Säkrare och enklare
Som ett exempel på ett passivt säkerhetssystem och hur det skiljer sig från de aktiva systemen beskriver Mike Waite inneslutningskärlets kylsystem.
– Inneslutningskärlets kylsystem består av en vattentank ovanpå reaktorn. Om inneslutningskärlet blir för varmt öppnas en ventil och vatten rinner ner över inneslutningskärlet för att hjälpa till att kyla ner det. Allt som krävs är alltså en öppning av en ventil för att man ska ha vatten som kyler utsidan av inneslutningskärlet i 72 timmar, berättar Mike Waite, som också påpekar att det är en felsäker ventil, som inte behöver någon ström.
Utöver den förbättrade säkerheten är en stor fördel om man jämför med kärnkraftverk med aktiva säkerhetssystem, där vatten sprutas över inneslutningskärlet med hjälp av pumpar som drivs av dieselgeneratorer, enligt Mike Waite att systemet är mycket enklare och att mängden säkerhetsrelaterad utrustning i reaktorn kan minskas kraftigt.
– Detta underlättar givetvis konstruktionen, men även underhållet och i slutändan avvecklingen av reaktorn, menar Mike Waite.
Modulär konstruktion
Mike Waite understryker också att det inte handlar om en teoretisk design utan att Westinghouse idag håller på att bygga totalt åtta stycken AP1000-reaktorer, fyra i Kina och fyra i USA.
I Kina är de klara med konstruktionen av de två första reaktorerna, som efter pågående funktionstester förväntas tas i drift i slutet av 2016 och i början av 2017, och de andra två ligger inte långt efter. Detta betyder enligt Mike Waite att de i USA, där konstruktionsarbetet pågår för fullt, och i framtida projekt, i bland annat Storbritannien, kan dra nytta av det de lärt sig av arbetet med de kinesiska reaktorerna.
Eftersom AP1000 bygger på en modulär konstruktion berättar Mike Waite också att mycket av arbetet kan förläggas till fabriker, antingen på annan ort eller i anslutning till själva kärnkraftverket, vilket enligt honom är mer effektivt och betyder att förutsättningarna för inspektioner är betydligt bättre.
– Oavsett om man bygger i Abu Dhabi mitt i sommaren eller i Finland mitt i vintern går det bra att bygga i en fabriksmiljö, kommenterar Mike Waite.
Nästa generation
Daniel Westlén från Vattenfall fortsätter att blicka framåt och diskuterar morötter och drivkrafter för kärnkraftens fjärde generation.
Innan han går in på varför vi vill ha Generation IV börjar Daniel Westlén emellertid med att reda ut vad Generation IV egentligen är. Han förklarar att Generation IV är ett varumärke snarare än en enskild teknik och att målsättningen är att leverera obegränsade mängder hållbar energi på global skala utan långlivat avfall.
För att få räknas till Generation IV berättar Daniel Westlén att ett kärnkraftssystem måste uppfylla fem kriterier. För det första ska det utnyttja bränsleresurserna mycket mer effektivt än dagens system. För det andra får det inte lämna kvar något långlivat avfall. För det tredje måste det vara säkert, vilket innebär att det inte får finnas något scenario där evakuering är nödvändig. För det fjärde ska det fysiskt förhindra spridning av klyvbart material för vapentillverkning. Sist men inte minst ska det producera energi till ett minst lika bra pris som dagens reaktorer.
Bränsleekonomi
En av hörnstenarna i Generation IV är så kallade bridreaktorer, som producerar mer klyvbart material än de förbrukar, och Daniel Westlén går vidare med att tala om att naturligt förekommande uran består av två olika isotoper, den klyvbara isotopen U-235, som bara utgör cirka 0,7 procent av allt uran i naturen, och isotopen U-238, som utgör resterande 99,3 procent och som inte är klyvbar. Även om U-238 med andra ord inte kan användas som bränsle i kärnreaktorer berättar han emellertid att det kan omvandlas till den klyvbara plutoniumisotopen Pu-239, som går att använda som bränsle. Detta sker enligt Daniel Westlén redan i viss utsträckning i dagens lättvattenreaktorer, men om man kunde producera tillräckligt mycket Pu-239 menar han att bränslet i princip aldrig skulle behöva ta slut och att det uran som redan brutits skulle räcka i ungefär 5 000 år framöver.
– Det är detta som är idén bakom bridreaktorer, förklarar Daniel Westlén.
Inte science fiction
I bridreaktorer är vattenkylning uteslutet, eftersom vattnet bromsar de snabba neutroner som behövs för att producera nytt bränsle, och Daniel Westlén menar att det i princip bara finns fyra andra alternativ, i form av natrium, bly, helium och möjligtvis smält salt. Av dessa berättar han att vi har mest erfarenhet av natriumkylda reaktorer och att det därför är detta alternativ som det satsas mest på.
Bridreaktorer kräver enligt Daniel Westlén dessutom upparbetning av använt bränsle innan det kan användas på nytt.
Han påpekar emellertid också att upparbetning inte är science fiction utan en teknik som används redan idag. Bland annat kan man vid upparbetningsverket La Hague i Frankrike upparbeta använt bränsle från omkring 100 lättvattenreaktorer.
– Reaktorer med snabba neutroner existerar. Upparbetning existerar. Vi måste bara sätta ihop dessa komponenter, menar Daniel Westlén.
