Kärnkraftens historia

Transkript

1 Kärnkraftens historia Judinnan Lise Meitner flydde från Berlin till Stockholm1938. Innan flykten hade hon arbetat i ett forskarlag tillsammans med Otto Hahn och Fritz Strassman. De studerade reaktionerna i atomkärnor och använde sig av metoder från både kemin och fysiken. Hahn och Strassman upptäckte att barium skapades när uranatomer klövs med hjälp av neutroner. När Meitner fick reda på detta gjorde hon och hennes systerson Otto Frisch en första teoretisk tolkning av kärnklyvningen. Tidens politiska anda gjorde att Hahn och Strassman valde att publicera bariumupptäckten själva och inte tillsammans med Meitner. Därför kom Meitners och Frischs teoretiska förklaring av kärnklyvningen i en annan tidskrift först någon månad senare. De två upptäckterna, som egentligen byggde på varandra, delades därmed upp i två delar. Kemi skiljdes från fysik och praktik från teori. Otto Hahn fick ensam ta emot Nobelpriset 1944 för upptäckten av kärnklyvningen. Meitners betydelse för denna forskning hamnade i skuggan. En nyckelperson i utvecklingen av den civila kärnkraften var den italienske nobelpristagaren Enrico Fermi. Han var också en av de forskare som stödde USA:s utveckling av atombomben under andra världskriget. Fission Klyvning av Uran-235 kallas fission. Vid en kärnklyvning frigörs hundra gånger mer energi än vid förbränningen av en kolatom till koldioxid. Här delar en neutron urankärnan i två lättare kärnor så kalllade klyvningsprodukter. Utöver klyvningsprodukterna frigörs 2-3 nya neutroner. Om en av dessa klyver en ny urankärna har vi en kedjereaktion. Lise Meitner, kärnfysiker. Neutron Uran neutron Neutron Lättare atomkärnor, neutroner och energi Neutron Neutron Energi 20

2 En nyckelperson i utvecklingen av den civila kärnkraften var Enrico Fermi. Han var också en av de forskare som stödde USA:s utveckling av atombomben under andra världskriget. Under president Franklin D. Roosevelts ledarskap utvecklade forskare i USA den första atombomben. Den första kärnreaktorn Flera andra vetenskapsmän drev forskningen vidare. Bland dem fanns Enrico Fermi. I november 1942 började han bygga den berömda grafitstapel som kom att bli världens första kärnreaktor. Den 2 december 1942 startades den första kontrollerade och självunderhållande kedjereaktionen. Kapplöpning om atombomben Forskningen kring kärnklyvning fick flera viktiga genombrott vid tiden för andra världskriget, och intresset för kärnklyvning blev omedelbart militärt. Tyskland stämplade kärnkraftsforskningen som kriegswichtig och i USA bad Albert Einstein president Roosevelt att starta ett kärnvapenprojekt, för att förekomma tyskarna. Tyskarna fick inte fram några kärnvapen. Det blev i stället USA som i krigets slutskede fällde de första atombomberna. Över Hiroshima fälldes bomben Little boy den 6 augusti och över Nagasaki fälldes Fat man den 9 augusti Båda städerna lades i ruiner och hundratusen människor dog. Världen chockades av sprängkraften hos detta fruktansvärda vapen. Kärnkraft för civilt bruk efter kriget Hela den industriella världen andades optimism efter krigets fasor. Tanken att kunna framställa energi ur materia var fascinerande. Äntligen fanns den oändliga, rena och billiga energikällan för fredligt bruk, trodde man. Nu skulle kärnklyvningen vändas till någonting gott. Kärnkraftens historia 21

3 Den 6 augusti 1945 fällde USA världens första atombomb över staden Hiroshima i Japan. Sveriges inträde i atomåldern Sverige var på och 60-talen ett av världens mest framgångsrika industriländer. God tillgång på ännu mer billig energi var ett villkor för fortsatt industriell tillväxt. Men det växte fram ett motstånd mot att bygga ut fler älvar för elproduktion. Och av säkerhetspolitiska skäl ville man minska vårt stora oljeberoende. 75 procent av energin kom från olja. I det läget satsade Sverige på att producera el med hjälp av kärnkraft. Ett ledande kärnkraftsland Under 50-talet fanns en koppling mellan civil och militär forskning ett svenskt kärnvapen diskuteras. Men på 60-talet övergav Sverige tanken på kärnvapen. Det civila kärnkraftsprogrammet utvecklades däremot starkt stiftade riksdagen en kärnenergilag och skapade den första kärnkraftsmyndigheten togs reaktorn i Ågesta söder om Stockholm i drift. Visserligen fanns det debattörer som ifrågasatte kärnkraften, men ingen större politisk diskussion förekom. 22

