”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
Lysholmsmotor

Första jetmotorn glömdes bort

TEKNIKHISTORIA. Redan på 1930-talet konstruerade Alf Lysholm den första svenska jetmotorn för flygplan. Men uppfinningen föll i glömska. 11 kommentarer

Oljeutsläppet i Mexikanska bukten sommaren 2010 blev en miljömässig katastrof.

Chalmers dumpar oljeaktierna

Chalmersstiftelsen har tagit beslut om nolltolerans när det gäller placeringar i kol-, olje- och gasbolag och kommer nu att avyttra sina aktier i bolag som är knutna till fossil energi. 26 kommentarer

Vattenfall Ringhals

Stopp för ny kärnkraft

Vattenfall drar tillbaka ansökan om att få bygga ny kärnkraft i Sverige. 224 kommentarer

Rosetta har upptäckt att kometen 67P har en jättespricka.

Jättespricka i 67P

En flera hundra meter lång spricka har upptäckts i Rosettas komet. 13 kommentarer

Datacentra, Facebook

HP: Datacentra borde byggas i kalla Sverige

Om serverhallar och andra datacentra byggs i kalla länder som Sverige, kan de minska världens koldioxidutsläpp, hävdar Nicolas Dube från Hewlett-Packard i USA. 33 kommentarer

Rundar rysk bojkott med Kalashnikov från USA-fabrik

Rundar rysk bojkott med Kalashnikov från USA-fabrik

Amerikanska vapenimportören RWC planerar att kringgå USAs bojkott mot Ryssland och starta tillverkning av vapen från Kalashnikov på hemmaplan. 1 kommentar

Annons
AI från Aibo kollar elförbrukningen

AI från Aibo kollar elförbrukningen

Artificiell intelligens som utvecklades för robothunden Aibo används nu för att mäta elförbrukningen i hemmets olika prylar.

En dummyversion av den kommande tredje generationens vätgasdriven usb-laddare från KTH-avknoppningen My FC. Powertrekk 2.0 – andra generationen av My FC:s vätgasdrivna usb-laddare.

Vätgasladdaren ska passa i handväskan

Snart släpper svenska My FC sin nästa vätgasdrivna usb-laddare. 24 kommentarer

En studie ser starka kopplingar mellan dödliga hjärtfel och användning av Twitter.

Studie: Koppling mellan näthat och dödliga hjärtfel

TEKNIKSVEPET. Här är ett urval av de senaste tekniknyheterna. 6 kommentarer

Telia: Genombrott 
för uppkopplad vård

Telia: Genombrott för uppkopplad vård

Storsatsning på hälsotjänster i hemmet. 8 kommentarer

DEBATT
Lars Agaard vd Dansk Energi, Oluf Ulseth vd Energi Norge, Kjell Jansson vd Svensk Energi och Juha Naukkarinen vd Finsk Energiindustri.

Kraftindustrin: Vi ska bli Europas ”gröna batteri”

DEBATT. Vi har potentialen att skapa en helt ny exportsituation där el är vår produkt, skriver höjdarna vid Energi Norge, Svensk Energi och Finsk Energiindustri. 41 kommentarer

Volvos största utmaning

Volvos största utmaning

Det är varken elmotorn eller den nya växellådan som ingenjörerna brottas med inför premiärturen av Volvos första helt elektriska buss. 80 kommentarer

Många elbussar rullar redan i världen

Många elbussar rullar redan i världen

Volvo är långt ifrån det enda företaget som utvecklar helelektriska bussar. 6 kommentarer

Nu öppnar Windows 10 hologramdörren med sin Hololens.

Windows 10 öppnar för hologramdatorn

Så ska Microsoft ta över ledartröjan från Apple och Google. 9 kommentarer

Programmeraren Roman Digerberg har upptäckt en bugg i Apples operativsystem IOS8 som gör att han kan krascha vilken Iphone som helst.

