”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

Embraer får bygga Gripen i Brasilien

Embraer får bygga Gripen i Brasilien

Saab och Embraer har kommit överens om att det brasilianska flygföretaget får en framträdande roll vid försäljningen av Gripen till Brasiliens flygvapen. 76 kommentarer

Gigabit i kopparnätet

Gigabit i kopparnätet

Både Bell Labs och Fraunhoferinstitutet har lyckats med dataöverföring i gigabitområdet i telenätets kopparkablar. 40 kommentarer

Siemens lanserar kök 2.0

Siemens lanserar kök 2.0

Ugn och diskmaskin som kommunicerar via wi-fi-nätet med mobil eller surfplatta är starten på det Siemens kallar "kök 2.0". 32 kommentarer

LG: Då kommer
den rullbara tv:n

LG: Då kommer den rullbara tv:n

En papperstunn tv som är så böjbar att den kan rullas ihop är på gång, utlovar LG. 14 kommentarer

Toyota skrotar elbilen

Toyota skrotar elbilen

”Med den tekniknivå vi befinner oss på i dag behöver någon uppfinna ett batteri så bra att det vinner Nobelpris”, anser Toyotas forskningschef Mitsuhisa Kato. 353 kommentarer

BMW och Daimler laddar trådlöst

De båda tyska biltillverkarna BMW och Daimler ska ta fram en gemensam teknik för trådlös laddning av elbilar. 15 kommentarer

Annons
LIFX-lampan.

Så enkelt hackas smarta LED-lampor

Säkerhetsexperter fick tag på lösenord genom att låtsas vara en lampa. 28 kommentarer

Inget trassel med 
hörlurarna längre

Inget trassel med hörlurarna längre

Forskare har löst gåtan med att sladden till hörlurarna trasslar ihop sig. 15 kommentarer

Lyktstolpen laddar bilen

Lyktstolpen laddar bilen

Kasett som kopplas på stolpe ger en extra slurk el till bilar, cyklar, mopeder och mobiltelefoner. 35 kommentarer

Beställer tre stycken
isbrytande gasjättar

Beställer tre stycken isbrytande gasjättar

Daewoo ska bygga tre isbrytande gastankfartyg för de första reguljära arktiska transporterna från ryska Yamal till Europa och Asien. 14 kommentarer

Iphone 6-fronten 
går inte att krossa

Iphone 6-fronten går inte att krossa

Nu verkar Iphone-användarna kunna slippa ha en mobilskärm som går i miljontals bitar. En ny front går varken att repa eller knäcka. 72 kommentarer

Nya snurror alltmer sällsynta

Nya snurror alltmer sällsynta

I fjol tillkom knappt 600 MW i ny vindkraftseffekt, nästan en fjärdedel mindre än året innan. 401 kommentarer

Så snabbt blir 
badvattnet kallt

Så snabbt blir badvattnet kallt

Tysk mätsond studerar fenomenet. 5 kommentarer

Läsarnas favorit 
flög högt i helgen

Läsarnas favorit flög högt i helgen

Svenskt jaktplan steg till skyarna vid flyguppvisning i Storbritannien. 14 kommentarer

Planen: Cockpit 
– utan fönster

Planen: Cockpit – utan fönster

Placera piloterna nere i bagagerummet, anser Airbus. 56 kommentarer

Skulle du åka i ett plan utan fönster för piloterna?

Se resultatet
  • Ja 50%
  • Nej 50%
Rösta
Membranteknik ska 
rena avloppsvatten

Membranteknik ska rena avloppsvatten

Som första reningsverk i Sverige ska Henriksdalsverket i Stockholm utrustas med membranteknik. 9 kommentarer

400 hästar 
i nya XC90

400 hästar i nya XC90

Kombinationen förbränningsmotor och elmotor ger Volvos nya stadsjeep XC90 upp till 400 hästkrafter och ändå låga CO2-utsläpp. 196 kommentarer

Så raderar du ditt hus 
i Google Street View

Så raderar du ditt hus i Google Street View

För den som vill bli lite svårare att hitta finns nu ett sätt att radera sin bostad i kartfunktionen. 8 kommentarer

Funktionen som räddar kameran

Funktionen som räddar kameran

BILDSPEL. Trots mobiltelefonernas slakt av kompaktkameror finns det fortfarande ett segment som står sig i konkurrensen. Ny Teknik har testat sommarens fyra hetaste modeller. 23 kommentarer

Så dissekeras en Zlatan-sko
Så dissekeras en Zlatan-sko

Så dissekeras en Zlatan-sko

UNDER SKALET. Forza! Under Skalet har fått mild fotbollsfeber. Här kollar programledarna vad som egentligen finns i en fotbollssko. 2 kommentarer

Det senaste från Ny Tekniks roligaste sajt!

Det senaste från Ny Tekniks roligaste sajt!

Undrar du också om Snömannen är hittad? Och hur stark är den nya Supertejpen? Anmäl dig till Teknikrevyns nyhetsbrev så får du veta! 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.

Citatet

Citatet

Saxat från teknikvärlden. 1

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 digitala arkivet.

Senaste quizen

Alla våra quiz

jobb141 st

Annons
Annons

Senaste videoklippen

Draken flyger igen

Visa alla

Hitta konsulten

Sök bland tusentals konsulter på nya Konsultguiden.se