”Säkra kärnkraften med en ny superdator”

2012-08-21 07:00  

Det här är en debattartikel. Åsikterna som framförs är skribentens egna.

DEBATT. Använd pengar ur Oskarshamns "kompensationspott" till en ny superdator för kärnkraftteknik. Med den kan vi både forska om nästa generation kärnkraft och göra dagens reaktorer säkrare. Det skriver Imre Pázsit, professor vid Chalmers.

Läget har vänt för kärnkraftens ställning och framtid i Sverige. Den tidigare politiska och lagstiftade låsningen är borta. Inte nog med att slutdatum för avveckling samt paragraf 6 i Kärntekniklagen, som förbjöd utveckling av ny kärnteknik, är borttagna, det planeras dessutom för nya reaktorer som ersättning av de gamla åldrande.

Fortsatt användning av kärnteknik och möjligheter för nybygge och utveckling av nya reaktorer kräver nya och förstärkta insatser även inom högskolevärlden. Dels för att upprätthålla och vidareutveckla kunskaper hos undervisande och forskande personal vid universitet och högskolor och dels för att utbilda teknologer och doktorander för anställning i både industri och akademi i högre omfattning än hittills.

De forskningsanknutna utbildningarna vid högskolorna måste vara attraktiva för en bred skara av teknologer, samt kunna attrahera toppstudenter. Enligt en skattning av Svenskt Kärntekniskt Centrum, SKC, kan det enligt det mest progressiva scenariot finnas ett behov av nyanställningar på 5 000 personer med kärnteknisk kompetens de närmaste tio åren.

Vilka satsningar planeras då i dagsläget? Vetenskapsrådet har valt att satsa på utveckling av ny kärnteknik, det vill säga nästa, fjärde generationens reaktorer, som har en helt annan princip än dagens reaktorer. Dessa kommer att kunna utnyttja bränslet en faktor 100 gånger bättre än dagens reaktorer och minska mängden producerad högaktivt avfall per kilowattimme el med en faktor 100.

Fjärde generationens reaktorer kan dessutom använda utbränt bränsle från dagens reaktorer. Därmed bidrar de till att minska både befintligt avfall och behovet av brytning av nytt uran. Dessa satsningar är därför mycket välkomna.

Men en storskalig industriell installation av dessa reaktorer kan tidigast ske uppskattningsvis mellan 2030-2040. Tills dess kommer vi att köra våra befintliga reaktorer i generation två, samt de nybyggda reaktorer som, i likhet med Finlands femte och eventuella sjätte och sjunde reaktor, kommer att tillhöra generation tre. Händelserna vid Fukushima understryker behovet av ytterligare vidareutveckling av säkerhetsfrågorna angående dagens reaktorer.

Forsknings- och utvecklingsverksamheten inom dessa områden har lämnats åt industrin. Via SKC har den svenska kärntekniska industrin sedan flera år tillbaka samlat en årlig pott på ungefär 17 miljoner kronor som delas ut till forskargrupperna vid KTH, Chalmers och Uppsala. Detta stöd har varit, och kommer även i fortsättningen att utgöra, en mycket viktig bas för verksamheten hos de berörda forskningsgrupperna. Det räcker emellertid inte för att göra ett lyft i verksamheten i syfte att kunna bemöta framtidens utmaningar.

Eventuellt stöd från industrin, utöver det som har delats ut genom SKC, går inte till fri forskning, utan till ren uppdragsforskning. Detta utgör inte en tillräckligt stor dragningskraft för vare sig lärare/forskare eller de bästa studenterna.

Synlighet och attraktionskraft koncentreras således runt forskning om framtida reaktorer, medan industrins behov ligger vid dagens och morgondagens reaktorer. Även om man kan anse att en utbildning vars forskningsanknytning ligger hos fjärde generationens reaktorer räcker för att utbilda teknologer till dagens industri, kommer det inte räcka för att behålla internationellt framstående forskare och lärare med anknytning till reaktorer i generation två och tre. Detta kommer på sikt leda till att man tappar excellens i forskning och utbildning inom ett för samhället viktigt område.

