232.
Thorium er ca fire ganger mer vanlig forekommende i jordskorpa enn uran.
Thorium ble først karakterisert av den svenske kjemikeren Jöns Jakob Berzelius i 1828, i forbindelse med analyse av et nytt mineral norske Morten Thrane Esmark hadde funnet på Løvøya ved Brevik i Langesundfjorden.
Norges nye energi-navle?
I en fersk studie anslås det nå at Fensfeltet i Nome kommune inneholder et sted mellom 56 000 og 675 000 tonn thorium. Det kan med andre ord være snakk om en av verdens største thoriumforekomster – og en potensielt enorm energikilde.
– Energiinnholdet i thoriumressursene er trolig minst 10, muligens opp mot 120 ganger energiinnholdet i all olje og gass på norsk sokkel; inkludert alt som er utvunnet, kjente reserver og alle antatte, men uoppdagete ressurser, sier Øivind Berg.
Han er forskningsleder ved Institutt for energiteknikk i Halden og prosjektleder for det nylig avsluttede forskningsprosjektet ”Thorium – En framtidsressurs i Oslofjordregionen?”, finansiert av blant annet Oslofjordfondet.
– Hovedformålet med prosjektet har vært å få et tydeligere bilde av ressursene i Fensfeltet, og jeg tror denne parallellen til det norske oljeeventyret er viktig for at folk skal forstå både omfanget av ressursene og behovet for å forske på hvordan vi kan hente dem ut og utnytte dem, sier han.
Samlet alle tilgjengelige data
Bak beregningene av thoriumressursene står Sven Dahlgren, som er regiongeolog for Buskerud, Telemark og Vestfold fylkeskommuner.
– Både US Geological Survey og Det internasjonale atomenergibyrået (IAEA) har tidligere operert med et anslag på 132 000 tonn for Fensfeltet, men det har vært helt umulig å finne ut hva som ligger til grunn for anslaget, sier han.
Dahlgren har derfor sammenholdt alle tilgjengelige analyser og data fra feltet, deriblant fra boreprøver tatt på 1980-tallet og overflateanalyser gjort så sent som 2011.
Fensfeltet er en geologisk særling i verdenssammenheng, med ekstreme lokale variasjoner i geologiske forhold og varierende innhold i de ulike bergartene.
Dahlgren har derfor gjort separate beregninger for ulike deler av den østlige halvparten av Fensfeltet, der det finnes thorium i bergartene rødberg og ankerittkarbonatitt - også kalt rauhaugitt.
– Basert på geologiske formasjoner og bergarter har det vært naturlig å dele den østlige halvparten i seks ulike deler.
– Jeg har så gjort teoretiske beregninger av thoriumforekomstene der jeg har forutsatt at de fortsetter som på overflaten henholdsvis 100, 300 og 500 meter ned i bakken, sier Dahlgren, som slett ikke finner det usannsynlig at ressursene fortsetter ned til 500 meters dyp og kanskje også enda lenger.
Annonse
De teoretiske beregningene har altså resultert i et lavt totalanslag på 56 500 tonn og et høyt anslag på 675 000 tonn. Stemmer det høyeste anslaget, er Fensfeltet muligens verdens største thoriumforekomst – og det samlet på et område på bare 2 km2.
– Dette er teoretiske beregninger, og nå blir det viktig å få undersøke hele Fensfeltet grundig. Det kan jo også tenkes at marine avsetninger av silt og leire fra siste istid kan dekke over betydelige thoriumforekomster, sier han.
Slik omdannes thorium:
Den eneste thoriumisotopen som forekommer i naturen, er Th-232, som har 90 protoner og 142 nøytroner i kjernen. Denne formen er fertil – det vil si umulig å spalte – så thoriumet må først omdannes til spaltbart uran før det kan brukes som reaktorbrensel.
I reaktoren bombarderes Th-232 med nøytroner slik at det ”snapper opp” et ekstra nøytron og går over til den ustabile isotopen Th-233. Gjennom såkalt betanedbryting går Th-233 over til protactiniumisotopen Pa-233 – som også er ustabil og i sin tur går over til uranisotopen U-233.
U-233 er et såkalt fissilt materiale som kan spaltes for å frigjøre energi, og har dessuten den fordelen at når det treffes av et nøytron, er sjansen stor for videre spalting med frigjøring av mye energi.
Sentral i fremtidens energiproduksjon?
Ifølge FNs klimapanel (IPCC) er kjernekraft en av de få energikildene som kan bidra signifikant til global strømproduksjon uten medfølgende utslipp av CO2 og klimagasser.
I dag utgjør energien fra kjernekraftverk rundt 14 prosent av verdens samlede kraftproduksjon, og Det internasjonale energibyrået (IEA) regner i sine prognoser med at antallet kjernekraftreaktorer kan øke fra dagens 435 til rundt 1400 i 2050.
I dag brukes primært anriket uran som brensel, men ifølge Berg taler mye for at thorium kan bli aktuelt i fremtiden:
– Det er fire ganger så mye thorium som uran i de øvre lagene av jordskorpen. Dagens uranreaktorer produserer mye farlig avfall med lang nedbrytingstid – gjerne hundretusener av år.
