Tekniska framsteg

- Som vi behöver ta ställning till

Vi står inför ett generationsskifte

Under 70 och 80-talet genomgick Sverige och flera länder i världen en kraftig utbyggnad av kärnkraftsreaktorer. Precis som vi i Sverige står därför många länder inför valet att satsa på nya moderna reaktorer eller ej. Därtill kommer de länder som står inför en kraftigt ökad energiförbrukning och väljer att satsa på nya reaktorer.

För att vi i miljörörelsen ska kunna ta ett informerat beslut kring dagens kärnkraft tror vi att det behövs insyn i vad som skiljer moderna reaktor system från de reaktorer som vi 1980 sade nej till.

Den absoluta merparten av dagens reaktorer tillhör det man brukar kallas generation 2 reaktorer. Ska vi bygga nya reaktorer idag rör det sig istället oftast om reaktorer som benämns generation 3 och på 30 års sikt generation 4 reaktorer.

I media och på nätet förekommer många uttalanden om möjligheter och farhågor kring den nya generation fyra tekniken men utan fördjupade kunskaper på området kan det vara svårt att värdera dessa påståenden.

Carl Hellesen forskar i tillämpad kärnfysik och undervisar om nya typer av reaktorer vid Uppsala universitet. Vi har valt att intervjua honom för att reda ut vad de olika reaktorgenerationerna står för och för att ta reda på hur långt tekniken kommit i olika länder. Samtidigt bad vi honom kommentera kritik som framförts mot generation 4 tekniken och kommentera vad han anser är de största teknikoptimistmyterna som sprids av kärnkraftsförespråkare idag.

2G 3G

4G

- Carl, vad skulle du säga är skillnaden mellan generation 2 och generation 3 reaktorer?

- Den största skillnaden är att säkerheten är högre i Gen-III än Gen-II reaktorer, men olika företag har valt att ta olika vägar för att uppnå detta.

Översiktligt kan man säga att målen för de nya teknikerna är att både minska risken för att en olycka ska ske och att minska konsekvenserna om en olycka trotts allt skulle inträffa.

Det främsta framsteget när det kommer till att minska risken för en härdsmälta inträffar är så kallade passiva säkerhetssytem.

Passiva säkehetssytem innebär att säkerhetssytemen varken behöver ström eller någon aktiv handling från personal för att upprätthållas och fungera.

Passiva säkerhetssystem drivs av naturlagar som gravitation, temperaturskillnader och gastryck. Detta gör att reaktionerna i reaktorn avstannar av sig själva i frånvara av styrning utifrån. Vilket både minimerar den mänskliga faktorn och gör att man kan evakuera vid behov utan att säkerheten riskeras.

I de flesta av tredje generationens kärnkraftverk, så som till exempel det i finska Olkiluoto, har man också satsat på ännu tjockare betongväggar för att klara av t.ex. en flygplanskrasch.

För att minska konsekvenserna vid en olycka har man bl.a. tagit fram reaktorer med fler oberoende kylningssystem, extra förstärkt rektorinneslutning och en rektorbyggnad med extra utrymme dit radioaktivt material säkert kan ledas bort och kylas ner om en härdsmälta skulle inträffa.

Olika Gen-III reaktorer implementerar som sagt olika delar av de här teknikerna. AP1000 som just nu byggs i USA och Kina är exempel på en reaktor med passiv säkerhet. Medan EPR som b.la. byggs i Finland just nu är exempel på en Gen-III reaktor som inte har passiv säkerhet men de övriga teknikerna som listats ovan.

Foto: Teollisuuden Voima Oy

Förutom förbättringar i säkerheten så har Gen-III reaktorerna längre livslängd än dagens reaktorer och vissa Gen-III reaktorer kan köras på 100% MOX-bränsle ( Mixed Oxide Fuel, eller på svenska, blandoxidbränsle). MOX-bränsle skapas genom att uran och plutonium från använt kärnbränsle blandas, då skapar nytt bränsle. Plutoniumet gör MOX-bränslet mer radioaktivt än vanligt bränsle men när det använda kärnbränslet återanvänds som MOX-bränsle så förbrukas ungefär 20 procent av plutoniumet.

