”Thoriumreaktorer skal i fremtiden forsyne verden med miljøvennlig energi, og her hjemme på berget er vi begunstiget med verdens tredje største ressurs av dette grunnstoffet.”
Det er i alle fall inntrykket vi sitter igjen med etter å ha fulgt debatten de siste månedene om den fremtidige bruken av grunnstoffet thorium. Fysikkprofessor Egil Lillestøl ved CERN og Universitetet i Bergen har gått bredt ut med sitt forslag om at Norge snarest bør bygge en reaktor. Bare på den måten kan vi få testet og utviklet en teknologi som skal legge grunnlaget for miljøvennlig energi og utnyttelse av de store ressursene våre. Og påstanden om at vi har store mengder thorium tilgjengelig blir gjentatt ofte og av mange. Det er allerede kommet så langt at den er blitt en sannhet. Men det kan se ut til at ingen vet hvem som er den opprinnelig kilden for dette ressursestimatet.
Det er således mange spørsmål som nå reises. Er det virkelig mulig å fremstille energi fra en thoriumreaktor i overskuelig fremtid? Og, er det riktig at Norge sitter på en betydelig ressurs av denne mulige energikilden? Vi skal avstå fra å diskutere det første. Den diskusjonen er tatt et langt stykke i media og vil i tiden fremover føres mellom forskere som har den nødvendige innsikten. De lærde strides nemlig fortsatt. I stedet skal vi se litt på sannhetsgehalten i det andre spørsmålet, om vi sitter på verdier som er ”1000 ganger større enn oljefondet”.
Verdens thoriumressurser
USGS (www.usgs.gov) anslår verdens totale thoriumreserver (ikke ressurser) til 1,2 millioner tonn. De sier samtidig at det meste av resrevene finns i sandstrandavsetninger, mens bare en mindre del er i karbonatitter.
Australia har angivelig aller mest thorium med 300.000 tonn, mens India kommer på 2. plass med 290.000 tonn. Deretter følger Norge og USA med hhv. 170.000 og 160.000 tonn. Canada har 100.000 tonn, mens det er et godt stykke ned til Sør-Afrika og Brasil med hhv. 30.000 og 16.000 tonn. I følge disse tallene er Norge altså en ”stormakt”.
Det er imidlertid viktig å merke seg at tallmaterialet er svært usikkert, etter som det har vært drevet lite leting etter thorium. Den australske geologiske undersøkelsen (Geoscience Australia) sier for eksempel på sine hjemmesider at ”there are no detailed records on Australia’s thorium resources because of the lack of large-scale commercial demand for thorium and a paucity of required data”, og ”as there is no established large scale demand and associated costing information for thorium, there is insufficient information to determine how much of Australia’s thorium resources are economic for purposes of electricity power generation in thorium nuclear reactors”.
Geoscience Australia har et annet bilde av verdens thoriumressurser enn USGS. Tyrkia, Venezuela og Brasil kommer bl.a. høyt på listen, mens Norge er falt ned på en 7. plass.
I hht. USGS ble det i 2005 produsert til sammen 6.500 tonn monazittkonsentrat i tre land: Brasil, India og Malaysia.
Foto: Nome kommune
Vi mangler data og kunnskap
– Det blir stadig referert til at vi i Norge sitter på noen av verdens største ressurser med thorium. Så mye som 180.000 tonn thoriumoksid har vært nevnt. Problemet er at ingen vet hvor dette ressursestimatet egentlig kommer fra, sier Ingvar Lindahl, geolog ved Norges geologiske undersøkelse (NGU).
Lindahl, som jobber i NGUs avdeling for mineralressurser, har helt siden 1970-tallet vært interessert i utbredelsen av dette ganske ukjente grunnstoffet i berggrunnen vår. I tillegg er han en av meget få som i det hele tatt har fått anledning til å kartlegge utbredelsen av de radioaktive grunnstoffene. Derfor trekkes han naturlig nok frem som en av svært få eksperter på fagfeltet. Nå slår han fast at det så langt ikke har vært noen som er interessert i å undersøke sannhetsgehalten i ressursestimatet.
– Det internasjonale atomenergibyrået (IAEA) sa allerede i 1979 at Norge hadde en reserve på 150.000 tonn og en ressurs som var like stor. Tallene er basert på en beregning fra 1973 uten nærmere henvisning. Det eneste vi vet er at estimatet referer seg til Fensfeltet i Telemark, påpeker Lindahl.
Du kan få bekreftet ressursestimatet ovenfor på nettsidene til flere geologiske undersøkelser rundt om i verden. Men det blir jo ikke noe riktigere av den grunn. For med stor sannsynlighet benytter alle IAEAs tall.
– Det er bare ved hjelp av grundige geologiske undersøkelser vi kan få en bedre forståelse av hvor mye thorium som kan utvinnes fra berggrunnen. Og til det trengs nøyaktig gjennomgang av alt foreliggende materiale, ny kartlegging av fordelingen av thorium, prøvetaking med boringer og karakterisering av råstoffet, sier Lindahl.
