”Låt oss bygga världens säkraste kärnkraftverk”

DEBATT. Det går att redan nu att dra två slutsatser efter jordbävningskatastrofen i Japan; utslagning av strömförsörjningen och närvaron av vätgas har påverkat olycksförloppet mycket negativt.

Annons

Sverige borde därför införa ett passivt reservsystem för kylning samt byta ut zirkoniumlegeringen i bränslekapslarna till ett mera hållfast och oxidationssäkert material, skriver Niklas Lindhe.

Vad som hänt i reaktorerna i Japan efter jordbävningskatastrofen är ännu inte klarlagt, men det går att dra två slutsatser redan nu; utslagning av strömförsörjningen och närvaron av vätgas har påverkat olycksförloppet mycket negativt. Att reaktorerna saknade system för kontrollerad och filtrerad tryckavlastning av inneslutningen till atmosfären kan också ha spelat en avgörande roll i förloppet.

Svenska reaktorer har idag tryckavlastning, men saknar passiva kylreservsystem, både för härd och för bassänger för använt kärnbränsle, och använder bränslekapsling av zirkoniumlegering, som vid överhettning i kontakt med vattenånga skapar vätgas.

Komplettering med en passiv elkraftoberoende kylning som reserv i lågtrycksnödkylsystemet är en billig katastrofförsäkring.

En ”blackout” vägs idag till något mindre än en fjärdedel som orsak till felsituationer som kan ge härden skador. En långvarig ”blackout” väger nog tyngre som orsak till stora haverier på härden.

De termiska lättvattenreaktorerna som används i Sverige har en grundläggande och betryggande säkerhet för att stoppa kärnklyvningen då vattnet fungerar både som kylmedel och moderator. Skulle reaktorstopp med styrstavar och injiceringen av bor misslyckas, och förlust av reaktorhärdens kylning samtidigt ske, så avstannar kärnklyvningen.

I Tjernobyl var reaktorn av en helt annan grundkonstruktion med fast grafit som moderator i härden, vilket i kombination med andra säkerhetsbrister, möjliggjorde en explosionsartad effektökning med sprängning av härden som följd.

Kärnklyvningen stoppades i Japan, men lättvattenreaktorns akilleshäll är att resteffekten i bränslet, från sönderfall av klyvningsprodukter från själva kärnklyvningen, ställer krav på kylning under ganska lång tid efter avställning. Direkt efter avställning, är resteffekten mellan 5-10 procent, efter några dagar kring 1procent och efter ett år kring 0,1procent av reaktorns normala effekt.

Vatten som kylmedel har i denna avstängningsfas klara brister, då det kokar bort om inte strömning, tryck och temperatur kan vidmakthållas. För detta fordras idag i svenska reaktorer ett aktivt system som kräver elkraft. Reservbatteriet räcker inte mer än en kortare period för att kyla bort den restvärme som i sig är tillräcklig för att smälta bränslekapslingen inom relativt kort tidsrymd – mindre än ett dygn.

Verkens svaghet är beroendet av extern strömmatning. Väckarklockorna har infunnit sig, dels i Forsmarkincidenten 2006 och från senare reaktorsäkerhetsstudier i USA av risker med ”blackouts”. När den externa strömmatningen fallerar kan verket självt skapa sin elkraft, så kallad husturbindrift, men i vissa situationer måste reservkraftsystem i form av dieslar och gasturbiner användas. Om även dessa fallerar och verket blir helt strömlöst, finns batterisystem som klarar att snabbstoppa verket och säkra inneslutningen.

Behovet av ett aktivt kylsystem är en fundamental säkerhetsbrist som det borde finnas goda förutsättningar att bygga bort.  En reaktor under normal drift arbetar med ett tryck på runt 70 bar (trycket av 700 meter vattenpelare). I vissa situationer behålls detta arbetstryck även efter ett snabbstopp och efter stängning av reaktorinneslutningen. Men vid snabbstopp initierade av allvarliga störningar, som avbrott i kylningen av reaktorhärden, eller att verket står utan ström, sker en stängning av inneslutningen och avblåsning av reaktorinneslutningen vilket leder till att trycket sjunker snabbt.  Detta är helt nödvändigt för att de omfattande lågtrycksnödkylsystemen, med kapacitet att kompensera för mycket stora förluster av kylvatten, ska kunna verka. Trycknedtagningen medger att ett passivt trycksatt kylmedium från vattentorn på mellan 50 och 100 meter höjd och med rejäl kylreserv rimligen borde kunna träda in för kylning av härden som en reserv i lågtrycksnödkylsystemet, eventuellt  med ett kompletterande system för dränering av inneslutningen för att säkerställa värmetransport.

