Kärnreaktorer kommer att behövas för att övergå till en framtid med låga koldioxidutsläpp, men de är tidskrävande och dyra att planera och bygga, så att få ett försprång med framtida krav är nyckeln. Marc Ernoult från Paris-Saclay University, Orsay, Frankrike och hans medarbetare har tagit fram en modell som tar hänsyn till de "djupa osäkerheterna" i vår kärnkraftsframtid och potentiella plötsliga förändringar i resursbehovet. Detta arbete har publicerats i EDP Sciences-tidskriften EPJ Nuclear Sciences &Technologies.

Frankrike får en högre andel av sin energi från kärnkraftskällor än något annat land (70,6 % 2020), men även där är kärnkraftsplanering känslig för plötsliga förändringar, inklusive de i den allmänna opinionen. Utbyggnaden av kärnkraften på 2000-talet ledde till rädsla för brist på naturligt uran och planer på att installera natriumkylda snabba reaktorer (SFR) som använder mycket mindre naturligt uran än de äldre, billigare tryckvattenreaktorerna (PWR). Efter den snabba förändringen i den allmänna opinionen till följd av Fukushima-katastrofen 2011, ersatte oro för kostnaden för SFR de för tillgången på naturligt uran, och ASTRID-projektet (Advanced Sodium Technological Reactor for Industrial Demonstration), ses som det första steget av SFR-utbyggnaden i Frankrike stoppades 2019.

Natriumkylda reaktorer kräver en mycket större ackumulering av plutonium än PWR, där återvinning av plutonium endast behövs för att stabilisera dess kvantitet under hela bränslecykeln. Det kan vara relativt enkelt att modellera bränslebehov, även in i nästa århundrade, om ett stabilt tillstånd eller en gradvis övergång mellan reaktortyper kan antas, men detta är inte möjligt; den framtida banan är mycket osäker och en plötslig vändning av den nuvarande positionen kan inte uteslutas. Och, som Ernoult förklarar, "Det tar årtionden att svara på en förändring av målsättningar:det här är snabbt på skalan av bränslecykelfysik, men mycket långsamt jämfört med möjliga förändringar i politiska attityder eller den industriella miljön."

I denna nya studie modellerade Ernoult och hans medarbetare plutoniumåtervinning i den franska flottan av kärnreaktorer fram till 2140 med hjälp av en optimeringsalgoritm. De följde tre scenarier, var och en inklusive ett plötsligt beslut att byta från PWR med låg plutonium till hög plutonium SFR vid en annan tidpunkt. Banorna för bränsleanvändning och energiproduktion jämfördes med en som innebar ett omedelbart val att använda SFR och med en utan SFR anställd alls. "Detta är den första scenariestudien som har inkluderat denna typ av snabba förändringar halvvägs under den efterföljande tidsperioden", tillägger Ernoult.

Analysen visade att det kommer att vara nödvändigt att implementera en multiåtervinningsstrategi för plutonium 30 år innan de första SFR:erna förväntas komma ombord för att förhindra flaskhalsar och minimera mängden plutonium som lämnas inaktivt. Även om kostnad och reaktorlivslängd ännu inte har inkluderats i modellen, drar Ernoult och hans medarbetare slutsatsen att det borde vara möjligt att välja och driva en strategi och ändå veta att "oåterkalleliga ånger" kan undvikas om senare omständigheter leder till ett byte till en annan.