Kärnkraft i vår omvärld

Transkript

1 Kärnkraft i vår omvärld ETT NYHETSBREV FRÅN ELFORSK KÄRNKRAFT NUMMER 15 MARS 2012 ETT ÅR AV EFTERTANKE har passerat. I 2012 års första nyhetsbrev får vi åter anledning att blicka österut och följa upp händelserna som inträffade i Japan den 11 mars Uppskattningar av mängden radioaktivt material som släpptes ut vid kärnkraftshaverierna har offentliggjorts. För tillfället är endast en av Japans 50 kärnkraftsreaktorer i drift och kärnkraftens framtid i landet är oklar. På andra håll i världen är målet en expansion av kärnkraften. Inom området nya reaktorer, rapporteras om att det nya reaktorbygget i Kaliningrad har startat officiellt, i och med att de första gjutningarna genomförts. I USA utfärdade den amerikanska motsvarigheten till vår svenska Strålsäkerhetsmyndighet en kombinerad konstruktions- och driftlicens i februari för två AP1000-reaktorer vid Vogtle. Licensen för konstruktion av en ny reaktor var den första som getts ut av myndigheten sedan Mer om detta och andra amerikanska planer på nya reaktorer finns att läsa i detta nummer av nyhetsbrevet. I Sverige tampas vi fortfarande med återstarten av Ringhals 2. Reaktorn hade den 1 april varit avstängd under ett helt år. Efter brandsaneringen har problem med en ventil tillhörande pumpar i hjälpmatarvattensystemet fördröjt driftstarten till början av april. Ett land som redovisar (inte höga men högre) tillgänglighetssiffror, över 80 % i genomsnitt, för 2011 är Frankrike. Vårens stundande presidentval kan dock komma att påverka kärnkraftens framtid i landet. Förutom en redovisning av vad de olika presidentkandidaterna vill med kärnkraften, rapporteras från Arevas pågående reaktorbyggen och bolagets nya förslag på framtida reaktorkoncept. Avslutningsvis pratar vi med Christian Ekberg, professor på Chalmers, om hans arbete med kärnbränslen för fjärde generationens kärnkraftverk. Datum för nästa upplaga av Elforsks årliga seminarium är redan spikat. Seminariet går av stapeln den 22 januari 2013 med upprepning av den populära middagen kvällen innan. Redaktionen önskar sina läsare en munter påsk! Karin Andgren Vattenfall Research and Development Tusentals origamikonstverk hänger vid Tepcos krishanteringscentral vid Fukushima Daiichi för att hedra naturkatastrofens offer och för att stödja krishanteringsarbetet vid anläggningen. Foto: Issei Kato/AFP Japan ett år senare Ett år har passerat sedan den starka jordbävningen, den enorma tsunamin, och de svåra kärnkraftshaverierna inträffade i Japan. Det exakta tillståndet hos de havererade reaktorerna, såsom hur mycket av härdsmältan som finns på botten av inneslutningen och om inneslutningen är intakt, kommer vi inte få veta förrän om ytterligare fem till tio år. Japans framtida elförsörjning debatteras i landet och den planerade stora utbyggnaden av kärnkraften ifrågasätts. Efterdyningarna från naturkatastrofen, som drabbade Japans östkust den 11 mars 2011, är fortfarande i allra högsta grad märkbara. Vid en TV-sänd minnesceremoni den 11 mars i år tillägnade kejsaren Akihito en bön åt naturkatastrofens offer och sade: Vi måste övervinna de radioaktivitetsproblem som orsakats av reaktorhaverierna. I samma ceremoni sade Japans premiärminister Yoshihiko Noda att: Vår kamp med att hantera kärnkraftsolyckorna är pågående. Jordbävningen och den påföljande tsunamin dödade personer, varav 1605 stycken från området kring Fukushima. Antalet saknade personer uppges vara 3155 (214 i Fukushima) och polisen letar fortfarande i hopp om att finna fler av dem som saknas. Evakuerade från Fukushima i mars 2011, till följd av kärnkraftshaveriet, uppgår till personer. Av dessa är det personer som fortfarande bor kvar utanför området. Ansvarig för krishantering inom Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléarie (ISRN), Didier Champion, hävdar att även om japanska myndigheter har påbörjat uppröjningsarbetet av kontaminerade områden, kommer det inte vara möjligt för människor att återvända till sina hem i de mest kontaminerade områdena. KÄRNKRAFTSOLYCKORNA Reaktorblocken 1-4 vid Fukushima Daiichi förstördes i haveriet. Tillståndshavaren, Tepco, kommer formellt att klargöra om även block 5 och 6 samt de fyra blocken vid Fukushima Daini ska avvecklas. Fukushimas guvernör, Yuhei Sato, är av den bestämda uppfattningen att Tepcos samtliga block vid Fukushima ska avvecklas. Haverierna släppte uppskattningsvis ut cesiumisotoper med en radioaktivitet ELFORSK KÄRNKRAFT I VÅR OMVÄRLD 1