Ett (nära) passivt system med stora kylreserver skulle även spela en väsentlig roll för att säkerställa kylning av bassängerna för använt bränsle, som även de är beroende av ett aktivt kylsystem.  Detta anses tillräckligt då bassängerna har en stor kylreserv i sig och eftersom alternativa metoder för att säkerställa kylningen skulle kunna uppbringas inom rimlig tid om aktiva kylningen fallerar.

Lärdomen från Japan är dock att utrymmet ovanför reaktorn kanske inte är tillgängligt för att manuellt få fram reservkylning och att sprinklersystem med mera kan bli helt utslaget. Säkerheten för kylning av bränslebassängerna måste helt enkelt förbättras, för att minimera risken för spridning av den stora mängden radioaktiva material som finns upplagrat.

Zirkoniumlegering som kapslingsmaterial för bränsleelementen borde rimligen varit urfasad för flera år sedan. Legeringen har egenskaper som gör att vätgas bildas om ånga möter metallen vid höga temperaturer. Snabb oxidation i legeringen (brand) underhålls också av syret i uranoxiden. Oxidation av legeringen skapar i en fas mer värme än restvärmet i uranet och förstärker härdsmältningsförloppet. Vätgasbildning är ett säkerhetsproblem i kärnkraftverken och omfattar en kedja av säkerhetssystem i sig, men kan om dessa fallerar, resultera i explosioner som kan skada reaktorinneslutningen.

Zirkoniumlegering innebär också en helt onödig säkerhetsrisk i hanteringen av det använda bränslet.

Det finns alternativa kapslingsmaterial, till exempel rostfritt stål (prov i kraftreaktorer har gjorts i USA i slutet av 70-talet) eller användning av material som keramer (SiC).

Utveckling av keramisk bränslekapsling för dagens lättvattenreaktorer har en stor potential att minska risken för härdskador och kan dessutom vara mycket lönsam för industrin, då ökad utbränning medges. Tekniken är inte mogen idag, men med ett accelererat utprovningsprogram bör den vara tillgänglig inom kanske fem år.

Min förhoppning är att detta inlägg kan skapa en diskussion om hur säkerheten kan förbättras i den existerande svenska reaktorflottan och bränslehanteringen.

Jag vågar påstå att Oskarshamns 1 som byggdes i början av 70-talet, modifierat för stöd av (nästan) passiv reservkylning och med mera hållfast och oxidationssäker bränslekapsling, är en säkrare reaktor än den generation 3 reaktor som byggs i Finland.

Utmana gärna detta påstående!

Niklas Lindhe

Ny Tekniks dagliga nyhetsbrev - Teckna nu, kostnadsfritt!

Kommentarer

Debattinlägg blir automatiskt tillgängliga för andra användare så snart den som skrivit ett inlägg har publicerat det. Var och en ansvarar själv för innehållet i sina inlägg.

Det går inte längre att kommentera denna artikel.

43 kommentarer Sortera: Äldsta överst

5
5
43
Nu visas kommentar 1-5
Visa fler kommentarer:
Startsidan
Bränslecellen 
som ska säljas
i vanlig kiosk
Bränslecellen 
som ska säljas
i vanlig kiosk

Bränslecellen som ska säljas i vanlig kiosk

Bränslecellen 
som ska säljas
i vanlig kiosk

Efter tre omtag och flera ändringar av inriktningen ska Myfc bli masstillverkare av bränsleceller för konsumenter. Ny Tekniks Sverker Brundin är på plats i Barcelona. 5 kommentarer

Zuckerberg: 
Skulle gärna jobba 
ihop med Google

Zuckerberg: Skulle gärna jobba ihop med Google

Facebook-vd:n bjöd in sökjätten till samarbete.

Ericsson: Här är nästa generations viktigaste mjukvara

Moln- och datacenterteknik blir allt viktigare för Ericsson. 3 kommentarer

Spionbatteriet spårar mobilen

Minsta cykeln viks ihop

En ny cykel som kan vikas ihop sägs vara minst i sitt slag.

Volvos trendbrott: Ersätter robotarna med människor

Volvos trendbrott: Ersätter robotarna med människor

Volvo XC90 är konstruerad för att den nya karossfabriken ska bli tio procent effektivare än någon annan. Här är framgångsreceptet.

