Här är kärnfysikernas svar på läsarnas frågor

Fredagen den 11 mars 2011 inträffade en jordbävning och tsunami utanför Japans kust. Skalvets magnitud uppmättes till 8,9 på Richterskalan. 11 kärnreaktorer i det mest utsatta området stängde ner automatiskt.

En massiv explosion inträffade på lördagen 12 mars i det japanska kärnkraftverket Daiichi i Fukushima i nordöstra Japan. Taket på en reaktor blåste av och en radioaktiv läcka uppstod. Därefter har en rad explosioner inträffat vid Fukushima.

Fråga: Var i kärnkraftverken (och varför) bildas den vätgas som nu orsakat svåra explosioner i japanska kraftverk? / Anders Allgurén

Svar: Vätgasen produceras då vatten kommer i kontakt med det heta kärnbränslet. Vattnet sönderdelas i kontakten med Zirkonium som finns i bränslekapslingen. Processen förutsätter temperaturer över 900 grader.

Fråga: Hur stor är värmeeffekten som skall kylas och hur mycket vatten behöver cirkuleras? Jag funderar egentligen på om det skulle vara bra för säkerheten att ha tillgång till ett stort vattentorn intill ett verk för att med höjdskillnaden få ner vatten eller mekanisk kraft vid en nödsituation där elektriciteten till kylsystemen slagits ut? / Per

Svar: Hej Per! I detta fall är det den så kallade resteffekten som ska kylas bort. Den är efter något dygn mindre än 1% av den normala effekten som bränslet levererar. Vattenmängden som skulle behövas för att kyla bort resteffekten i reaktorhärden rör sig om något hundratal kg/s.

I de moderna generation-III reaktorerna använder man sig av passiva system som bygger på självcirkulation och tyngdkraft precis som du föreslår.

Fråga: Vad är det som brinner? Stål och betong ger inte rök. Är det kontrollrummet? Hur kan man arbeta i den miljön sedan? / Leif Erlandsson

Svar: Primärt är det vätgas. I reaktorhallen finns det många andra saker som kan brinna, det finns kablar, ledningar, pumpar med mera. Röken man ser kan också vara vattenånga.

Fråga: Vilka isotoper är det som har stått för den strålning som uppmätts utanför reaktorn och hur har de uppkommit? / Mattias

Svar: Hej! Mattias! De radioaktiva ämnen som kan ge upphov till strålning längre bort från reaktorn är framför allt gasformiga fissionsprodukter som exempelvis Xenon. Dessa kan frigöras om man får skador på bränslestavarna. Direkt vid reaktorn finns det strålning från bränslet självt.

Fråga Red: Vad händer om bränslestavarna i bassängerna nu blir torrlagda?

Svar: I värsta fall kan temperaturen då stiga så att stavarna smälter. I första hand frigörs då fissionsgaser. Radioaktiva fasta partiklar från bränslet sprids endast om det skulle uppstå en brand.

Fråga: Kan man städa upp efter en härdsmälta (flytta smältan till säker förvaring), eller är det bara att begrava allt å lämna det där det är? / Mathias Malmqvist

Svar: Hej Mathias! En härdsmälta förstör reaktorn för framtida användning. Innan man kan vidta några åtgärder måste det gå en ganska lång tid innan strålningsnivåerna nått en sådan nivå att det skadade bränslet kan tas om hand. Själva saneringprocessen kommer att ta många år i anspråk.

Fråga: Vilken halveringstid handlar de om på de gaser som ventileras ut nu, exempelvis xenon? / MattiasS

Svar: Hej Mattias! Fissionsgaserna som läcker ut från skadat bränsle har i de flesta fall kort halveringstid, från timmar till dagar. Xe-135 har till exempel halveringstiden 9,2 timmar.

Fråga: Finns det inga ämnen som kan "slängas ner" i härden som stoppar processen. / Martin

Svar: I detta fall är kärnklyvningsprocessen redan stoppad. Det handlar nu om att kyla bort resteffekten och det gör man bäst med vatten. Man tillsätter bor till vattnet som extra säkerhetsåtgärd för att absorbera neutroner.

Fråga: De 50 personer som jobbar där nu, vilka sjukdomar kommer (eller riskerar) dom att drabbas av? Är det inte också så att helikoptrar och liknande utrustning får skrotas pga den strålning den utsatts för? / Henrik

Svar: Strålningsnivåerna är ännu så låga att maskiner och utrustning inte påverkas. På sin höjd behöver de rengöras. Stråldosen som personalen utsätts för kan på sikt leda till en något förhöjd cancerrisk (enstaka % under livstiden). Detta ska jämföras med att människor i allmänhet löper 25-30% risk att bli sjuka i cancer beroende på alla möjliga orsaker under sin livstid.