Men motsättningen är bara skenbar och det finns goda möjligheter för att genomföra åtgärder som kraftfullt förbättrar situationen. Undertecknad har vid flera tillfällen påpekat att sedd från ett forskningsperspektiv, finns det minst lika många spännande utmaningar och utveckling runt dagens reaktorer, eller snarare inom generisk forskning och metodutveckling som inte enbart gäller fjärde generationens reaktorer. Främst gäller det den enorma utvecklingen att beräkna reaktorernas beteende med en noggrannhet och detaljrikedom som tidigare var omöjligt. Det handlar om att hantera härdfysik och termohydraulik på ett interaktivt sätt, i stället för var för sig utan interaktiva kopplingar. Området benämns kort som "multifysik”.

Multifysikberäkningar möjliggör modellering av avancerade, icke-traditionella konstruktioner och en obegränsad variation av tänkbara förlopp med ytterst hög precision. Det är möjligt att utveckla och testa nya bränsle- och härdkonstruktioner, att göra säkerhetskontroller och analyser av förlopp och se konsekvenser av incidenter och olyckor.

Utvecklingen inom området har gjorts möjlig genom bättre beräkningsalgoritmer samt tillgång till kraftfulla datorer. Därför har den kärntekniska sektorn och branschorganisationer i flera länder investerat i egna superdatorer för kärntekniska beräkningar. I exempelvis Japan har både Toshiba, Mitsubishi och Hitachi egna superdatorer för fluiddynamiska beräkningar. I Frankrike hade CEA tillgång till en maskin med 100 000 processorer och 1 Petaflop prestanda, men den är numera bara tillgänglig för militära tillämpningar.

I USA har t ex Idaho Nat Lab, INL, en superdator enbart för reaktorberäkningar, bränsleanalys och multifysik, med 12 800 processorer och 100 Teraflop prestanda. Även Oak Ridge har an egen superdator, "Jaguar", som i fjol var världens kraftfullaste; ytterligare en håller på att byggas vid Argonne Nat Lab.

Vårt förslag är att en svensk superdatorcentrum inrättas för i huvudsak kärntekniska beräkningar, t ex med samma prestanda som INL:s dator, inköpskostnad runt 150 MSEK. Datorn skulle ingå i det nationella superdatornätverket, men vara dedicerad för kärntekniska beräkningar eller prioritera dessa.

Det finns många argument för detta förslag. Ett är det uppenbara lyft som etablering av ett kärntekniskt superdatorcentrum skulle ge till den beräkningsorienterade forskningen och dess attraktionskraft för rekrytering av teknologer, doktorander samt forskande och undervisande personal. En dedicerad kärnteknisk superdator främjar inte bara forskning om dagens reaktorer utan också både tredje och fjärde generationens reaktorer. Datorcentret skulle kunna utnyttjas av såväl universitet och högskolor som personal vid de kärntekniska anläggningarna.

För placering av superdatorcentret föreslås Oskarshamn kommun. Kommunen har fått ett större anslag för utveckling av infrastruktur, ett så kallad ”kompensationspott” i samband med val av slutförvar för använt bränsle. Genom OKG skulle också finnas en stark användargrupp för avancerade härdberäkningar. Att placera centret nära till en elproducerande anläggning är också praktiskt med tanke på den höga strömförbrukningen hos superdatorer.

Slutsatsen är att en satsning på en svensk superdator för kärntekniska beräkningar skulle ge utmärkta fördelar med klara och mätbara avkastningar för svensk kärnteknisk forskning och industri. Vi uppmanar representanter från näringsliv och politik att undersöka förutsättningar av en sådan satsning.

Imre Pázsit, professor teknisk fysik, nukleär teknik, Chalmers

Mer om: Debatt Oskarshamn

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

Dagens viktigaste nyheter

Debatt