Hela problemlistan för Volvos nya karossfabrik

Volvo har kartlagt de främsta orsakerna till produktionsstörningar. 7 kommentarer

Eddie Pröckl

Därför backar Volvo

KRÖNIKA. ”Det är ingen revolution, men definitivt ett trendskifte”, tycker Ny Tekniks Eddie Pröckl. 13 kommentarer

Iran vill ha japansk kärnkraft

Iran vill ha japansk kärnkraft

Inför hoppet om hävda sanktioner mot Iran visar landet klart intresse av att köpa kärnreaktorer från Japan.

SENASTE TEKNIKNYTT
Mobilen öppnas 
med ögonscanner

Mobilen öppnas med ögonscanner

TEKNIKSVEPET. Här är ett urval av de senaste tekniknyheterna.

Vind, sol

Hur lagrar jag energi smartast?

TEKNIKFRÅGAN. Ge besked i Ny Tekniks Teknikfråga. 21 kommentarer

Annons
Volkswagen Passat

Här är årets bil

Överlägsen vinnare efter omröstning. 1 kommentar

Lena Ek.

Förra miljöministern: Skandalöst, Försvaret

”Om Swedavia kan byta brandskum så borde Försvarsmakten också kunna göra det”. Det tycker förra miljöministern Lena Ek (C) och sätter press på försvarsministern. 3 kommentarer

Ventillås, polisen

Här är polisens hemliga ventillås

Den första bil som klampades av polisen med stöd av nya klamplagen hindrades att fortsätta färden med ett litet men verkningsfullt tyskt ventillås. 57 kommentarer

Första bilen klampad

Från 1 mars får polisen klampa fordon som bryter mot lagen. Första bilen som åkte dit hade 2 330 kilos överlast. 11 kommentarer

En smartladdstation mitt i Brunflo centrum.

”Avgift vid stolpen får fart på elbilarna”

”Avgift vid stolpen 
får fart på elbilarna”

DEBATT. Inställningen att elbilar skulle tanka gratis är naiv. Endast genom affärsmässighet kan utvecklingen ta fart på riktigt, enligt Mikael Hagman, Jämtkraft. 21 kommentarer

Ta hjälp av Talentum inför Almedalen 2015. Vi ser till att ditt budskap når fram.

Sammanfattat är en ny tjänst för dig som vill ha ett försprång.

Färre gissningar och mer fakta som leder till bättre beslut i ledningsgruppen.

Drönare, polisen

Polisen skaffar drönare

En särskild "quadrocopter-grupp" ska ge understöd åt piketpolisen, bombskyddsenheterna och nationella insatsstyrkan. 3 kommentarer

Möblerna laddar mobilen

Möblerna laddar mobilen

Ikea kommer från april att sälja möbler som samtidigt fungerar som trådlösa mobilladdare. 8 kommentarer

Höjdrekord för flygskärm

Nytt minnesrekord

Sandisk har åter satt världsrekord för microSD-minnen.

Magna Steyer visar sporthybrid i Geneve

Magna Steyer visar sporthybrid i Geneve

Kontraktstillverkaren Magna Steyer visar på bilmässan i Geneve en sportbil i laddhybridutförande med fyrhjulsdrift. 2 kommentarer

EU skärper krav på plastpåsar

EU-ministrarna beslöt på måndagen att mängden plastpåsar ska minska med 80 procent. 12 kommentarer

Hushållsmaskiner håller allt sämre

Antalet hushållsmaskiner som slutar fungera inom fem år har fördubblats mellan 2004 och 2012 visar en tysk undersökning. 15 kommentarer

Försvarsmakten, M/S Silverpilen

Försvarsmakten stoppar färja från 40-årig trafik

Kaptenerna på M/S Silverpilen hänvisade till ett muntligt avtal med Försvarsmakten och styrde i 40 års tid ofta sin passagerarfärja rakt igenom ett skyddsobjekt i Stockholms skärgård. 16 kommentarer

Gör din röst hörd i Ny Teknik

Gör din röst hörd
i Ny Teknik

Hör av dig till vår debattredaktör Cecilia Laurén.

Så skriver du en debattartikel

Så skriver du en debattartikel

Sex smarta skrivtips.

Senaste nytt med Topplista

Mats Lewan och Helen Ahlbom, Ny Tekniks it och telekomreportrar.

Missa inga krönikor

Läs Mats Lewans och Helen Ahlboms krönikor om it-och telekom. Här hittar du hela det digitala arkivet med alla våra krönikörer.

Senaste quizen

Alla våra quiz
Annons
Annons

Senaste videoklippen

Mark Zuckerberg

Visa alla

Hitta konsulten

Sök bland tusentals konsulter på nya Konsultguiden.se