SKB utvecklar unik maskinpark för slutförvaret

2020-07-15 06:03  

Riksdagen har fattat ett betydelsefullt beslut i tillståndsprocessen. Nu jobbar SKB med att ta fram fordon och utrustning för deponering i det underjordiska slutförvaret, och ska välja metoder för själva bergbrytningen.

Efter lång debatt har riksdagen beslutat om en lagändring, som beskrivs som avgörande för den fortsatta tillståndsprocessen för svenskt kärnbränsleförvar. Lagändringen innebär att ansvaret för det planerade slutförvaret övergår till staten, när Svensk Kärnbränslehantering (SKB) fullgjort sitt uppdrag att deponera det använda kärnbränslet.

Detta var en förutsättning för att Östhammars kommun, där slutförvaret planeras ligga och som har vetorätt i frågan, ska ta ställning för eller emot förvaret.

– Det är en viktig pusselbit som fallit på plats. Nu vet man från kommunalt håll att man inte blir sittande med det slutgiltiga ansvaret, säger Johan Hedlund, chef för projektverksamheten vid SKB.

Läs mer: Ringhals kan drivas minst 20 år till

200 olika maskiner

 

Enligt planen ska kärnbränslet slutförvaras 500 meter ned i berget på Forsmarkshalvön, i anslutning till Forsmarks kärnkraftverk. Ännu återstår för Mark- och miljödomstolen samt Strålsäkerhetsmyndigheten att uttala sig om vilka villkor som ska gälla för uppförande och drift, men SKB är i full gång med utvecklingsarbete och planering.

Man ska använda omkring 200 olika maskiner, fordon och utrustningar för att bygga själva förvaringsutrymmena, samt för deponeringen av det radioaktiva avfallet. Många av dem är specialmaskiner som måste utformas specifikt för slutförvaret.

– Schaktet ska sänkas uppifrån med en metod som innebär att man bygger en stor borrigg och borrar hela schaktets bredd på en gång uppifrån och ner, säger Johan Hedlund.

Detta till skillnad från så kallad raiseborrning, som är en vanligare metod i Sverige. Den innebär att man borrar ett pilothål och sänker ner ett upprymningshuvud, med vilket man sedan borrar det färdiga schaktets diameter nedifrån och upp.

Läs mer: Unikt avtal – reaktor säkrar elnätet i sommar

Nere på anläggningens lägsta nivå ska man bygga ett antal deponeringstunnlar längs en sammanbindande tunnelslinga.

– Just nu utreder vi möjligheterna till mekanisk brytning nere i tunnlarna, vilket jämfört med sprängning är mycket skonsammare mot berget och skapar mindre sprickbildning, säger Johan Hedlund.

I deponeringstunnlarna ska man borra hål, där kopparkapslarna med kärnbränsle ska deponeras.

– Det handlar om åtta meter djupa vertikala hål som måste borras med hög precision, så till det behövs väldigt specialiserad borrutrustning, säger Johan Hedlund.

Prototyperna testas i det underjordiska Äspölaboratoriet utanför Oskarshamn, en anläggning som byggts för att likna det planerade skarpa förvaret. Foto: Curt-Robert Lindqvist/SKB

Läs mer: Wallenius: ”Första steget mot blykylda reaktorer inom 15 år”

2 000 provdeponeringar

I hålen ska kopparkapslarna som omsluter kärnbränslet sänkas ner. Redan 2008 levererades en 75 ton tung prototyp av den deponeringsmaskin, som ska klara att autonomt hämta kapseln vid en omlastningsstation, transportera den till rätt deponeringshål och sänka ner den, samt strålskärma omgivningen under hela hanteringen.

Prototypmaskinen har till dags dato utfört 2 000 provdeponeringar i SKB:s underjordiska berglaboratorium på Äspö utanför Oskarshamn, en anläggning som till stora delar liknar det planerade kärnbränsleförvaret.

– Och 1 999 av försöken var lyckade, säger Johan Hedlund, inte utan stolthet.

Förslutningen av kapslarna, i fem centimeter tjock koppar med insats av segjärn, kräver också specifik utrustning.

– Att svetsa i fem centimeter koppar är inte lätt, så vi har specialanpassat en metod som kallas friktionsomrörningssvetsning. Ett svetsmunstycke som liknar en borr sänks ner i kopparn och roterar med hög hastighet, så materialet fogas samman av den värme som uppstår av friktionen. Det är ju oerhört viktigt att kapseln blir helt tät, säger Johan Hedlund.

