Materialen sätter käppar i hjulen för kärnkraften

Det gångna 2009 har varit motigt för kärnkraften och verken har stått stilla längre än någonsin. Under tioårsperioden 1998 till 2008 förlorades sju procent av elproduktionen, eller 20 terawattimmar, på grund av stillastående reaktorer.

- Sextio procent av bortfallet beror på materialproblem, säger Pål Efsing på Ringhals.

Det är bland annat korrosion i den aggressiva miljön, erosion från de slitande flödena, utmattning av höga temperaturer och tryck samt svällning och försprödning av den kraftiga neutronbestrålningen.

- Materialen får problem redan med dagens måttliga temperaturer 250 till 300 grader, säger Pål Efsing.

- I fjärde generationens reaktorer är temperaturen 500, och ända upp till 1 000 grader om man vill tillverka vätgas.

Till det kommer nya kylmedier, som natrium och bly, vilka är oerhört korrosiva och nötande. Och nya kärnbränslen som påfrestar materialen än mer. Samtidigt konstrueras de framtida reaktorerna för långa drifttider och en livslängd på upp till 80 år.

Kravet på materialen i de framtida reaktorerna är enorma. Och det finns i dag inga beprövade material som klarar av den vedervärdiga miljön runt härden under så lång tid.

- Det är ett oerhört stort steg från ett koncept på ritbordet till något som puttrar och går i verkligheten, varnar Pål Efsing.

- Redan i dag är det svårt att få igenom en licensiering för nya kärnkraftbyggen.

Det är inte som på 1970-talet, då konstruktionsreglerna var enklare, skämtar (?) veteranen Per Brunzell:

- Järn är starkt, mässing rostar inte och Gud är god.

- Dagens höga krav gör att materialleverantörerna måste medverka redan nu om de vill kunna vara med vid tillverkningen, säger Pål Efsing.

Och det är bråttom om materialen ska bli klara och godkända inom rimlig tid. Kvalificeringen är omständlig och kräver erfarenheter av materialet uppför sig i verkligheten.

- Det räcker inte att optimera en egenskap, det betyder oftast att man deoptimerar en annan.

Vattenfall har nu satsat pengar i den nya europeiska experimentreaktorn ”Jules Horowitz” för att bidra till materialutvecklingen. Reaktorn, som ligger alldeles intill fusionsforskningsreaktorn Iter i Frankrike, ska användas för att testa nya konstruktionsmaterial genom att utsätta dem för kraftig neutronbestrålning.

- Vi har tillgång till två procent av neutronerna, som vi kommer att tillhandahålla högskolorna, säger Pål Efsing.