- Två länder som satsar stort på kärnkraft just nu är Kina och Ryssland. Det framförs ibland att det skulle finnas säkerhetsproblem kopplade till just den kinesiska och ryska kärnkraften. Hur ser du på det?

- En del av de reaktorer som byggs i Kina är av europeiska och amerikanska modeller och tillhör Generation-III, vilka alltså är betydligt säkrare än de reaktorer som vi har i Europa idag

Angående de reaktorer som byggs enligt kinesisk reaktordesign bör de nog ses som andra generationens kärnkraft men de byggs ändå sannolikt på ett säkrare sätt än de generation två reaktorer som vi har i Europa idag. Efter Fukushima gjorde Kina också en paus där de gick igenom och drog lärdom av vad som hände kring jordbävningen och tsunamin. Det är dock svårt att uttala sig om hur detta påverkar säkerheten då det är svårt att få insyn i detta.

Angående Ryssland så får de exportera kärnkraft till väst, detta innebär att reaktordesignen måste hålla samma säkerhetsnivå som i väst. Däremot kan det som de beskriver i SR-reportaget vara problematiskt om Ryssland inte tar det ansvar de säger att de ska ta och exporterar till länder som inte är mogna att hålla en hög säkerhetsnivå

- Nästa steg är ju fjärde generationens reaktorer. På vilket sätt skiljer sig generation fyra från tidigare generationers reaktorer?

- Precis som vid Gen-III så finns det olika designer av Gen-IV reaktorer. Men man kan sammanfatta kraven för att räknas som Gen-IV reaktor som att reaktorn både ska vara förmögen att återvinna dagens avfall som bränsle och hålla högre säkerhet.

Men en mycket viktig aspekt att ha i åtanke när man diskuterar fjärde generationens kärnkraft är att man idag gör bedömningen att Gen-IV-system kommer komma igång i större skala först runt 2050. Det är alltså Gen-III reaktorer som sannolikt kommer få göra det stora jobbet i klimatarbetet.

- Vad innebär det egentligen att återvinna dagens avfall som bränsle?

Energin som skapas i kärnkraftverk uppstår när atomer klyvs. Ett problem med dagens reaktorer är att de bara kan utvinna energi ur ca 0,7 % av det naturliga uranet. Detta beror på att man i dagens reaktorer bara kan använda en specifik i isotop (typ) av uran som benämns Uran-235. Det resterande uranet består till över 99% av en isotop som benämns Uran-238 vilken idag är en i princip obrukbar restprodukt.

Den stora fördelen med Gen-IV reaktorsystem är att vi med dessa kan gå från att använda ca 0,7% av det naturliga uranet till att använda hela 99%.

Dessutom kan vi använda så kallade transuraner (t.ex. plutonium) som bränsle. Transuraner är ämnen som finns i avfallet från dagens Gen-II och Gen-III reaktorer och det är transuranerna som gör att avfallet behöver hållas lagrat i upp till 100 000 år. Genom att återvinna transuranerna i avfallet som bränsle i generation fyra reaktorer så kan vi sänka lagringstiden på en stor del av det återvunna avfallet från 100 000 år till ca 1000 år. På detta sätt kan vi göra oss oberoende av gruvdrift och ändå ha bränsle så det räcker för överskådlig framtid.

Istället för att som idag använda ca 0,7% av uranet kan vi alltså med Gen-IV teknik få ut energi ur närmare 100%, vilket givetvis är mycket mer resurseffektivt.

Gen-IV reaktorerna kan dessutom ställas in i tre olika lägen, de kan bränna, gå jämnt ut och gå plus på transuraner. För varje ny generation fyra reaktor som startas behövs det en viss avfallsmängd, men sen kan de hålla sig självförsörjande på bränsle över flera hundra år. Om vi väljer att förbränna transuraner skulle vi med bara de reaktorer som behövs för svensk energiförsörjning under 60 år kunna förbränna de långlivade radioaktiva ämnena i det svenska avfallet så att dess andel kommit ner till en mycket låg nivå.