För att det klyvbara materialet inte ska kunna användas till någonting annat än bränsle behövs däremot en ny upparbetningsprocess.
– I laboratorieskala finns det en väldigt lovande metod, men den måste skalas upp till industriell skala, säger Daniel Westlén.
Energi ger liv
Den främsta moroten med Generation IV är enligt Daniel Westlén att den tillåter obegränsad tillväxt av hållbar energiproduktion tack vare att kärnkraften kan utökas hur mycket som helst utan att tillgången på bränsle blir ett problem.
– Det här är en lösning för en värld som förbrukar lika mycket eller mer energi än dagens värld. Många av våra långsiktiga planer för att tackla klimatförändringarna har att göra med att minska förbrukningen av elektricitet. Jag menar att vi inte behöver göra det och att vi inte heller bör göra det, eftersom energi är någonting positivt. Energi är anledningen till att de flesta av oss lever. Utan billig energi skulle planeten inte kunna ha så många människor som den har, säger Daniel Westlén.
Någonting annat som lockar med Generation IV är enligt Daniel Westlén att reaktorer med snabba neutroner även ger oss möjligheten att transmutera, det vill säga göra oss av med, de långlivade restprodukterna i det förbrukade bränslet.
– Vi vet att den metod vi har för att lagra kärnavfall fungerar och är säker, men allmänhetens bild av den är annorlunda och det går alltid att konstruera ett scenario där någon gräver hål på avfallsbehållarna. Om man vill undvika detta transmuterar man kärnavfallet och ser till att ingen gräver hål på behållarna under de första 1 000 åren, förklarar Daniel Westlén.
Operatörsperspektiv
För att få ett komplett Generation IV-system på plats, vilket kan ta flera årtionden från att konstruktionen av en snabb neutronreaktor och ett upparbetningsverk påbörjas, menar Daniel Westlén att kärnkraften måste vara en del av den långsiktiga energistrategin och att planen måste ha statligt stöd. Han menar också att samarbete mellan länder är viktigt.
Även Torbjörn Wahlborg, som är chef för Business Area Generation på Vattenfall, deltar i diskussionen och försöker förklara varför Vattenfall idag inte satsar mer på Generation IV.
– Till att börja med är det viktigt att komma ihåg att vi bara för lite drygt sex månader sedan inte ens visste om vi skulle fortsätta att driva de befintliga kärnkraftverken efter 2020 på grund av kärnkraftsskatten. Nu har vi en lösning på det, vilket är till stor hjälp, men elpriserna är fortfarande väldigt låga och vi måste skära ner på kostnaderna för att kunna fortsätta konkurrera. Jag skulle också säga att det med tanke på det politiska klimatet för tillfället inte verkar speciellt troligt att vi kommer att bygga ny kärnkraft i Sverige. Jag hoppas att detta kommer att förändras, men så ser det ut just nu och om man tar hänsyn till de låga elpriserna har vi helt enkelt inte råd att lägga pengar på Generation IV, säger Torbjörn Wahlborg.
Större är inte alltid bättre
Giorgio Locatelli vid University of Leeds i Storbritannien betraktar nya kärnkraftsprojekt ur ett annat perspektiv genom att frågar sig om projektets skala har betydelse. Med andra ord jämför han storskaliga projekt och deras fördelar med de fördelar som finns med att istället satsa på många småskaliga projekt.
Enligt Giorgio Locatelli är den traditionella synen inom kärnkraftsindustrin att små modulära reaktorer inte är ekonomiska i jämförelse med större reaktorer. Han menar emellertid att de storskaliga projektens fördelar överskattas och berättar om flera studier som visar att stora investeringsprojekt ofta slutar över budget och efter tidsschemat.
Som exempel tar han bland annat dammar och visar att faktorer som i vilket land de byggs och vilken teknik som används inte har någon betydelse för hur mycket de överskrider budgeten. Det som har betydelse är däremot dammens storlek.
Övning ger färdighet
Fördelarna med stora reaktorer är enligt Giorgio Locatelli framförallt geometriska. Om man dubblar diametern på ett rör betyder det till exempel att rörets kostnad blir i grova drag dubbelt så stor samtidigt som flödet genom röret blir fyra gånger så stort. En annan fördel är att de fasta kostnaderna relativt sett blir mindre för en stor reaktor.
Giorgio Locatelli förespråkar emellertid att man istället för att bygga ett fåtal stora reaktorer som alla skiljer sig åt bygger många små och likadana reaktorer. En av de främsta fördelar han ser med detta är att övning ger färdighet.
– När man gör om samma sak om och om igen blir man bättre och bättre på det, påpekar Giorgio Locatelli.
Han poängterar också att man genom att ha två eller flera identiska reaktorer på samma plats kan dra nytta av de ekonomiska fördelar som samlokalisering medför.
Eftersom investeringskostnaden för varje enskild reaktor är betydligt lägre för små modulära reaktorer menar han dessutom att investeringen är lättare att hantera och även om det finns ekonomiska risker då den första reaktorn i sitt slag byggs vare sig det rör sig om en stor reaktor eller en liten modulär reaktor är den stora skillnaden att ett misstag i det senare fallet inte får lika stora konsekvenser.
Foto: Alarik Haglund