Kapslarna blir fem meter långa, i fem centimeter tjock koppar med insats av segjärn. Laddade med kärnbränsle väger de 25 ton. Foto: Curt-Robert Lindqvist/SKB

Svetsningen ska göras robotiserat på en planerad inkapslingsanläggning i Oskarshamn.

– När det är så låga toleranser och hög noggrannhet, så vill man gärna slippa den mänskliga faktorn. Därtill finns det ju strålsäkerhetsfrågor, som gör att vi måste sköta svetsningen i en hot cell, säger Johan Hedlund.

I deponeringshålen omsluts kapslarna med bentonitlera, som sväller när den mättas av grundvattnet. Tunnlarna ska sedan återfyllas med bentonit innan anläggningen försluts genom ett system av betongpluggar och olika återfyllningsmaterial.

Därför har SKB utvecklat en prototyp till universalfordon, ett modulsystem med chassi som förses med utrustning efter behov. Bland annat ska det kunna förses med en robot som staplar bentonitblock till förslutningen, och även universalfordonet ska arbeta autonomt nere i tunnlarna.

– Sedan behöver vi rampfordon, som måste kunna hålla emot ordentligt när de transporterar 25 ton tunga kapslar nedför tunnlar med tio procents lutning. Även rampfordonen blir sannolikt självgående samt eldrivna, säger Johan Hedlund.

Läs mer: Forskare utvecklar ett nytt ”superstål” – ”En häftig stålplywood”

Utmaningar på det fysiska planet

Magne heter den 75 ton tunga, autonoma prototypen till deponeringsmaskin. En positionslaser ställer ekipaget i rätt läge, stödbenen körs ned så att maskinen står vågrätt i den sluttande tunneln, en strålskärmslucka öppnas och kopparkapseln deponeras med millimeterprecision i hålet. Foto: Curt-Robert Lindqvist/SKB
 

För att driva autonoma maskiner nere i tunnlarna ska SKB anlägga ett lokalt nät, sannolikt med 5g som väntas bli standard inom gruvindustrin.

– Det får naturligtvis inte kunna påverkas utifrån. Men vi har egna driftnät i våra anläggningar redan idag, så just den delen tror jag inte blir någon svårare utmaning, säger Johan Hedlund.

De främsta utmaningarna ligger på det fysiska planet snarare än det digitala.

– Att sänka ner fem meter långa, 25 ton tunga kapslar med närmast millimeterprecision, omlastning med strålskyddsskärmar, och annat, säger Johan Hedlund.

Läs mer: Ågestaverket blir klurigt att riva: ”Ett utmanande logistikproblem”

När slutförvaret är fullt utbyggt, någon gång på 2080-talet, omfattar det mer än sex mil tunnlar och över 6 000 kapslar med använt kärnbränsle. Därefter ska kopparkapslarna, bentonitleran, berget och det stora djupet hålla bränslet avskilt från människa och miljö i minst 100 000 år, och ansvaret för anläggningen övergår alltså till staten.

Men var står frågan om själva slutförvarstillståndet? Är saken klar nu när det klubbats att staten tar över ansvaret efter deponeringen?

– Ja och nej. En omfattande prövning av vår ansökan är genomförd och Strålsäkerhetsmyndigheten har tillstyrkt. Men vi inväntar vetobeslutet från Östhammars kommun som vi tror kommer i höst. Sedan hoppas jag att vi kan vänta oss regeringsbeslutet i slutet av året, säger Johan Hedlund.

Fakta: Kärnbränsleförvaret har utretts i över 40 år

De svenska kärnkraftsföretagen startade forskningsprojektet Kärnbränslesäkerhet (KBS) 1976. Sedan dess har man genomfört geologiska studier med provborrningar och platsundersökningar på ett stort antal platser i Sverige, och 2009 valde SKB:s styrelse Forsmark som bästa platsen för slutförvaret.

2011 lämnade SKB in ansökan om ett kärnbränsleförvar för 12 000 ton avfall, för en utbyggnad av mellanlagret i Oskarshamn, samt för en kapselanläggning i Oskarshamn.

2020 väntas regeringen kunna fatta sitt beslut. Blir det ja tar en process för villkorsfrågor vid, innan själva bygget kan inledas någon gång under 2020-talet.

Tommy Harnesk

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