- På vilket sätt blir Gen-IV reaktorer säkrare än tidigare generationers reaktorer?

Precis som i Gen-III reaktorer kan vi bygga Gen-IV med passiv säkerhet (se ovan). Men säkerhetsriskerna blir också färre eftersom man kan återvinna dagens avfall som bränsle.

Med Gen-IV-system slipper vi uranbrytning, anrikning av plutonium för bränsle eftersom reaktorn kan vara självförsörjande på bränsle under flera hundra år.

Beroende på vilken reaktor-system design vi väljer kan vi även slippa transporter av plutonium för bränsle

I definitionen av Gen-IV reaktor ingår även att plutonium ska hanteras på ett sådant sätt det ska vara ofördelaktigt att tillverka kärnvapen ifrån. För den som vill tillverka kärnvapen ska det vara så pass ofördelaktigt att använda plutonium från fjärde generationens kärnkraft att det blir enklare att tillverka det på andra sätt.

4G

- En annan skillnad mellan Gen-IV reaktorer och dagens, är ju att de inte är kylda med vatten. Hur skulle du säga att detta påverkar säkerheten?

Att använda metaller som kylmedel har flera fördelar. Metaller har mycket större marginaler till kokning än vad vatten har. Därför behöver inte reaktorn trycksättas för att kylmedlet ska hållas flytande vid höga temperaturer. Detta minskar risken för att kylmedlet ska koka bort.

Idag finns det framförallt två olika metaller som man föreslagit för kylning

Den första föreslagna metallen är natrium. Det är också framförallt natrium som använts för att kyla de snabb-reaktorer som byggs idag. Men en klar nackdel med Natrium som kylmedel är att det börjar brinna i kontakt med vatten, vilket gör att det krävs extra säkerhetssystem för undvika detta.

Bly är den andra metallen som föreslagits som kylmedel och bly har den klara fördelen att det inte reagerar med vatten, men där finns istället materialtekniska utmaningar.

På KTH bedrivs det forskning på området blykylda reaktorer och man har kommit så långt att man gått vidare med att söka tillstånd för att uppföra små blykylda-reaktorer i norra Kanada. I det kalla klimat som råder i norra Kanade är diselkraftverk idag det enda alternativet. Målsättningen är att bygga små reaktorer som kan ersätta diselkraftverken. Detta skulle ha betydande positiva hälsoeffekter för människorna i dessa områden. Stora kraftproducerande bly-reaktorer ligger dock längre fram i tiden, men de har potential att bli säkrare än natriumkylda reaktorerna.

För den som vill läsa mer om forskningen på KTH kring blykylda reaktorer rekommenderar vi denna artikel ur Ny Teknik

Na

Pb

- Det pratas ju mycket om Torium-reaktorer, vad är din åsikt om dem?

Fjärde generationens kärnkraft kan också köras på Torium, och specialbyggda tredje generationens reaktorer kan komma att kunna gå på Torium. Fördelen med Torium är att den metallen är vanlig i vissa länder som då skulle kunna bli självförsörjande på bränsle. Men det är lite av en myt att de skulle vara säkrare ur ett kärnvapenspridningsperspektiv, det är snarare så att de har andra risker än vid traditionell kärnkraft.

- Vad finns det för internationella pågående projekt av fjärde generationens kärnkraft?

I Ryssland finns det en reaktor som är byggd för att kunna återvinna avfall, Beloyarsk 4. Den startades 2014. Vad jag vet återvinner inte den avfall än men 2017 så planeras Beloyarsk 4 börja användas för elproduktion, om man då börjat återvinningen, så har vi kommit ett viktigt steg närmare driftsatta Gen-IV-system.

I Frankrike planeras Astrid-projektet, även om slutgiltigt beslut inte är fattat ännu. Den reaktorn ska återvinna Plutonium från tidigare kärnkraftsavfall och därför skulle det inte behövas någon ny uranbrytning. I projektet deltar svenska forskare.

