Kärnkraftsprofessorn: Fjärde generationens reaktorer ersätter fossilt

2015-11-18 05:00 Charlotta von Schultz  

Effektivare, säkrare – och kanske billigare. Fjärde generationens kärnkraftsreaktorer har potential att sänka utsläppen av koldioxid samtidigt som problemen med dagens kärnkraft minskar. Men än så länge finns tekniken bara på ritbordet.

Kärnkraften måste byggas ut kraftigt. Annars går det inte att hålla den globala temperaturhöjningen under 2 grader.

Bedömningen kommer från den internationella energiorganisationen IEA, som räknat ut att dagens kärnkraftskapacitet på 396 gigawatt elektrisk effekt måste öka till 930 gigawatt fram till år 2050.

Samtidigt är argumenten mot kärnkraft väl kända: Det radioaktiva avfallet från dagens reaktorer måste lagras på ett säkert sätt i 100 000 år. Det finns risk för haverier och spridning av kärnvapen. Reaktorer utnyttjar bara en halv till en procent av energiinnehållet i uranet – ett slöseri eftersom uran är en begränsad resurs och brytningen orsakar miljöproblem. Och att bygga nya kärnkraftverk är väldigt dyrt.

Det är här den fjärde generationens reaktorer kommer in i bilden. Forskare världen över utvecklar små reaktorer som ska kunna utnyttja kärnbränslet 100 gånger mer effektivt genom att återanvända det gång på gång. Även uttjänt kärnbränsle från dagens reaktorer kan användas. Det avfall som till sist återstår är oskadligt efter 1 000 års slutförvar. Målet är att reaktorerna dessutom ska kunna serieproduceras billigt i fabrik och skeppas ut över världen, redo att tas i drift.

En av reaktorkandidaterna är svenska Sealer, Swedish Advanced Lead Reactor. Det är en blykyld reaktordesign som tas till marknaden av Blykalla Reaktorer. Bolaget, som även kallas LeadCold Reactors, knoppades av från KTH hösten 2013. Janne Wallenius, professor i reaktorfysik på KTH, är vd och medgrundare.

– Generation 4-reaktorer kan absolut bidra till att nå klimatmålen. Man kan bygga hur mycket kärnkraft som helst, eftersom bränslet räcker för att försörja hela världen med el i tusen års tid, säger han.

Läs mer: Hållbarhetsprofessorn: solel är den rätta vägen

Företaget siktar på att ha sin första reaktor i kommersiell drift år 2025 i norra Kanada. Där finns isolerade arktiska orter som i dag får sin el från dieselgeneratorer till ett extremt högt elpris, upp till 12 kronor per kilowattimme. Då kan en liten kärnkraftreaktor på tre megawatt vara ett mer lönsamt alternativ.

Sealers kylmedel är smält bly som självcirkulerar vid en temperatur runt 450 grader. Eftersom bly ger ett gott strålskydd så skulle bara minimala mängder radioaktiva ämnen släppas ut vid en eventuell härdsmälta. Anläggningen i Arktis ska dessutom grävas ner på 25 meters djup där den är skyddad mot såväl flygkrascher som stölder.

Tanken är att reaktorn ska fungera ungefär som ett underjordiskt batteri på tre megawatt med 30 års livslängd. Något nytt bränsle behöver aldrig fyllas på. När allt är förbrukat grävs hela reaktorn plus bränsleavfallet upp och fraktas till en demonteringsanläggning.

Blykalla Reaktorers strategi är att först visa att reaktorn fungerar i Arktis. Sedan ska tekniken vidareutvecklas för mer normala elmarknader. På sikt räknar Janne Wallenius med att generation 4-reaktorer ska kunna ge elpriser på 70–80 öre per kilowattimme.

– Det är dyrare än vindkraft. Men kärnkraften är en baskraft som kan försörja hela världen, och det kan inte vindkraften, säger han.

I den första anläggningen planerar Blykalla att använda två ton kommersiellt reaktorbränsle. Kommande enheter ska däremot vara mer ”riktiga” generation 4-reaktorer som går på bränsleblandningar med återanvänt avfall.

Fast flera utmaningar återstår innan den första Sealer-reaktorn kan bli verklighet. Det krävs tillstånd från kanadensiska myndigheter, en process som tar sex år, enligt Janne Wallenius. För att finansiera tillståndsprocessen såväl som en demonstrationsreaktor och ytterligare utveckling försöker Blykalla nu ta in en miljard kronor. Samtidigt finns flera konkurrenter från USA, Kanada och Storbritannien som också fajtas om de arktiska kontrakten med egna generation 4-lösningar.

Läs mer: Inför Paris lovar alla att minska sina utsläpp

Ane Håkansson, som är professor i tillämpad kärnfysik på Uppsala universitet, tycker att den fjärde generationens kärnkraft har stor potential. Man han ser inte tekniken som en lösning på klimatfrågan de närmaste trettio åren.

– Många forskargrupper jobbar för fullt med generation 4-reaktorer. Men det absolut viktigaste är att få till hela systemet för bränslehanteringen, framför allt återvinningen av bränsle men även transport, övervakningssystem och slutförvar. Det är ett jättearbete att få allt på plats, säger han.

Däremot håller han med om att kärnkraften har en viktig roll att spela för att sänka utsläppen av koldioxid, inte minst eftersom världens energikonsumtion förväntas trefaldigas till slutet av seklet.

– Elproduktionen är avgörande för att säkra det globala välfärdsbygget, och ska klimatmålen dessutom uppnås måste kärnkraften vara en betydande del i ekvationen, säger han.

Fredrik Hedenus, docent i energi och miljö på Chalmers, är av en annan åsikt: han tycker inte alls att kärnkraften är nödvändig för att klara klimatmålen. Han ser tre möjliga teknikval som kan sänka koldioxidutsläppen kraftigt, atomenergin är ett av dem. De andra två är fossila bränslen med koldioxidlagring samt en kombination av sol- och vindkraft.

– Det enklaste vore kanske att välja alla tre alternativen. Men rent tekniskt klarar vi oss utan kärnkraft, säger han.

Han ser två stora problem med fjärde generationens reaktorer.

– För det första finns de inte i verkligheten ännu, och det kommer att ta decennier att ta tekniken från ritbordet till kommersiella system i stor skala. För det andra är det väldigt svårt att veta hur stor kostnaden blir i slutändan, säger Fredrik Hedenus.

Ane Håkansson lyfter även fram den forskning och utveckling som fortfarande pågår för att vässa kärnkraftstekniken som används och byggs i dag, generation 3 och 3+. Industrin försöker exempelvis förlänga reaktorernas livslängd genom att förbättra materialen i olika komponenter. Man vill även bli bättre på att avgöra hur mycket mer energi som kan tas ut ur bränslet utan att säkerheten äventyras. Målet är att kunna använda bränslestavarna längre innan de byts ut.

Kärnkraftens generationer

Generation 1: De första forskningsreaktorerna på 1950-talet.

Generation 2: De äldsta kommersiella reaktorerna, till exempel de svenska kärnkraftverken.

Generation 3: Modernare anläggningar med bättre säkerhet, exempelvis inbyggd redundans.

Generation 3+: Det är de modernaste reaktorerna i dag med passiva säkerhetssystem och effektivare bränsleanvändning.

Generation 4: Utnyttjar bränslet upp till 100 gånger effektivare än dagens reaktorer, vilket minskar avfallets långlivade komponenter och därmed lagringstiden.

Charlotta von Schultz

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

Här är reglerna för kommentarerna på NyTeknik

  Kommentarer

Dagens viktigaste nyheter

Aktuellt inom

Senaste inom

Debatt