Kan finska minireaktorn ersätta kolkraften? – ”kan lämna reaktorn i veckor”

2021-02-15 06:00  

Finland har bestämt sig för att sluta elda kol för uppvärmning. Nu har ett finskt koncept för en kärnreaktor i miniformat tagits fram – med inspiration från en svensk 70-talsreaktor.

På flera håll i världen har stora kärnkraftsbyggen försenats kraftigt, med ökade kostnader som följd. Ett av de värsta exemplen är finska Olkiluoto 3, som skulle ha varit klar 2009 men som ännu inte har tagits i drift.

Olkiluoto 3. Bilden är från 2016. Foto: TVO

Kärnkraftsindustrins svar är en ny typ av reaktor som är betydligt mindre och kan tillverkas i fabrik för att sedan monteras ihop på plats. Typen kallas SMR, små och modulära reaktorer. Genom att flera små reaktorer sätts samman kan en anläggning skalas upp till önskad storlek.

Världen över pågår arbete med att utveckla sådana reaktorer, till exempel av svenska Blykalla och amerikanska Nuscale.

Illustration av hur Nuscale-anläggningen i Idaho kan se ut. Foto: Nuscale

I Finland har forskningsbolaget VTT just tagit fram en preliminär konstruktion för en SMR som ska ge fjärrvärme. Det handlar om en tryckvattenreaktor om 50 MW.

– Huvudstadsregionen skulle behöva reaktorer om ungefär 400 eller 500 MW för att få fjärrvärme från tidig höst till våren på ett ekonomiskt sätt. Men för mindre städer skulle 100 MW räcka. Där finns redan flera fjärrvärmenät som skulle kunna ta emot värme från en SMR-anläggning, säger Ville Tulkki, forskningschef på VTT, till Ny Teknik.

VTT-reaktorn ska hålla en låg temperatur jämfört med vanliga kärnkraftverk. Vattnet i primärkretsen ska ha ungefär 120 grader Celsius, vilket gör det möjligt att leda ut 90 grader till fjärrvärmenätet.

– Det är temperaturen som fjärrvärmenätet i Finland brukar ha under huvuddelen av året, säger Ville Tulkki.

Dubbla inneslutningar av stål och nedsänkt i bassäng

Men någon annan form av värmekälla kommer att behövas under den allra kallaste tiden på året, bedömer VTT. Det kan till exempel handla om förbränning av biomassa.

Främst beror det på ekonomiska skäl, enligt VTT.

– Självklart skulle du kunna designa en kärnkraftsanläggning som kan ta hand om alla behov men då skulle den ha överkapacitet under merparten av året. Det skulle inte vara ekonomiskt, säger Ville Tulkki.

Konceptet innebär att VTT-reaktorn ska placeras i dubbla inneslutningar av stål. Utrymmet mellan inneslutningarna fylls delvis av vatten. Alltsammans ska vara nedsänkt i en stor vattenbassäng under marknivå.

– Vi har tagit fram ett nytt sätt att försäkra oss om säkerhet över lång tid, genom hur vi leder värme bort från reaktorn, säger Ville Tulkki.

”Man kan lämna reaktorn i veckor”

Om något går fel, så att vattnet i reaktorns primärkrets börjar bli för varmt, överförs värmen genom stålinneslutningen till vattnet utanför. Då börjar det vattnet att koka och överför i sin tur värmen till vattenbassängen som omger reaktorinneslutningen.

– Det är ett enkelt sätt att leda bort värme från reaktorn utan några aktiva åtgärder. Men det är bara möjligt eftersom vi bara behöver låg temperatur och lågt tryck för att producera värme. En reaktor som ska producera el behöver mycket högre temperatur och högre tryck, säger Ville Tulkki.

Enligt VTT:s beräkningar ska vattenbassängen kunna ta emot värme i flera veckor om något går fel i reaktorn. Till exempel har bolaget studerat vad som skulle hända om anläggningen drabbas av ett strömavbrott.

– Våra simuleringar visar att man kan lämna reaktorn i veckor utan att göra något. Temperaturen i vattenbassängen stiger bara med 10 eller 20 grader, säger Ville Tulkki.

”Secure hade några riktigt geniala lösningar”

I arbetet med den nya reaktorn har VTT hämtat en hel del inspiration från ett reaktorkoncept som Asea Atom utvecklade på 1970-talet. Den kallades Secure och handlade också om en reaktor för värmeproduktion. Secure-reaktorn erbjöds faktiskt till Helsingfors på 1980-talet men staden valde då ett annat alternativ.

– I stället byggde staden en anläggning för naturgas från Ryssland, berättar Ville Tulkki.

Både Secure- och VTT-konceptet bygger på passiva säkerhetssystem och att reaktorn ska sänkas ned i en vattenbassäng. Men det finns också flera skillnader. I Secure-fallet skulle vattenbassängen och den omgivande reaktorinneslutningen i betong vara trycksatt. I VTT:s alternativ är inte vattenbassängen trycksatt.

– Secure hade några riktigt geniala lösningar, som till exempel vattenlåset som skilde bassängvattnet från vattnet i primärkretsen. Men Secure hade inte lika många fysiska säkerhetsbarriärer som vi har i vårt koncept, säger Ville Tulkki.

Söker nya medel för ett mer detaljerat förslag

En annan skillnad handlar om modularitet och fabrikstillverkning. Secure-konceptet togs fram med tanken att hela anläggningen skulle byggas på plats.

Det blev aldrig någon Secure-reaktor byggd. Men Ville Tulkki tror att tiden kanske är den rätta nu för värmeproduktion från kärnreaktorer eftersom världens länder strävar efter att minska sina koldioxidutsläpp.

VTT arbetar vidare på reaktorkonceptet, bland annat genom att ta in synpunkter från tillverkare om hur produktionsprocessen skulle fungera. Forskningsbolaget söker också nya medel för att kunna ta fram ett mer detaljerat konstruktionsförslag.

”Kommer att krävas en hel del vilja”

Finland har bestämt sig för att sluta elda kol för värmeproduktion 2029. I dag kommer värmen i finska fjärrvärmenät från flera källor, men ungefär hälften har fossilt ursprung, som kol, torv, naturgas och olja.

Tidigare sa du att en VTT-reaktor skulle kunna vara byggd och igång 2029, är det fortfarande realistiskt?

– Det är vår interna deadline. Men det kommer att krävas en hel del vilja i landet för att det ska förverkligas, säger Ville Tulkki.

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