Nå ser det ut som om det er nettopp dette som kan komme til å skje. Det foreligger ferske planer om å gjøre geologiske undersøkelser allerede til sommeren. Flere aviser har brakt meldingen om at lokale aktører planlegger et boreprogram til en kostnad på 25 millioner kroner. Men de trenger en investor, og dette er de i hht. de samme kildene i ferd med å skaffe seg.
Fensfeltet
Fensfeltet er et 4-5 km2 stort område like ved Ulefoss i Telemark hvor bergrunnen består av karbonatitt. Karbonatitt er en kalkstein som har blitt til ved krystallisasjon fra et magma hvor smeltemassene består av karbonater. Karbonatsmeltene som danner bergartene ved Fensfeltet kommer fra mantelen på minst 100 km dyp. Karbonatbergarter er kjent som en sedimentær bergart (www.geoportalen.no), og som magmatisk bergart ble den først påvist av professor Waldemar Brøgger ved Universitetet i Oslo tidlig på 1900-tallet.
Fensfeltet er restene etter tilførselsrøret til en vulkan. Selve vulkanen har blitt erodert bort i det lange tidsrommet som har gått siden den var aktiv. Brøgger var den første som beskrev de spesielle bergartene, og han ga dem navn etter gårdene i distriktet. Derfor er karbonatittene kjent over hele verden som for eksempel fenitt, søvitt og rauhaugitt.
Også tidligere i norsk bergverkshistorie har det vært interesse for disse bergartene. Det har derfor vært gruvedrift i Fensfeltet i flere perioder. Allerede på 1100-tallet ble det tatt ut kalkstein som byggemateriale til lokale kirker rundt Norsjø. Før 1950 tok Norsk Hydro ut noe søvitt for fremstilling av kunstgjødsel.
Jernmalmen i Fensfeltet har en lang driftshistorie. Ulefoss jernverk ble startet i 1657. Det er nå nedlagt, men i dag drives automatisert jernstøperi med elektriske smelteovner og produksjon av kumlokk, rister, industrigods, ovner og peiser.
Feltet fikk en ny rennesanse like etter siste verdenskrig, mellom 1953 og 1965, i forbindelse med driften på det strategisk viktige metallet niob i bergarten søvitt. Senere, fram til tidlig på 1970-tallet, ble det arbeidet med utnyttelse av sjeldne jordarter, ofte betegnet høyteknologimetaller, som finnes i forbindelse med karbonatitten i Fensfeltet. Thorium er sterkest konsentrert i tilknytning til jern og de sjeldne jordartene i feltet.
For snart ti år siden vedtok regjeringen å frede 13 bergartsforekomster i Fensfeltet som naturminner. Formålet var å ”sikre lokaliteter med nasjonal og internasjonal verdi for forskning, undervisning og informasjon om bergarter”. Lokalitetene blir regnet for å være enestående i Norge og sjeldne i verdensmålestokk.
Nå blir Fensfeltet en del av Gea Norvegica Geopark, den europeiske geoparken som nå utvikles med utgangspunkt i den spesielle geologien i denne delen av Oslofeltet. Fensfeltet vil utgjøre en viktig del av denne parken.
Kortvarige febertokter
– I 1894-95 var det thoriumfeber her i landet. Metallet ble funnet som oksid (ThO2) i forskjellige thoriumførende mineraler i pegmatitter i grunnfjellet i Sør-Norge, fra Rogaland til Østfold, og i løpet av et par år med håndplukking av mineralene kom den totale eksportverdien opp i over én million kroner, noe som var mye penger den gangen, forteller Lindahl.
– Men i 1895 kollapset markedet fullstendig. Det ble oppdaget at tungmineralet monazitt kan inneholde opptil 10 % thoriumoksid. Mineralet er motstandsdyktig mot forvitring, og store mengder lå naturlig oppkonsentrert på sandstrender i både India og Australia. Prisen for å hente det ut var av den grunn mye lavere enn gruvedrift på små forekomster i fast fjell.
– Siden den tid har vi ikke vært plaget av thoriumfeber i Norge, før nå, kommenterer Lindahl tørt.
Thorium forekommer vanligst sammen med uran. NGU har kartlagt mulige ressurser av uran i to omganger, først på 1950 og 60-tallet, og deretter i et tiårs prosjekt fra 1975. Det siste ble igangsatt da Knut Heier tiltrådte som adm. direktør på NGU. – Vi greidde å påvise noen områder med potensielle uranressurser. Global uranprospektering på slutten av 1970-tallet førte imidlertid til funn av mange nye forekomster. Resultatet var at prisene falt kraftig. Nå, 25 år etter, med ekstremt høye priser på uran, kan vi pusse støvet av både dataene og oppdatere den kompetansen vi ervervet den gang, smiler Lindahl.