4 Torbjörn Fälldin, centerpartistisk statsminister och Olof Palme, socialdemokratisk statsminister och Från enighet till stridsfråga ställde sig samtliga politiska partier bakom en satsning på kärnkraften man enades om att bygga elva reaktorer. Ett par år senare började främst centern och vänsterpartiet kommunisterna tveka de var oroliga för att både driften och det använda kärnbränslet skulle ge skador på miljön. Motståndet mot kärnkraften bidrog till att centerledaren Torbjörn Fälldin 1976 fick bilda den första borgerliga regeringen på 40 år. Opinionen mot kärnkraft växte sig allt starkare och 1978 bildades en ny organisation, Folkkampanjen mot kärnkraft-kärnvapen. Kampanjens första krav var att Sverige skulle folkomrösta i kärnkraftsfrågan. Regeringskris och folkomröstning I slutet av 1978 insåg centern, att man kunde tvingas medverka till en laddning av nya reaktorer. Det ville man inte och därför lämnade partiet regeringen. Den 27 mars 1979 fick de nya reaktorerna tillstånd att laddas. Dagen efter inleddes dramat i Harrisburg. Olyckan gav ett mycket litet läckage av radioaktiva ämnen. Men att en olycka överhuvudtaget kunde inträffa väckte bestörtning och skapade osäkerhet i alla politiska partier. I detta läge gjorde socialdemokraternas ledare, Olof Palme, en helomvändning. I ett känsloladdat TV-tal berättade han, att också han oroades av kärnkraften och att tiden nu var mogen för att folket skulle få säga sitt. Folkomröstningen den 23 mars 1980 Inför folkomröstningen lanserades tre förslag. Förslagen skar rakt igenom alla partier, men i huvudsak såg det ut så här: Moderaterna stod bakom Linje 1, Energi för Sverige. Enligt valsedeln ville man först ha tolv reaktorer och sedan avveckla kärnkraften. Men avvecklingen fick inte äventyra sysselsättning och välfärd. Bakom Linje 2, Avveckla kärnkraften men med förnuft, stod i huvudsak folkpartiet och socialdemokraterna. Linje 2 hade precis samma text på valsedeln som Linje 1, men med ett tillägg om bland annat energisparande och reaktorsäkerhet. Linje 3, Nej tack till atomkraft, förespråkade en avveckling inom Kärnkraftens historia 23

