Så säkras reaktorerna för extrema katastrofer

2019-01-10 06:00  

Det kostar miljardbelopp och kommer att ta flera år. Kärnkraftverken måste bygga fristående kylsystem för att rusta sig för extremhändelser som kan inträffa en gång på en miljon år.

De sex svenska kärnkraftsreaktorer som ägarna planerar att ha i drift efter 2020 måste investera i ett omfattande och oberoende kylsystem. Prislappen blir totalt nästan tre miljarder kronor.

Strålsäkerhetsmyndigheten började fundera på ett sådant krav redan tidigt under 2000-talet. Orsaken var att de flesta svenska kärnkraftverk, de som har levererats av Asea-Atom, i stor utsträckning är beroende av el för sina nödsystem.

Men precis när de nya kraven på oberoende härdkylning var formulerade och klara inträffade kärnkraftshaveriet i Fukushima 2011. Då valde Strålsäkerhetsmyndigheten att avvakta med beslutet för att få erfarenheter därifrån.

– Lärdomen från Fukushima är att en allvarlig yttre händelse kan slå mot all utrustning på en anläggning. En jordbävning kan slå mot alla block på en sajt. Den andra lärdomen är att händelseförloppet kan bli mer utdraget, berättar Jan Hanberg, enhetschef på Strålsäkerhetsmyndigheten, SSM.

Tidigare byggde de svenska kraven på att ett block i taget kunde drabbas av en ”yttre händelse” som till exempel storm, översvämning eller jordbävning. Anläggningarna skulle klara ett totalt strömbortfall, när all befintlig reservkraft slås ut, och ändå ha batteridrift för att klara drift av instrument och styrutrustning i två timmar.

Olika tekniska lösningar vid de svenska kärnkraftverken

Men i slutet av 2014 skärptes kraven. Då beslutade Strålsäkerhetsmyndigheten om oberoende härdkylning, vilket innebär att kärnkraftverken måste klara att kyla härden även om det inte går att använda havsvatten och även om den externa strömförsörjningen och de befintliga reservkraftsystemen försvinner under 72 timmar.

Det betyder att kärnkraftverken måste ha tillgång till en annan vattenkälla än havet och en egen strömförsörjning för att driva pumpar under tre dygn. Rent praktiskt innebär det att verken måste förses med nya dieselaggregat och nya pumpar. De flesta bygger också nya vattenmagasin.

Läs mer: Bill Gates: ”Vi behöver mer kärnkraft för att stoppa klimatkrisen”

Den sista december 2020 ska allt vara färdigt. Än så länge har kärnkraftsbolagen kommit ungefär halvvägs. Mycket återstår att göra.

Ägarna till de tre kärnkraftverken har valt något olika lösningar för oberoende härdkylning. Planerna har skickats in till Strålsäkerhetsmyndigheten, som har konstaterat att det ser lovande ut. ”Förutsättningar finns” för att uppfylla kraven.

Men sedan har både Oskarshamn och Forsmark reviderat sina planer. Det har väckt en del frågor hos Strålsäkerhetsmyndigheten, som dock inte har granskat de omarbetade planerna färdigt än.

Kylsystemet placeras på olika sätt

Stötestenen handlar om oberoendet. Det gäller att det nya systemet för härdkylning verkligen är fristående från de gamla nödsystemen.

– För Oskarshamn och Forsmark har vi lite dubier och undrar över oberoendet, säger Jan Hanberg.

De sex svenska reaktorer som ska fortsätta att drivas efter 2020 är av olika typ. Det är huvudorsaken till att kärnkraftsbolagen har valt olika tekniska lösningar för oberoende härdkylning.

För Ringhals 3 och 4, som är tryckvattenreaktorer, kommer den nya oberoende härdkylningen att innebära att vatten kan pumpas till ånggeneratorerna, som i sin tur kyler härden. För kokvattenreaktorerna i Oskarshamn 3 och Forsmark 1-3 ska det nya systemet kunna pumpa in vatten direkt i reaktortanken.

En annan skillnad mellan kärnkraftverken handlar om var man väljer att placera det nya systemet. I Oskarshamn 3 ska systemet integreras i reaktorbyggnaden, medan Forsmark och Ringhals uppför byggnader för pumpar och vattenmagasin utanför reaktorbyggnaden.

"Vår lösning är robust och enkel"

Jan Hanberg på SSM tycker att Forsmarks och Ringhals val av placering är bättre. Då förstärks nämligen också det yttre skyddet, mot terrorister och andra antagonister.

Men han är noga med att poängtera att det är hans personliga åsikt och inget formellt krav från myndigheten.

– I Forsmark och Ringhals bygger man en bunkerlösning, med otroligt mycket betong och armering, som kan stå emot mycket sprängverkan. Att bygga så kraftigt tror vi är svårt att göra inne i anläggningen, som Oskarshamn gör, säger Jan Hanberg.

Läs mer: Frankrike stänger flera reaktorer innan 2035

Oskarshamnsverkets teknikchef Jan Karjalainen framhåller tvärtom att deras val av lösning är ”elegant”. Deras oberoende härdkylning består av en ny pump, nya vattenledningar samt batterier för ventilstyrning. Kylvattnet ska tas från centralbassängen, som används för att transportera reaktorbränslet vid revisioner, och kan vid behov fyllas på med vatten från brandvattensystemet och en invallad del av Hamnefjärden utanför kraftverket.