– Uran og thorium anrikes gjennom de samme geologiske prosessene i magmatiske bergarter. Derfor kjenner vi også en del til thorium i norske bergarter som følge av det arbeidet vi gjorde for 30 år siden. Men det har ikke vært prospektert spesifikt for dette metallet, presiserer Lindahl.
– I karbonatitter er thorium anriket i større grad enn uran. Dette gjelder også i Fensfeltet, påpeker den erfarne geologen.
Volum og gehalt er ikke nok
Thorium er knyttet til de jernrike delene av karbonatittbergartene i Fensfeltet. Men det er lave gehalter vi snakker om. I gjennomsnitt er det ikke mer enn 0,2 % thoriumoksid (ThO2). – Men gehalten er usikker. Årsaken er at det ikke har vært jobbet spesifikt med thorium, fremholder Lindahl.
Lindahl påpeker også at det er mange faktorer som avgjør om karbonatittbergartene i Fensfeltet kan være en økonomisk lønnsom ressurs. For det første må det være et visst bergartsvolum med thorium til stede, og for det andre må konsentrasjonen av det verdifulle metallet være tilstrekkelig høy. Hvis én av disse to faktorene er for lave, vil det ikke bli lønnsomt å produsere thorium.
– Men volum og gehalt er ikke nok. Det er også nødvendig at thorium forekommer i mineraler som lar seg anrike til et salgbart konsentrat. Dette vet vi ikke nok om, men vi har langt bedre utstyr i dag enn for 30-40 år siden for å finne ut av dette.
– Det kan være mulig å lage et mineralkonsentrat, men foreløpig har det ikke vært gjort noen forsøk med å opprede karbonatitten for framstilling av et thoriumkonsentrat. Forskningsgruppen for Sjeldne Jordarter (FSJ) konkluderte for noen år siden med at det ikke et mulig å framstille et mineralkonsentrat med sjeldne jordarter med høy nok utvinning. Årsaken er at bergarten er svært finkornet. Det er en risiko for at det samme vil gjelde for de thoriumførende mineralene
– Derfor er det også alt for tidlig å snakke om ressursen i Fensfeltet som en reserve. Reserve eller forekomst blir det ikke før det vist at thorium kan utvinnes lønnsomt, påpeker Lindahl.
Thorium
Metallet Thorium (Th) ble først oppdaget i 1828 på bergartsprøver fra Langesundsfjorden og er oppkalt etter den norrøne guden Tor.
Thorium hører med til de sjeldne jordartsmetallene i det periodiske systemet. Begrepet ”sjelden” får mening når vi vet at det kun utgjør 0,001 % av den faste jordskorpen. Metallet er mest vanlig i mineralet monazitt hvor det gjennomsnittlige innholdet av thoriumoksid er 6-7%. Thorium har lang halveringstid, 14,05 milliarder år (til sammenligning er Jorden 4,6 milliarder år).
Thorium blir brukt i glødetråder i gasslamper og som belegg på ledninger i elektroiske apparater. De fleste bruksområdene har sammenheng med høy smeltetemperatur.
Thorium spalter ikke av seg selv slik uran gjør. For at det skal spalte og frigjøre energi må det bombarderes med nøytroner fra uran. En atomreaktor basert på thorium kan derfor ikke løpe løpsk slik en uranreaktor kan. En thoriumreaktor har heller ikke plutonium som et avfallsprodukt. Plutonium er som kjent svært radioaktivt, og med en halveringstid på 20.000 år er lagring av plutoniumavfall et stort miljøproblem.
Foto: Nome kommune
Langt frem
Vi forstår at det gjenstår mye arbeid før vi med sikkerhet kan slå fast at Norge har en thoriumreserve, hvor stor den kan være, og – ikke minst – om den vil være lønnsom å drive på. Det siste avhenger selvsagt av prisene på verdensmarkedet. Og de er det ingen som kjenner, for etterspørselen er foreløpig lav. Bare tre land har i dag en viss produksjon, og dette er hovedsakelig et biprodukt i forbindelse med drift på andre mineraler og metaller.
– Å påstå at vi i Norge har verdens tredje største ressurs av thorium er derfor vel optimistisk. Det gjenstår i første omgang en grundig gjennomgang av alt foreliggende geologisk materiale samt å skaffe nye og bedre data. Deretter må vi finne ut om det lar seg gjøre å fremstille et mineralkonsentrat, eller om det må brukes andre metoder for å utvinne thorium fra bergarten.
Det er ennå langt frem, men det er viktig å komme i gang med undersøkelser. Bare på den måten kan det bli avklart om vi har en norsk thoriumforekomst eller ikke. NGU har en del prøver og har ivaretatt deler av de gamle borkjernene fra Fensfeltet, og når støvet er fjernet og kompetansen oppgradert kan vi med vårt moderne analyseutstyr bidra i dette arbeidet, avslutter Ingvar Lindahl.