- Gen-IV tekniken har ju flera klara fördelar jämfört med tidigare generationer, vad skulle du säga förklarar att man inte ser större satsningar på Gen-IV teknik idag?

De två huvudsakliga skälen som jag ser till att det inte sker större satsningar på Gen-IV teknik idag är dels att det saknas krav på att återvinna avfall och dels att det inte råder någon brist på uran. Därför är de ekonomiska incitamenten att återvinna små.

Man skulle kunna säga att det är lite av en hönan och ägget-situation. Gen-IV löser flera av de problem som finns med dagens kärnkraft fast det förutsätter en långsiktig politiskt framtagen stabil satsning på ny kärnkraft. Men många politiker motsätter sig långsiktiga satsningar på kärnkraft just p.g.a. de problem som dagens reaktorer har.

Så länge det är oklart om man kommer satsa på framtida kärnkraft eller ej är det också sannolikt billigare att gräva ner det avfall man har. I många länder har man ingen plan alls utan skjuter bara kostnaden på framtida generationer genom att lagra avfallet i containrar på obestämd framtid.

- Ibland har vi hört i debatten att avfallet från dagens svenska generation 2 reaktorer ej skulle kunna användas i fjärde generationens reaktorer, vad säger du om det?

Jag vet inte var detta påstående kommer från och det har ingen vetenskaplig förankring. Vi har samma typ av avfall som Frankrike och de bränner redan sitt avfall i tredje generationens kärnkraft. Vi har även samma avfall som Japan som också har långt gående planer på fjärde generationens kärnkraft.

- Vilka möjligheter skulle Sverige ha att driva teknikutvecklingen?

- Goda möjligheter. Vi kan driva teknikutvecklingen likt vi gjorde på 60 och 70-talet. Vi har en komparativ fördel med mellanlager, bränslefabrik, stålindustri med stor kompetens inom de materialtekniska aspekterna, Vattenfall, och pågående forskning på området.

Många andra länder har inte lika goda förutsättningar som Sverige att driva utvecklingen, men skulle ändå ha stor nytta av denna teknik för att nå långsiktigt hållbar väderoberoende, koldioxidsnål energiproduktion.

En satsning på Gen-IV skulle även öka antalet personer med kompetens inom kärnkraftsområdet. För länder som idag har dåliga förutsättningar för 100% förnybar energiproduktion men som också saknar kärnkraft spelar det stor roll att det finns andra länder med kompetens på området. Ett exempel är Förenade Arabemiraten gick på cirka 10 år från att inte ha någon kompetens inom kärnkraft till att få hög kompetens på området genom att knyta till sig internationella experter.

Huvudproblematiken som jag ser med dagens energipolitik är att den inte innefattar några storskaliga satsningar på mer globalt tillämpbara lösningar. Istället satsar vi på att nå 100% förnybart på ett sätt som förutsätter tillgång till 50% vattenkraft, vilket är en lösning som ytterst få andra länder har förutsättningar att ta efter.

Om Sverige vill göra skillnad för världens klimat räcker det inte med att bara nå noll-utsläpp inom landet. Vi behöver även vara med och ta fram tekniker som andra kan ta efter och ha nytta av. Det behöver givetvis inte vara kärnkraft utan skulle även kunna vara satsningar på t.ex. Bio-CCS eller energilagring.

- Tycker du att det finns teknikoptimism-myter kring kärnkraft och i så fall vilka?

Det sägs ofta saker i stil med “Vi skulle bara behöva en golfboll uran för att kunna förse en person med energi hela sin livstid.”. Om man säger så bortser man ju från det faktum att det krävs en hel reaktor för att kunna använda “golfbollen av uran”.

När det gäller fossil energi så är bränslet en stor del av kostnaden, när det gäller kärnkraft är anläggningen den största kostnaden. Därför blir det konstigt när kärnkraftsförespråkare framhåller kärnkraftens fördel genom att fokusera mycket på bränslets storlek och kostnad. Det krävs ju faktiskt inte så mycket utrustning för att kunna använda några liter bensin som energi men det krävs en väldigt komplicerad anläggning för att kunna använda uranet som energi.

