Innovation
Fusion och fission – i samma reaktor
Fusionskraft eller fissionskraft? Det tycks vara en stor fråga bland reaktorforskare. Men fysikerna vid Uppsala universitet väljer både fusion och fission i sitt förslag till en framtida hybridreaktor. Fusionen används som tändstift för att driva fissionen i kärnbränslet.
– Metoden är både enklare och säkrare än andra alternativ, säger Olov Ågren vid Uppsala universitet.
I hybridreaktorn brinner inte kärnbränslet av sig själv som i dagens reaktorer. I stället underhålls kärnklyvningen av neutroner från en fusionsprocess, där lätta vätekärnor slås samman till helium. Eftersom processen är svår att upprätthålla kan neutronströmmen, och därmed kärnklyvningen, lätt stängas av.
Möjligheten att snabbt stänga av neutronströmmen gör hybridreaktorn säkrare än dagens lättvattenreaktorer och morgondagens snabba reaktorer.
– I praktiken stänger den av sig själv, säger Olov Ågren.
I en ren fusionsreaktor, som den omdiskuterade Iter, utvinns energin när neutroner från fusionen träffar reaktorväggen. För att få ut en nettoeffekt ställs höga tekniska krav på reaktorn, krav som är mycket svåra att uppfylla.
Om fusionsreaktorn i stället används som ett tändstift för en fission, är kraven mycket lägre. I hybridreaktorn ger fusionsprocessen bara en sjättedel så mycket effekt som den som matas in i den. Det får man dock tillbaka i fissionsprocessen, där utväxlingen är 150 gånger.
Forskarna har räknat ut att det behövs 60 megawatt för att värma fusionsplasmat. Det ger 10 megawatt neutronenergi till kärnklyvningen, som i sin tur ger 1,5 gigawatt värmeenergi, som slutligen ger 500 megawatt elenergi.
– Det visar sig vara en lämplig storlek på reaktorn.
Till skillnad från den bildäcksformade Iter med sina komplicerade magnetfält som håller plasmat på plats, består hybridreaktorn av ett rakt vakuumrör med ett axiellt magnetfält inuti. Plasmat rör sig längs fältlinjerna och speglas fram och tillbaka mellan rörets ändar.
Eftersom den 30 meter höga reaktorn står upp kan det flytande blyet, som kyler härden, självcirkulera genom konvektion. Det gör reaktorn ännu säkrare, eftersom det inte krävs några pumpar för att hålla kylningen i gång efter ett eventuellt haveri.
Hybridreaktorn kan bland annat drivas av bränsle som tjänat ut i dagens lättvattenreaktorer, där bara några procent av fissionsenergin tillgodogörs. De snabba neutronerna från fusionen gör att återstoden av plutonium och americium kan klyvas i hybridreaktorn.