5 tio år. Bakom Linje 3 stod främst centern och vänsterpartiet kommunisterna. Linje 1 och 2 fick tillsammans de flesta rösterna. Riksdagen beslutade därför att ett program med tolv reaktorer skulle fullföljas. Riksdagen beslutade också att den svenska kärnkraften skulle vara avvecklad senast år 2010 och att Sverige skulle satsa på alternativa energikällor och på energisparande. Industrin utvecklar en metod för slutförvaring Under tiden hade kärnkraftsindustrin, genom sitt bolag SKB, Svensk Kärnbränslehantering AB, arbetat intensivt med att utveckla en metod för slutförvaring av använt kärnbränsle. Man kallade metoden för KBS, KärnBränsleSäkerhet. Nu var SKB framme vid den tredje varianten, KBS-3. Myndigheterna granskade, då som nu, hela tiden arbetet godkändes KBS-3 som en tänkbar metod för slutförvaring. Men man ställde samtidigt krav på vidare forskning, bland annat för att kunna jämföra med andra alternativ. Allt är lugnt fram till 1986 Fram till katastrofen i Tjernobyl 1986 var det ganska tyst i kärnkraftsfrågan i Sverige. Men efter katastrofen blossade debatten upp igen. Oron för strålskador var stor trots att stråldoserna från olyckan i de flesta fall var mindre än skillnaden i den naturliga strålningen mellan olika orter i Sverige. Olyckan i Tjernobyl ledde till en ny politisk debatt, som slutade i socialdemokraternas löfte om förtida avveckling av två reaktorer. Senast 1995 skulle en första reaktor tas ur drift och senast 1997 ytterligare en. Uppskjuten avveckling Men redan 1991 sköt socialdemokraterna, centern och folkpartiet upp den förtida avvecklingen: Omställningen av energisystemet måste, vid sidan av säkerhetskraven, ske med hänsyn till behovet av elektrisk kraft för upprätthållande av sysselsättning och välfärd. När kärnkraftsavvecklingen kan inledas och i vilken takt den kan ske avgörs av resultaten av hushållningen med el, tillförseln av el från miljöacceptabel kraftproduktion och möjligheterna att bibehålla internationellt konkurrenskraftiga elpriser kom centerpartiet, socialdemokraterna och vänsterpartiet överens om nya riktlinjer för energipolitiken. Man beslutade att ta bort år 2010 som slutdatum för kärnkraften, att inget slutdatum skulle anges för när alla reaktorer skulle vara avvecklade och att kärnkraften i stället ska avvecklas i den takt som är möjlig med hänsyn till elförsörjning och till möjligheten att använda miljövänligt framställd el. Man beslutade också att Barsebäcks två reaktorer skulle stängas. För att det skulle bli möjligt för staten att kunna stänga ett kärnkraftverk antog riksdagen samma år lagen om kärnkraftens avveckling. Lagen ger regeringen rätt att besluta att rätten att driva en kärnkraftsreaktor ska upphöra vid en tidpunkt som regeringen bestämmer beslutade regeringen med stöd av lagen att den ena reaktorn i Barsebäck skulle stängas, vilket skedde i november

6 E = m c 2. Redan 1905 formulerade Albert Einstein den teori som är grunden för vår kunskap om kärnenergi. Teorin säger att massa kan förvandlas till energi och att den energimängd som man då får ut är oerhört stor. Kärnkraftens historia 25

7 URAN Urangruva. Uran som är kärnkraftens råvara är ett av de tyngsta grundämnen man funnit på jorden. Det är en rest från sammanslagningar av atomer i tidigare stjärnor. Så småningom exploderade stjärnorna och skickade ut stoft i universum. Av sådant stoft bildades jordklotet för 4,5 miljarder år sedan. Uran är ganska vanligt i jordskorpan. Halten i mark och berg är normalt mellan två och fyra gram per ton. 26

8 Ämnet uran upptäcktes år 1789 av den tyske apotekaren Martin Heinrich Klaproth när han experimenterade med mineralet pechblände. Andra började så småningom undersöka uranets egenskaper. Becquerel upptäckte dess strålning, Rutherford upptäckte stråltyperna alfa och beta. Villard upptäckte gammastrålningen. Och Marie Curie fann ämnen som strålade ännu mer polonium och radium och myntade begreppet radioaktivitet. Det arbetet gav henne två Nobelpris. Men att uran skulle kunna ge enorma mängder energi förstod man inte riktigt förrän år 1938, när Lise Meitner räknat ut vad som hänt i Otto Hahns och Fritz Strassmans experiment att uranatomer kan klyvas och ge energi. Och då tändes snabbt en hel världs fantasi över den nya kraftkällan. Uranmalm bryts i gruvor För att få tag i uranet måste man bryta stora mängder uranmalm med omkringliggande berg. Man bryter i dagbrott eller djupt under jord. Precis som i alla andra gruvor kan den naturliga halten av radioaktiva ämnen vara hög. De som arbetar där måste skyddas mot direkt strålning och mot att andas in radongas. Många av de som arbetade i underjordsgruvor under och 60-talen fick senare lungcancer. Nu är man mer observant på riskerna. Urankuts, ca 1 cm i verkligheten. En av de 20 miljoner som tillsammans driver en reaktor under fem år. Ingrepp i naturen Brytning och utvinning av uran är ofta liksom för andra mineraler förenat med stora miljö-och kulturproblem. Gruvorna ligger vanligen i avlägsna, orörda områden, bebodda av till exempel Kanadas indianfolk, Australiens aboriginer eller Afrikas urbefolkning. Gruvdriften leder till ingrepp i deras kultur och religion, och ger risker för kemisk och radioaktiv förorening av mark och vatten. Å andra sidan ger gruvorna arbetstillfällen och högre levnadsstandard. Så självklart finns det konflikter mellan olika intressen. I Ranstad i Västergötland tänkte man på 1970-talet bryta uranhaltig skiffer inom ett hundra kvadratkilometer stort gruvområde mellan Skövde och Falköping. Gruvan lades ned, mest därför att den inte var lönsam, men också för att opinionen mot gruvan var stor. Allt uran till de svenska kärnkraftverken importeras därför, bland annat från Kanada och Australien. En processindustri för kärnbränsle Malmen transporteras till ett uranverk, som vanligen ligger nära gruvan, för koncentration av uran. Där krossas och mals malmen i vatten tills den blir som fin sand. Sanden blandas med svavelsyra, som löser ut uranet ur malmen, och uranet finns nu i en syralösning, och fälls ut. Det koncentrerade uranet torkas till ett gult pulver, så kallad yellowcake, som innehåller cirka 70 procent uran. Pulvret packas i stålbehållare och skickas till fortsatt behandling. Strålningen från urankoncentratet är låg. Det är inte farligt att hantera behållarna eller att vistas nära dem. Däremot är uranet giftigt precis som andra tungmetaller. Avfall bildas redan vid gruvan Som en rest från uranframställningen återstår stora mängder radioaktivt slam. I detta slam finns URAN 27