Fråga: Var ligger den största faran just nu? Reaktorerna eller bränslebassängerna? Som jag förstår har man kylning i reaktorerna men inte i bassängerna. / orolig

Svar: Hej! Av den information vi har nu så utgör för tillfället bränslebassängerna det största problemet då de i motsats till reaktorhärden ligger utanför reaktorinneslutningen.

Fråga Red: Reaktor 3, till skillnad från de andra, använder MOX-bränsle som innehåller plutoniumoxid. Innebär det att den kan ge annorlunda, farligare utsläpp?

Svar: Enligt uppgift laddades reaktor 3 med MOX-bränsle för ett antal månader sedan. Det innebär att man i bränslebassängen utanför reaktorinneslutningen endast bör finnas "normalt" uranbränsle. Även vanligt bränsle som använts en tid innehåller Plutonium, dock inte i lika stor mängd. 

Ur strålningssynpunkt är det ingen större skillnad på vanligt uranbränsle och MOX-bränsle.

Fråga: Vid vilken temperatur sker en härd, och vad ligger temperaturen just nu runt? / Mimo

Fråga: Vad krävs det för att bränslet i reaktortanken eller bassängerna ska börja brinna? / K

Svar: Hej K och Mimo! För att bränslets kapsling ska smälta krävs temperaturer över 1800 grader. 

Tester har visat att det är väldigt svårt eller nästintill omöjligt att få bränslet att brinna. Om det brinner i anslutning till bränslebassänger är det svårt att veta vad som brinner.

Fråga: Hejsan. Vari ligger svårigheterna att få fram kylvatten till bassänger etc? Är det strålningen som håller dem tillbaka eller krävs det allt för stora mängder vatten? Räcker inte 100 meter som vattenkanoner kan nå? / Petter

Svar: Då vi inte vet hur det ser ut på platsen är det svårt att veta varför man har problem att få fram vatten. Det är troligare praktiska problem med framkomlighet och reservkraft snarare än strålningsnivåer som är orsaken.

Fråga: Påverkar strålningen hållfasthet på materialet runt härden? / Joakim

Svar: Hej Joakim! Den joniserande strålningen från bränslet har ingen praktisk inverkan på hållfastheten på materialet runt härden.

För en reaktor i drift kommer neutronflödet efter många års drift påverka exempelvis ståls egenskaper och orsaka svällning och försprödning. Detta är ett välkänt fenomen och man håller fortlöpande kontroll på detta genom att analysera provbitar som i förväg monteras i reaktortanken.

Fråga: Vad är en vanlig reservkrafteffekt på dieselaggregaten för en reaktor? Det förefaller vara svårt att få fram mobila dieselaggregat. / Håkan

Svar: Hej Håkan! Under normal drift cirkulerar man upp till cirka 10 ton/s vatten genom härden. För att klara av resteffektkylningen behövs ett mycket mindre flöde i storleksordningen något hundratal kg/s. Effektbehovet för att klara detta borde kunna klaras av mobila kraftaggregat. Beroende på eventuella sprickor som ger läckage av vatten kan det behövas ett betydligt högre flöde, men vi har för närvarande inga detaljer om detta.

Fråga: Hej! Jag läser ovan att effekten i härden är ca 1% av vad den är då den är i drift. Men hur beskriver man orsaken till restvärmen? Är det den radioaktiva aktiviteten i sig? För visst har kärnklyvningen stannat totalt? hälsn / Lars

Svar: Hej Lars! Tack för en bra fråga :-) Resteffekten som behöver kylas av uppkommer genom att de fissionsprodukter som bildas i kärnklyvningsprocessen är radioaktiva. Varje radioaktivt sönderfall frigör energi. Detta är av naturen givet och resteffekten klingar därför av i takt med att fissionsprodukterna sönderfaller naturligt.

I Fukushimareaktorerna har kärnklyvningsprocessen stoppats i och med att reaktorerna snabbstoppades. Detta skedde redan då jordbävningen startade.

Fråga: Om nu det värsta händer och vi får ordentliga härdsmältor, vad kommer hända då? Är inneslutningarna såpass trasiga att stora mängder radioaktivitet eventuellt kan släppas ut? / Fredrik

Svar: Tack för alla intressanta frågor, varav flera handlar om härdsmältor.

Sannolikt har redan härdsmältor ägt rum i en eller flera av reaktorerna 1-3.

En härdsmälta innebär att bränslet helt eller delvis smälter samman och lägger sig i botten av reaktortanken. Så länge som kärnbränslet kan hållas kvar i tanken eller reaktorinneslutningen så är konsekvenserna i omgivningen utanför reaktorn små. Reaktorn själv blir däremot förstörd för all framtid.

Vid Harrisburgolyckan som också medförde en härdsmälta var det först vid inspektionen efter händelsen som man kunde bekräfta att härdsmältan hade inträffat.

Tack och och hej! Välkommen till höstens kurser i kärnkraftteknik vid Uppsala Universitet :-)