Nobelpristagaren Gérard Mourou arbetar tillsammans med CEA (Alternative Energies and Atomic Energy Commission) i Frankrike med att tillämpa mycket korta och intensiva laserpulser för att kraftigt minska livslängden hos radioaktivt avfall från kärnkraften. Metoden skulle enligt Gérard Mourou kunna användas för att förkorta livslängden från omkring en miljon år till bara 30 minuter, vilket skulle vara revolutionerande för kärnkraftsindustrin eftersom behovet av slutförvaring av långlivat kärnavfall skulle kunna elimineras.
Text: Alarik Haglund
Den franske laserforskaren Gérard Mourou, som idag är verksam vid University of Michigan i USA och École Polytechnique i Frankrike, delade tillsammans med Donna Strickland vid University of Waterloo i Kanada på 2018 års Nobelpris i fysik för deras gemensamma arbete med att på 1980-talet utveckla en metod för att generera ultrakorta optiska pulser med hög intensitet. Metoden, som kallas för CPA (Chirped Pulse Amplification), gör det möjligt att förstärka toppeffekten hos korta laserpulser, på bara några få femtosekunder, till mer än en biljard watt. Det innebär att pulserna kan leverera en effekt som är tusen gånger så hög som effekten hos alla världens kraftverk tillsammans, men under mycket kort tid.
För att kunna åstadkomma en så kraftig förstärkning utan att förstöra det material som används för att förstärka pulsen utnyttjar metoden ett optiskt nätverk för att sträcka ut pulsen och minska dess toppeffekt innan den förstärks. När den sedan komprimeras igen får den en intensitet som inte annars varit möjlig att uppnå.
Dessa korta och intensiva laserpulser revolutionerade laserforskningen och genom åren har de använts inom en rad olika tillämpningsområden. En av de hittills vanligaste tillämpningarna är till exempel inom ögonlaserkirurgi. I takt med att laserpulserna blir ännu kortare och toppeffekten ökar ytterligare öppnas emellertid ännu fler möjligheter och Gérard Mourou tror bland annat att hans forskning i framtiden skulle kunna få stora konsekvenser för kärnkraftsindustrin.
Radioaktivt avfall
Tack vare att kärnkraften är en energikälla som samtidigt som den är mycket pålitlig inte släpper ut några växthusgaser ses den av många som en viktig del i kampen mot den globala uppvärmningen. Det radioaktiva avfall som dagens kärnkraftverk ger upphov till utgör emellertid fortfarande en stor utmaning för kärnkraftsindustrin. Detta beror huvudsakligen på att en liten del av kärnavfallet, främst i form av förbrukat kärnbränsle, förblir skadligt radioaktivt under mycket lång tid.
Det har gjorts stora framsteg när det gäller utvecklingen av lösningar för hur det långlivade radioaktiva avfallet från kärnkraften ska slutförvaras, men det har än så länge byggts väldigt få slutförvaringsanläggningar för avfall av det här slaget och de kommer att medföra stora kostnader.
Om det skulle gå att neutralisera eller kraftigt minska livslängden hos det långlivade radioaktiva avfallet skulle förutsättningarna för kärnkraftsindustrin med andra ord se väldigt annorlunda ut och det är just detta som Gérard Mourou vill åstadkomma genom att behandla radioaktivt avfall med hjälp av den laserteknik han hjälpt till att utveckla.
Laserbehandling
En atomkärna består av protoner och neutroner. Om en av neutronerna i kärnan tas bort, eller om en neutron läggs till, är det inte längre samma atom och den nya så kallade isotop som bildas kan ha helt andra egenskaper. På så vis menar Gérard Mourou att livslängden hos radioaktivt avfall kan förändras totalt och att det därför skulle kunna vara möjligt att skära ner den tid som avfallet förblir skadligt radioaktivt från en miljon till år till så lite som 30 minuter.
Han påpekar att det redan går att bestråla stora mängder material på en och samma gång med en högeffektlaser, vilket betyder att metoden är fullt tillämpar och att det teoretiskt sett inte finns någonting som hindrar att den skalas upp till industriell nivå.
För att åstadkomma detta har han inlett ett nytt projekt i samarbete med CEA (Alternative Energies and Atomic Energy Commission) i Frankrike. Han förväntar sig att projektet kommer att ha någonting att visa upp inom tio till femton år, vilket kan låta länge men i det här sammanhanget inte är speciellt lång tid. Förbrukat kärnbränsle har till exempel redan lagrats i åtskilliga årtionden i mellanlager, som SKB:s Clab, i väntat på slutförvaring.