Kraschar din Iphone – med ett knapptryck

En bugg gör att det går att krascha en Iphone på några sekunder. 3 kommentarer

Elektronikprofessor ny rektor på Chalmers

Elektronikprofessor ny rektor på Chalmers

Av två starka slutkandidater till rektorstjänsten på Chalmers efter Karin Markides valde styrelsen Stefan Bengtsson, tidigare Chalmersprofessor, nu rektor för Malmö högskola. 1 kommentar

Därför kan VW klå Toyota 2015

Toyota behöll ledningen över Volkswagen med 90000 bilars marginal 2014. Men VW kan lätt ta ledarplatsen 2015. 4 kommentarer

Nanopartiklar renar grundvattnet

Nanopartiklar av palladium är en metod att rena nitratbelastat grundvatten utan att giftig ammoniak bildas. 3 kommentarer

Se över ditt CV. Ett slarvfel kan fälla dig hos chefen.

Ett slarvfel och du är körd

Du har bara någon minut på dig att fånga intresset för din ansökan hos din blivande chef. 18 kommentarer

Fallande oljepriser 
ger andrum i Arktis

Fallande oljepriser ger andrum i Arktis

LEDARE. Guldåren är slut. Arbetslöshet, smärtsamma omställningar och mindre pengar i plånboken väntar. 6 kommentarer

Helikopter-strålen vapen mot isen

Helikopter-strålen vapen mot isen

En het vattenstråle smälter snabbt bort is från rotorblad. Den nya metoden är en av flera innovationer som ska säkra elproduktionen i vintriga vindkraftsparker. 193 kommentarer

Barack Obama.

Obama begär ökad cybersäkerhet

Barack Obama försökte i sitt State of the union-tal i natt få kongressen med sig på ökade satsningar på cybersäkerhet. 7 kommentarer

Mer datautbyte i kampen mot terrorister

Skärpt gränskontroll och mer datautbyte mellan medlemsstaterna är EUs medicin mot det ökade terrorhotet i Europa.

Hemligt polisvapen avslöjat

Hemligt polisvapen avslöjat

Polisen i USA använder en handburen radar som kan upptäcka människor genom husväggar. 36 kommentarer

Borrjätte stänger frackingkällor

Exploateringsföretaget BHP Billiton ska stänga 16 av sina 26 anläggningar för utvinning av skifferolja i USA. 24 kommentarer

Företag förbjuds filma från drönare

Ett företag i Skåne förbjuds att fotografera trädgårdar från en drönare. Det enligt ett beslut från Länsstyrelsen i Skåne. 25 kommentarer

De nuvarande nederländska Walrus-ubåtarna ska moderniseras. Nu vill Saab och Damen vara de som levererar den nya.

Ubåten Saab ska vinna över

Saab samarbetar med varvsgruppen Damen för att försöka leverera Nederländernas nästa ubåt. 11 kommentarer

Rustad Panamakanal betydligt dyrare

Rustad Panamakanal betydligt dyrare

Kostnaderna för att rusta upp skjuter i höjden och tidsschemat har spruckit. 2 kommentarer

Tandemceller av kisel och något annat billigt, fotovoltaiskt material är ett kostnadseffektivt sätt att åstadkomma solceller med högre verkningsgrad, hävdar forskare.

Dramatiska ökningen av solcellers verkningsgrad

Perovskiter nyckeln till att utveckla solceller, hävdar forskare vid Stanford University. 36 kommentarer

Direktör åtalas: Laddade ner chattprogram till jobbdatorn

Installerade Google Talk utan tillstånd. Åtalas för misstänkt dataintrång. 49 kommentarer

Antibodypedia Tove Alm

Wikipedia-kopia hjälper till att bota sjukdomar

Hur kan man avslöja, lindra eller bota sjukdomar? Svar: genom att hitta proteinerna som ligger bakom. 1 kommentar

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

Tvillingexperiment i rymden

Visa alla

Hitta konsulten

Sök bland tusentals konsulter på nya Konsultguiden.se