”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
Verktyg

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
Varning! Stötande innenhåll!

Varning! Stötande innenhåll!

TEKNIKHISTORIA. Under 1700-talet pågick primitiva och smärtsamma experiment. 4 kommentarer

Vindkraft billigast 
bygga nytt för elen

Vindkraft billigast bygga nytt för elen

Så mycket kostar det att producera el från olika anläggningar. 195 kommentarer

Har du valt din 
3d-skrivare än?

Har du valt din 3d-skrivare än?

MACKAPÄRER. Pappersutskrifter blir sällan mer än ett platt papper. 3 kommentarer

Cookies

Sajter klarar inte kraven för cookies

Svenska webbplatser placerar ut kakan först och frågar efter samtycke sedan. 14 kommentarer

It-experterna: Ta själv kontrollen över webbläsaren

Fyra it-experter svarar på frågor om riskerna med kakor. 7 kommentarer

Nordea: Vi håller på att byta arbetssätt

Nordea: Vi håller på att byta arbetssätt

Nordea Bank har sajter som inte uppfyller PTS kommande krav. 2 kommentarer

Tuffa landningen 
för Philae på 67P
Grafik över landaren Philaes väg från Rosetta till kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko.

Tuffa landningen för Philae på 67P

GRAFIK. Så här lyckades Rosettas landare till slut få fäste på 67P. 5 kommentarer

MyCopter vägvisare till flygande bil

MyCopter vägvisare till flygande bil

Drömmen om att lyfta sig ur bilkön och flyga vidare har kommit ett steg närmare. 4 kommentarer

Annons
Elcykel

Elycykeln som väntas göra succé i Sverige

Cykelsäljare tror att försäljningen av en viss elcykel tar fart i vår.

Knepen som gör elcykeln vädertålig

Knepen som gör elcykeln vädertålig

Under Skalet tar sig under kåporna. 34 kommentarer

För dyrt höja effekten i Forsmarkreaktor

För dyrt höja effekten i Forsmarkreaktor

Det blir ingen effekthöjning. Åtgärden skulle inte löna sig, anser styrelsen. 14 kommentarer

Svenskar jobbar mot krisande oljeindustri

Svenskar jobbar mot krisande oljeindustri

Guldåldern för den norska offshore-industrin är tillfälligt över. Men svenska ingenjörer får fortsatt jobb – från hemmaplan. 2 kommentarer

Gorillaglas

Gorillaglaset som ska rädda skärmen

TEKNIKSVEPET. Här är ett urval av de senaste tekniknyheterna.

Komponenttillverkning, oljeindustrin och it- och telekombranschen anses vara USA:s mest lönsamma industrier.

Här är USA:s mest lönsamma industrier

Olja- och gasindustrin är lönsam, liksom it- och telekombranschen. Men när företaget Powerlytics rankar de mest lönsamma branscherna i USA hamnar de i skuggan. 4 kommentarer

Klart: Apple öppnar utveckling i Lund

Teknikjätten blir granne med Ericsson. 19 kommentarer

GM storsatsar på Opel

GM storsatsar på Opel

GM satsar nu 500 miljoner euro, nära 5 miljarder kronor, på nya bilmodeller från europeiska Opel. 4 kommentarer

Mehmet Kaplan, Stefan Löfven, Åsa Romson, Mikael Damberg, Ibrahim Baylan

Klen teknikkunskap bland ministrarna

En har läst på KTH men inte tagit examen. Två har fleråriga studier på Umeå universitet. Ny Teknik har tittat på ministrarnas utbildning. 20 kommentarer

Icas system för mobil betalning bygger på den existerande appen som kan annvändas för självscanning.

Ica startar egen mobil betalning

Kan användas för självscanning av varor. 15 kommentarer

Här är ritningarna som
tvingade Scania att backa

Här är ritningarna som tvingade Scania att backa

Efter flera års strid har två patentansökningar flyttats från Scania. ”Det är en seger.” 22 kommentarer

När en gps-satellit passerar genom mörk materia kan dess atomklocka påverkas och lämna spår efter den mystiska substansen som utgör 23 procent av universums massa.