– Thorium skaper ikke bare mindre avfall, nedbrytingstiden er også veldig mye kortere – ned mot 300 år. Thorium er dessuten vesentlig mindre aktuelt for bruk i fremstilling av atomvåpen enn uran og plutonium er, sier forskningslederen.
Han forteller at utviklingen av reaktorteknologi går raskt, og at thorium allerede i dag kan anvendes sammen med uran i de fleste konvensjonelle reaktorer:
– Av dagens reaktorer er cirka 75 prosent trykkvannsreaktorer og 20 prosent kokevannsreaktorer. Begge disse kan bruke thorium som tilleggsbrensel. En gradvis overgang fra uran til thorium er altså innen rekkevidde.
– Vi ser for oss at opp mot halvparten av energien i en konvensjonell reaktor kan komme fra thorium.
Brunvitret overflate av ankerittkarbonatitt ("rauhaugitt"). Også i denne bergarten forekommer thoriummineralene som svært små, finfordelte korn. (Foto: Sven Dahlgren)
Annonse
Nye reaktorer – nye muligheter
Virkelig vei i vellinga blir det likevel først med de såkalte IV-generasjonsreaktorene, skal vi tro Berg. Han mener slike reaktorer er 20-30 år unna, selvsagt avhengig av hvilke ressurser som legges inn i utviklingen.
– Mest interessant i sammenheng med thorium er kanskje den såkalte saltsmeltereaktoren, der brenselet ikke er fast, men oppløst i et kjølemiddel av smeltede fluoridsalter.
– Disse saltene er kjemisk stabile og tåler varme og stråling, og det er heller ikke høyt trykk i reaktoren, så ulykker a la Tsjernobyl eller Fukushima er ikke realistiske scenarioer, forteller han.
Saltsmeltereaktoren har ifølge Berg også den fordelen at brenselet blir kontinuerlig reprosessert i et kjemisk anlegg tilknyttet reaktoren. Gjennom såkalt formering dannes det flere spaltbare atomer enn det blir forbrukt, slik at thoriumbrenselet kan utnyttes langt mer effektivt enn i en konvensjonell reaktor.
– Når vi også vet at ett tonn thorium kan være nok til å drive et thoriumkraftverk, mens det trengs 250 ganger så mye uran, er det klart at det er mange grunner til å forske mer på denne ressursen, sier Berg.
I USA var en slik reaktor i drift på 70-tallet, og Kina har annonsert at de vil utvikle en saltsmeltereaktor for thorium.
Også India har varslet en satsing på utvikling av effektive reaktorer for thorium, som finnes i betydelige mengder – og lett tilgjengelig – på den indiske sørvestkysten.
Fortsatt langt frem
Sammenlignet med thoriumforekomstene i India, er ressursene i Telemark imidlertid en hardere nøtt å knekke.
– Thoriummineralene i Fensfeltet er bare noen tusendels millimeter store og sitter dessuten svært finfordelt i bergartene. I dag finnes det ikke effektive metoder for utvinning i industriell skala, sier Dahlgren.
Han mener likevel at det enorme energipotensialet i de norske thoriumressursene, gjør at vi skylder våre etterkommere å forsøke å finne ut hvordan stoffet kan utvinnes, og får full støtte av Berg:
Annonse
– Igjen mener jeg parallellen til Nordsjøen er relevant. Før det norske oljeeventyret ble en realitet, ble det å pumpe opp olje fra havbunnen betraktet som totalt urealistisk. I dag tror jeg de fleste er enige om at det var smart av Norge å forsøke å finne ut hvordan det kunne gjøres.
– Det er i grunnen det samme vi står overfor her. Hvis vi virkelig vil, hvis vi virkelig investerer i forskning på området, er det gode odds for å lykkes, sier Berg.
– Hvis vi bruker 100 millioner i året over en 10-årsperiode på ordentlig kartlegging av ressursene, mineralkarakterisering og forskning på hvordan thoriumet kan separeres fra andre elementer, så er det peanuts sammenlignet med den forskningsinnsatsen norsk petroleumsindustri har lagt ned. Og her snakker vi om en potensielt enda større energirikdom, legger Dahlgren til.
De to mener det i første omgang bør iverksettes en detaljert og omfattende geologisk kartlegging av Fensfeltet.
Det er også forskningsutfordringer på rekke og rad knyttet til gruvedrift – som heller ikke er noen liten utfordring i et felt som ligger tett ved et boligområde og drikkevannskilden Norsjøen – og på separasjonsmetoder.
– Det kan være verdt å minne om at vi har brukt flere hundre år på å perfeksjonere ulike metoder for å utvinne de få metalltypene som så langt er utvunnet i stor skala.
– Nå har vi også lært oss å utvinne sjeldne jordmetaller som for eksempel lantan, og med seriøs forskning er jeg sikker på at vi finner løsningen for de norske thoriumressursene også, sier Dahlgren.
Så akkurat som livet en gang krøp opp fra havet og tok landjorda i besittelse, kan det tenkes at norsk energiproduksjon også en gang legger Nordsjøen bak seg og gjør landhogg i Telemark.
