Framtidens kärnkraftverk byggs i fabrik

2020-01-29 06:00  

Flera kärnkraftsbyggen har kraftigt försenats och fördyrats. Kärnkraftsindustrins svar är små och modulära reaktorer som kan massproduceras i fabrik.

Olkiluoto 3 i Finland, Flamanville 3 i Frankrike och Hinkley Point i Storbritannien. Alla tre är stora kärnkraftsbyggen som ligger åratal efter i planeringen. Kostnaderna för förseningarna är enorma och räknas i miljardbelopp.

Industrins svar är små kärnreaktorer som byggs i fabrik och transporteras till platsen för elproduktion. Genom en modulär konstruktion kan reaktorerna kombineras i lämpligt antal.

Världen över finns mängder av idéer kring hur det ska gå till. Ett 50-tal olika koncept har lanserats både av etablerade storbolag och nya startupföretag.

Det ryska flytande kärnkraftverket Akademik Lomonosov är det första i genren att tas i bruk. Det har två reaktorer ombord och började ge el i kuststaden Pevek i Sibirien i december förra året.

Nuscales reaktor ska placeras under markytan

Förespråkarna för små och modulära kärnreaktorer anser att fördelarna är många. Reaktorerna ska bli säkrare än traditionella kärnkraftverk genom att de förlitar sig på passiva säkerhetssystem som inte kräver några operatörer. Förhoppningen är också att de ska bli betydligt billigare genom serietillverkning i fabrik – och att det ska gå betydligt snabbare att få reaktorerna på plats.

Ett av affischnamnen är amerikanska Nuscale, vars koncept just genomgår en granskning av NRC, den amerikanska motsvarigheten till svenska Strålsäkerhetsmyndigheten. Bolagets tryckvattenreaktor är tänkt att placeras i en vattenfylld bassäng under jord.

Så här är Nuscales anläggning i Idaho tänkt att se ut. Foto: Nuscale

Konceptet bygger på forskning om naturlig vattencirkulation. När vattnet i reaktortanken värms upp av härden rör det sig uppåt och leds till ånggeneratorerna. Värmen överförs till ånggeneratorerna, varpå vattnet svalnar och sjunker tillbaka mot bottnen. På så vis upprepar sig cykeln. Ångan som bildas i ånggeneratorerna leds till turbin och generator, som finns ovan mark, där den genererar el.

Elproduktionen kan anpassas till förnybara energikällor

Om ett nödläge skulle uppstå hävdar företaget att reaktorn och bränslet kan kylas på obegränsad tid. Utan pumpar eller extern elförsörjning.

Den amerikanska myndigheten NRC beräknas vara klar med granskningen av Nuscalereaktorn i september i år. Bolaget planerar att ha sin första anläggning, med tolv reaktormoduler, i gång i Idaho år 2026.

– Nuscales koncept klarar sig utan pumpar för kylsystemet och är ganska passivt ur säkerhetssynpunkt. Dessutom håller bolaget på att bryta ny mark, eftersom de har kommit långt i tillståndsprocessen, säger Konsta Värri, som forskar om små och modulära reaktorer på Fortum.

Konsta Värri.Foto: Riku Isohella

Stora förhoppningar knyts till de nya reaktortyperna. De ska kunna placeras i avlägsna områden som i dag saknar storskaliga elnät, där de kan ersätta koldioxidspottande dieselgeneratorer. Eller så kan de i större elsystem anpassas till den övriga elproduktionen. När det finns gott om el från vindkraft kan en eller några reaktormoduler stängas av.

”Ett av de mest lovande sätten att använda modulära reaktorer på”

En annan förhoppning handlar om att använda kärnreaktorer för att producera värme. En del av ångan kan passera vid sidan av turbinen och sparas i ett värmelager. Eller så kan ångan via värmeväxlare värma upp vattnet som cirkulerar i fjärrvärmenätet.

Konsta Värri har undersökt hur Nuscalereaktorer skulle fungera för att producera värme till Helsingforsregionens fjärrvärmenät och kom fram till att det skulle kunna vara lönsamt.

– Det är ett av de mest lovande sätten att använda små och modulära reaktorer på. Kärnreaktorer producerar nästan tre gånger mer värme än elektricitet, så det finns mycket mer värme tillgänglig, säger Eero Vesaoja, forskningschef på Fortum.

Bolaget har dock inte tagit några beslut om eventuella investeringar i reaktortypen och Eero Vesaoja understryker att slutsatserna i de studier som Fortum har genomfört hittills är preliminära.

Små kärnreaktorer i moduler

Det finns ett 50-tal olika koncept på små och modulära kärnreaktorer (SMR).

Ett av affischnamnen är amerikanska Nuscale. Företagets reaktor ska placeras under jord medan turbin och generator byggs i marknivå.

Definitionen på SMR är upp till 300 megawatts elektrisk uteffekt.

Lättvattenreaktorer är den tekniskt mest mogna SMR-typen.

Övriga koncept (som också brukar räknas till generation IV) är gaskylda högtemperaturreaktorer, smältsaltreaktorer och snabba reaktorer.

Några SMR-koncept

(Namn, kapacitet, typ, land, status)

KLT-40, 35 MW, tryckvattenreaktor, Ryssland, i drift.

HTR-PM, 210 MW, gaskyld högtemperaturreaktor, Kina, under uppbyggnad.

Nuscale, 60 MW, tryckvattenreaktor, USA, nära byggstart.

Rolls-Royce SMR, 440 MW*, tryckvattenreaktor, Storbritannien, sen fas.

BWRX-300, 300 MW, kokvattenreaktor, USA, sen fas.

Integral MSR, 192 MW, smältsaltreaktor, Kanada, sen fas.

Westinghouse LFR, 300 MW, blykyld snabbreaktor, Storbritannien, tidig fas.

*Rolls-Royces reaktor är egentligen för stor för att räknas som SMR, men brukar inkluderas pga sin modulära design som gör det möjligt att transportera reaktorn i delar.

Linda Nohrstedt

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