9 Tillverkning av bränsleelement i fabriken i Västerås. Bränslekutsar sätts ihop till stavar som i sin tur placeras i de knippen som bildar elementen. det ofta en hel del tungmetaller som bly, zink och mangan, men också radium. För att minska risken med slammet behandlas det med olika kemiska metoder. Slammet pumpas sedan ut i kilometerstora dammar och när det har sjunkit till botten får vattnet under kontroll av utsläppen rinna ut i någon flod eller sjö. Uranförädling Naturligt uran består av isotoperna uran-238, uran-235 och uran-234. För att uranet ska kunna användas som bränsle i en lättvattenreaktor måste det ha en viss halt av den klyvbara isotopen uran-235. Processen där man höjer halten av uran-235 från 0,71 procent till cirka 3 procent kallas för isotopanrikning. Det är en avancerad teknik där uranet måste vara i gasform. Först konverteras (omvandlas) urankoncentratet till uranhexafluorid, ett paraffinliknande ämne som vid 60 C övergår i gasform. Denna gas kan sedan behandlas så att halten av uran-235 ökar. Efter behandlingen kyls gasen. Då får man anrikad uranhexafluorid. Uranet blir bränsle i Västerås Brytning, konvertering och isotopanrikning sker utomlands och Sverige importerar anrikad uranhexafluorid. SKI följer noggrant att allt uran som importeras hanteras säkert och inte kommer på avvägar. Westinghouse Electric Sweden AB har en bränslefabrik i Västerås. Där omvandlas uranhexafluoriden kemiskt till urandioxid, ett svart pulver som pressas samman och ugnsbakas i hög temperatur till keramiska, centimeterstora så kalllade bränslekutsar. Strålningen från dessa nytillverkade kutsar är låg. Bränslekutsarna packas i kapslingsrör bränslestavar och monteras ihop till bränsleknippen i ett bränsleelement. Ett sådant avger mycket låg strålning innan det använts i reaktorn och kan hanteras utan särskild skyddsutrustning. Hur mycket uran går åt? Det går åt cirka ton natururan varje år till de elva reaktorer som är i drift i Sverige. Uran som används i Sverige kommer huvudsakligen från Kanada och Australien. Av uranmalmen blir det cirka 240 ton anrikat uran per år i form av bränsle till de svenska reaktorerna. Ungefär hälften av bränslet till de svenska reaktorerna tillverkas utomlands och hälften i bränslefabriken i Västerås. En reaktor drivs med bränsleelement. Det betyder omkring 20 miljoner små bränslekutsar. Ett bränsleelement används cirka fem år i reaktorn, sedan byts det ut. Då har det blivit starkt radioaktivt och måste hållas isolerat tills aktiviteten klingat av. 28

10 URANVERK GRUVA För en tydligare skiss på slutförvaret, se sidan 34. URAN 29