Ibland sägs det också att om vi bygger fjärde generationens kärnkraft så behövs det inget slutförvar. Det stämmer inte alls. Även med fjärde generationens kärnkraft så behövs det ett slutförvar, men vi kan använda avfallet som bränsle i hundratals år innan vi slutförvarar det. Om vi först återanvänder kärnavfallet som bränsle så kan vi även förkorta ner förvaringstiden för en stor del av avfallet från ca 100 000 år till ca 1000 år.

För dig som vill läsa mer om hur generation fyra reaktorer skulle kunna införas i Sverige finns publikationen Svensk elförsörjning i framtiden – en fråga med globala dimensioner som är en tvärvetenskaplig rapport från Uppsala Universitet som går på djupet i denna frågeställning.

Vår sammanfattning om fjärde generationens kärnkraft

Som vi sett ovan så har fjärde generationens kärnkraft en del egenskaper som gör det till en intressant teknik. Men samtidigt så löser inte fjärde generationens kärnkraft alla problem.

Svensk Kärnbränslehantering skriver att fjärde generationens kärnkraft gör att det låg och medelaktiva avfallet ökar, samtidigt så minskar det långlivade avfallet, och att den totala stråldosen i slutförvaret inte minskar av fjärde generationens kärnkraft. Dock så behöver inget nytt slutförsvar byggas, även om fjärde generationens kärnkraft skulle användas i tusentals år.

Fjärde generationens kärnkraft har både för och nackdelar utifrån risken för kärnvapenspridning, vilket vi har skrivit mer om här.

Vi tycker att det är för tidigt att ta definitiv ställning till om vi ska bygga fjärde generationens kärnkraft i Sverige eller inte. För att ett sådant ställningstagande behövs det ett konkret förslag som gör att vi vet mer om de tekniska och ekonomiska förutsättningarna.

Detta innebär också att det är för tidigt att avfärda fjärde generationens kärnkraft och vi tycker att det är olyckligt att Miljöpartiet och Socialdemokraterna verkar vara principiellt emot forskning på ny kärnkraftsteknik.

Läsarreaktioner

Har du några tankar, frågor eller kommentarer om innehållet i denna bloggpost, då vill vi jättegärna ta del av dem.

Om du har upptäckt ett enskilt faktafel går det bra att skriva en kommentar i kommentars-fältet nedan eller kontakta oss på mail, facebook eller twitter. Vår målsättning är att rätta alla faktafel som upptäcks men också publicera dem både under fliken Faktatabbar.

Om just den här blogg-posten har rättats och förbättrats så finner du en direkt-länk till denna rättning i listan nedan.

Kanske tycker du att innehållet i den här blogg-posten skulle behöva belysas från ett helt annat perspektiv?

Känner du redan till en färdig text som belyser den här frågan från ett annat perspektiv går det jättebra att skicka oss en länk så lägger vi till den i listan nedan.

Om du själv skulle vilja skriva en kompletterande blogg-post men inte har någon plats där du kan publicera texten. Då går det jättebra att skicka oss texten så publicerar vi den som en blogg-post direkt här på sidan.

Finns det ingen lista nedan så beror det på att vi inte mottagit några kommentarer om just denna blogg-post ännu. Ett exempel på hur en påbörjad granskning kan se ut hittar du längst ner i denna blogg-post.

Påbörjad granskning

I denna blogg-post har vi ett påbörjat exempel på hur en blogg-post-granskning kan se ut

  • Denna blogg-post om teknikutveckling är ju nu idag huvudsak en intervju med kärnkraftsforskaren Carl Hellesen. Men för att exemplifiera hur en granskning kan se ut finns här lite fakta-tabbar som han upptäckte att vi hade gjort när vi började skriva den här blogg-posten.

  • Lise Nordin tipsade oss om ett material från SKB om vad Gen-IV betyder för behovet av slutförvar. Vi tyckte att det var ett så viktigt material att vi nu länkar till det i vår sammanfattning i blogg-posten ovan