– Vi ser att vår lösning är robust och enkel. Det blir färre komponenter att underhålla och färre saker som kan gå fel, säger Jan Karjalainen.

"Anläggningen blir komplex i sin helhet"

Kravet på oberoende härdkylning utgår från en bedömning av sannolikheten för olika typer av händelser, som till exempel stormar eller översvämningar. De nya oberoende systemen ska klara händelser som förväntas ske en gång på en miljon år.

Därmed är kraven högre på systemen för oberoende härdkylning. De övriga delarna av anläggningarna behöver bara klara händelser som förväntas ske en gång var 100 000:e år.

– Tanken är att den oberoende härdkylningen ska vara tåligare än övrig utrustning. Vid en så allvarlig jordbävning som bara inträffar en gång var miljonte år finns risk för att den övriga säkerhetsutrustningen slås ut. Då ska den oberoende härdkylningen finnas kvar, säger Jan Hanberg.

Anders Bjelkenfors, projektledare för oberoende härdkylning på Ringhals, tycker att den största tekniska utmaningen i projektet är att leva upp till helheten i kravställningen.

– Vi ska klara alla de här kraven. Det gör att anläggningen blir komplex i sin helhet, säger han.

Haverifiltren får inte försämras av varm ånga

Kravet på oberoende härdkylning innebär inte bara att kärnkraftverken måste kunna klara en strömförlust i 72 timmar. Värme och övertryck från härden måste också kunna ledas bort under lika lång tid.

I tryckvattenreaktorer är det inte särskilt komplicerat eftersom ånggeneratorerna kan blåsa ut ångan till den omgivande luften. Men för kokvattenreaktorerna blir det knivigare.

På dessa kärnkraftverk kan haverifiltren, som infördes på 80-talet efter kärnkraftsolyckan i Harrisburg, användas för att leda bort värme.

Haverifiltren består av stora vattenbassänger som ska minska konsekvenserna för omgivningen i händelse av en härdsmälta. Genom att ångan leds genom vattnet kan nästan alla radioaktiva ämnen filtreras bort. På så sätt ska anläggningen kunna hantera en reaktorskada utan stora utsläpp till omgivningen i 24 timmar.

Läs mer: ”Åldrande reaktorer innebär nya utmaningar”

Men om haverifiltren ska fungera som oberoende härdkylning, OBH, måste de kunna ta emot varm ånga utan att filterfunktionen försämras. Den kemiska sammansättningen och nivån i bassängerna får inte påverkas. Jan Hanberg tror att det kommer att bli ett av de större kruxen för kärnkraftsbolagen.

Forsmark hävdar att deras simuleringar och teoretiska analyser visar att det kommer att fungera.

– Analysen visar att vi kan använda oss av haverifiltret som en del i OBH-sekvensen utan att riskera haverifiltrets ordinarie funktion, säger Patrik Lundgren, projektledare på Forsmark.

"Visst är det bra åtgärder"

En annan utmaning blir att visa att utrustningen i reaktorinneslutningen, till exempel gummilister i genomföringar, elkablar och instrument, tål något högre temperatur under längre tid.

– Vi är inte framme vid granskningen på den nivån än, men här kan bolagen ha vissa problem att visa tåligheten, säger Jan Hanberg på Strålsäkerhetsmyndigheten.

Redan nu, innan de nya systemen för oberoende härdkylning är på plats, har svenska kärnkraftverk flera reservsystem för att trygga elförsörjningen till nödsystemen. Alla kärnkraftverk är anslutna till två yttre elnät, stamnätet och lokalnätet. Utöver det finns reservdieselaggregat som startar omedelbart vid störning, mobila dieselaggregat som kan kopplas in vid behov, samt tillgång till gasturbiner.

Det betyder alltså tre olika system som kan träda in om den yttre strömförsörjningen försvinner. Så frågan är om oberoende härdkylning verkligen behövs?

– De svenska kärnkraftverken har alltid varit väldigt säkra. Men visst är det bra åtgärder. Man förstärker sig mot händelser som kan drabba alla block samtidigt och är utdragna i tiden, säger Jan Hanberg.

Sveriges kärnkraftverk

Sverige har åtta reaktorer i drift vid tre kärnkraftverk. Sex av reaktorerna ska förses med oberoende härdkylning.

Forsmark 1-3: Kokvattenreaktorer som tillverkades av Asea-Atom. Kostnad för oberoende härdkylning: Drygt en miljard kronor.

Oskarshamn 3: Kokvattenreaktor som tillverkades av Asea-Atom. Kostnad för oberoende härdkylning: 865 miljoner kronor.

Ringhals 3 och 4: Tryckvattenreaktorer som tillverkades av Westinghouse. Kostnad för oberoende härdkylning: 900 miljoner kronor.

Ringhals 1 och 2: Ska stängas under 2020 respektive 2019.

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

Dagens viktigaste nyheter

Aktuellt inom

Debatt