Gps letar mörk materia

Atomklockorna i gps-satelliterna kan ha upptäckt mörk materia.

Mystiskt eldklot över Ryssland

Mystiskt eldklot över Ryssland

En gigantiskt blixt lyste upp himlen i ryska Sverdlovsk. 21 kommentarer

Litiumjon-drift i ubåt efter Collins

Litiumjon-drift i ubåt efter Collins

Hit har Australien vänt sig för att få del av den senaste batteritekniken för de nya ubåtarna. 9 kommentarer

Enstegstätade fasader

Skadeutredare: Största skandalen i modern tid

Ungefär 70 procent av de enstegstätade fasader som skadeutredaren Anders Jansson på SP har undersökt har fuktskador. 55 kommentarer

Bengt Nordström

Experten avslöjar: Så här visste jag att Nokia skulle göra nya mobiler

Redan i augusti sa Bengt Nordström att mobiler skulle göras av Nya Nokia. Men hur visste han det? 4 kommentarer

Så duckar Nokia mobilförbudet

Avtal som förhindrar ”rest-Nokia” att använda varumärket finns. 6 kommentarer

Nokia överraskar med 
surfplatta för Android

Nokia överraskar med surfplatta för Android

Nokia plockar upp dumpade varumärket. 28 kommentarer

Kärnkraft Barsebäck

”Rimligt att kärnkraften bär sina egna kostnader”

LÄSARKOMMENTARER. Ny Tekniks intervju med Ibrahim Baylan satte fart på läsarna. 124 kommentarer

Baylan: Vi ska ha 100 
procent förnybart

Baylan: Vi ska ha 100 procent förnybart

Energiminister Ibrahim Baylan hoppas på havsbaserad vindkraft. 246 kommentarer

Utsläpp usa

Klimatchef: Löften från USA räcker inte

Löftena om minskade utsläpp från USA och Kina är inte nog. Det säger Daniel Engström Stenson på tankesmedjan Fores. 17 kommentarer

Susanna Baltscheffsky

Xi och Obama tror på ny energiteknik

LEDARE. Kinas och USA:s utspel är ett av de största klimatpolitiska framstegen hittills. 6 kommentarer

Markbrist största problemet för bioenergin

Markbrist största problemet för bioenergin

En övergång till ett biomassabaserat energisystem stupar främst på att den odlingsbara marken inte räcker till, visar en ny rapport. 32 kommentarer

Kaianders bästa seriestrippar
Kaianders bästa seriestrippar

Kaianders bästa seriestrippar

Du har väl inte missat Ny Tekniks finurlige serietecknare? Här är Kaianders Semplers senaste alster.

Ryssland har en ”jaktsatellit”

Ryssland har en ”jaktsatellit”

En rysk satellit kan söka upp andra satelliter för inspektion och eventuellt förstöra dem. 18 kommentarer

Går rakt mot spelströmmen

Går rakt mot spelströmmen

HELSINGFORS. Ny Teknik har träffat ett av de hetaste nya spelföretagen just nu. 5 kommentarer

Jolla

Jolla satsar allt på surfplatta

Nokia gjorde det igår. Lillebror Jolla i dag. 3 kommentarer

Allt mer kött tufft
för reningsverken

Allt mer kött tufft för reningsverken

Mängden kväve som når reningsverken via avloppsvattnet ökar. Orsaken är att vi äter alltmer kött. 15 kommentarer

”Industrin börjar förstå 3d-tekniken”

”Industrin börjar förstå 3d-tekniken”

Allt fler ser fördelarna med 3d-skrivare, säger innovationschef på världens största tillverkare. 5 kommentarer

Hur bromsar man bäst i backe?

Hur bromsar jag bäst?

TEKNIKFRÅGAN. Bromsning i långa backar väcker frågor hos Ny Tekniks läsare. 66 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

jobb139 st

Utvalda lediga chefsjobb

Annons
Annons

Senaste videoklippen

Klaviatur av klädnypor

Visa alla

Hitta konsulten

Sök bland tusentals konsulter på nya Konsultguiden.se