Urankulor nytt bränsle i minikraftverk

Små reaktorer med kort avskrivningstid kan bli kärnkraftsindustrins framtida satsning. I Sydafrika utvecklas kulbäddsreaktorn, en konstruktion i moduler tiondelen så stora som en konventionell reaktor. De kan sättas samman till större kraftanläggningar.

Men dagens stora reaktorer utvecklas och konstrueras bland annat för att klara en härdsmälta.

Ett av kärnkraftens stora problem är lönsamhet för nya anläggningar. Nya reaktorer av dagens storlek på 1 000-1 500 MW innebär höga investeringskostnader, vilket kräver en återbetalningstid på minst 25 år. Därför värjer sig många kraftbolag för att investera i ny kärnkraft. De satsar hellre på gaskraft, som är betydligt billigare att bygga och som återbetalar sig på cirka tio år.

Därför följer många med intresse det utvecklingsarbete som det sydafrikanska kraftbolaget Eskom bedriver i samarbete med British Nuclear Fuel och det amerikanska kraftbolaget Exelon.

Kulbäddsreaktorn (Pebblebed Modular Reactor, PBMR) är tänkt att byggas med en eleffekt på 114 MW. Det är ungefär tiondelen av den effekt dagens vanliga reaktorer har. Upp till tio moduler ska kunna skötas från ett kontrollrum.

Bränslet består av drygt 300 000 kulor av en tennisbolls storlek. Var och en av kulorna innehåller 15 000 korn urandioxid. Uranet och kulorna är inneslutna i grafit och kiselkarbid. I stället för vatten används helium för kylning. Gasen får passera kulbädden och hettas då upp från 540 till 900°C. Den heta gasen används sedan för drift av en gasturbin.

Drygt 90 procent av Sydafrikas elproduktion är idag baserad på kol. Men kolgruvorna ligger långt från elkunderna. De långa avstånden är ett av skälen till att Eskom vill utveckla kraftanläggningar som kan förläggas nära elkonsumenterna. Den första PBMR-anläggningen planeras att vara i drift år 2006, men ännu finns inga formella beslut klara.

Det pågår också en utveckling av dagens konventionella reaktorer. Westinghouse, som nu också inkluderar ABBs kärnkraftverksamhet, har fortsatt att utveckla ABBs kokarreaktor BWR 90. Den bygger på samma reaktorkonstruktion som Forsmark 3 och Oskarshamn 3. Säkerheten har utvecklats genom att de redundanta, fyrdubblade systemen nu också byggs med diversifierad teknik så att inte ett generiskt fel i en komponent ska kunna finnas i alla fyra systemen. Reaktorn ska nu också klara en härdsmälta som fångas upp i ett utrymme under reaktorn utan att några utsläpp till omgivningen ska ske.

Utvecklingen av BWR 90 sker i nära samarbete med TVO i Finland, som sedan tidigare har två ABB-reaktorer. TVO har nu begärt att få ett principbeslut av den finska regeringen att få bygga ytterligare en reaktor i Finland. Nästa år väntas den finska riksdagen besluta i frågan.

Finland är det västerländska land som är närmast beslut om ny kärnkraft. Utbyggnaden motiveras dels med önskan att slippa importberoendet av el och gas från Ryssland och dels med att det finns planer på ökad industriell verksamhet som kräver mer el.

Pius, den självstängande reaktorn som ABB utvecklade, verkar inte längre vara aktuell. Vissa brister i driftsystemen blev aldrig förbättrade.

Franska Framatome och tyska Siemens har sedan mitten av nittiotalet tillsammans utvecklat en ny stor tryckvattenreaktor, EPR (European Pressurised Reactor). Nu har de två företagen gått ihop till Framatome ANP.

Reaktorn bygger på de två företagens senaste tryckvattenreaktorer, med ändringar som ska öka livslängden till 60 år och förbättra säkerheten. EPR är konstruerad för att klara en härdsmälta, och har också dubbla reaktorinneslutningar och totalseparerade säkerhetssystem. Den planerade effekten är hela 1 750 megawatt.

För att utvecklingen ska gå vidare måste en prototyp i full skala byggas, sannolikt i Frankrike. Av politiska skäl är beslutet uppskjutet till efter presidentvalet nästa år.

I Japan sker också en utveckling av den traditionella kokarreaktorn. I samarbete med General Electric har Hitachi och Toshiba byggt en anläggning i kärnkraftverket Kashiwazaki-Kariwa där två reaktorer på vardera 1 356 MW kan styras ifrån ett kontrollrum. På det viset blir anläggningen mer kompakt, samtidigt som byggtiden kan kortas väsentligt.

Denna japanska ABWR ( Advanced Boiling Water Reactor) ska vara billigare, snabbare och mer effektiv. Den ska säljas i resten av Asien. Hitachi och Toshiba är på offensiven och ser framförallt Kina som en potentiell marknad.

En annan stor fördel med ABWR är att det går att driva den med MOX-bränsle som är en blandning av uran och plutonium. Det senare utvinns då utbränt kärnbränsle upparbetas. Det kan också tas ifrån skrotade kärnvapen.

Problemet just nu är att de boende i närheten av Kashiwazaki-Kariwa i en folkomröstning i slutet av maj sa nej till operatörens - Tokyo Electric Power (Tepco) - planer på att använda MOX-bränsle.

Den japanska bridreaktorn Monju ska startas igen efter en olycka för fem år sedan. Då sprang ett kylsystem läck och flytande natrium sprutade ut i reaktorrummet. Men någon större satsning på bridtekniken görs inte idag.

Jon Thunqvist

Lars Eriksson

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.

  Kommentarer

Debatt