2 Lokalinvåvnare från Okuma (nära Fukushima Daiichi) ber för offren, ett år efter jordbävningen och tsunamin som drabbade Japan. Foto: JIJI Press/AFP på totalt 58 PBq (58x10 15 Bq), varav ungefär 37 PBq deponerades i Stilla havet. Utsläppet till havsvattnet kommer dels från det kylvatten som spolades direkt ut i havet under haveriet, och dels från atmosfären i form av nederbörd innehållande radioaktivitet. Uppskattningen bygger på havsvattenprover tagna på mer än 100 platser under perioden från april till maj Efter olyckan vid Tjernobyl släpptes ungefär tre gånger så mycket cesium ut. Utsläppet av ädelgaser (framförallt 133 Xe) uppskattas till 6,6 EBq (6,6x10 18 Bq), vilket är i samma storleksordning som efter Tjernobylolyckan. Utsläppen av jod uppskattas till 408 PBq och utsläppen av tellur uppskattas till 145 PBq, motsvarande ungefär en tiondel av utsläppen i samband med Tjernobyl. Även utsläppen av ädelgaser, jod och tellur deponerades till största delen i havet. En mycket liten mängd plutonium släpptes ut vid olyckan vid Fukushima, endast en bråkdel av plutoniumutsläppen i samband med Tjernobyl. Om vindarna blåst inåt land vid tidpunkten för olyckan eller om olyckan inträffat vid ett kärnkraftverk lokaliserat i inlandet hade landkontamineringen blivit mycket högre. Havsvattenkontaminering är mindre allvarligt eftersom radionukliderna snabbt transporteras iväg med havsströmmar och späds ut. Efter de första dagarna efter olyckan är 137 Cs den isotop som ger störst dos till befolkningen. Detta dels på grund av dess relativt långa halveringstid på 30 år och dels på grund av att isotopen stannar i marken och kan gå över i näringskedjan. UPPMÄTTA STRÅLDOSER Hos de personer som kontrollerades i närheten av Fukushimaverken, upptäcktes 66 fall med förekomst radioaktivt jod i sköldkörteln. Av dessa var 48 evakuerade från Fukushima City, beläget omkring sju mil väster om Fukushima Daiichi. Övriga 18 var invånare i Namie, som ligger runt en mil norr om kärnkraftsanläggningen. Dosen hos fem av de 66 identifierade personerna med radioaktivt jod i sköldkörteln uppskattas överstiga 50 msv, vilket är den gräns som IAEA rekommenderar för intag av stabilt jod innan exponering. Den uppmätta stråldosen, hos alla anställda hos Tepco och bolagets underleverantörer som deltog i uppröjningsarbetet, har publicerats offentligt. Den person som utsattes för störst stråldos mottog 678,8 msv och sex anställda hos Tepco mottog doser över 250 msv, eftersom de inte bar masker som skydd mot inandning av radioaktivt jod de närmaste dagarna efter olyckan. Tepco planerar bygga ett stålöverdrag runt övre delen av reaktorbyggnaden och över bassängen där använt kärnbränsle förvaras. Överdraget, som mäter 69 m gånger 31 m med en höjd på 53 m, förväntas vara färdigbyggt om ungefär ett år. ELFÖRSÖRJNINGSPROBLEM Innan förra årets katastrof stod kärnkraften för 30 % av japans årliga elproduktion. I dagsläget är endast en (Tomari 3) av landets 50 kärnkraftsreaktorer i drift. (Fram till den 26 mars var även Kashiwazaki-Kariwa 6 i drift, men reaktorn gick då ner för årlig revision.) För att klara produktionsbortfallet har bland annat importen av flytande naturgas (LNG liquified natural gas) ökat. Volymen importerad LNG har ökat och framförallt har priset ökat, förra året importerades LNG för en kostnad av 47 miljarder euro, en uppgång med 37,5 % jämfört med kostnaden år Den ökade kostnaden för import av LNG har setts som en stor bidragande orsak till japans handelsunderskott förra året (som var det första sedan 1980), enligt den Washingtonbaserade tankesmedjan Center for Strategic and International Studies (CSIS). El från fossila bränslen ökade med 28,5 % i januari 2012 jämfört med föregående år, enligt Federation of Electric Power Companies of Japan. Landets handelsunderskott år 2011 uppgick till 32 miljarder US dollar och kostnaden för import av fossila bränslen var 55 miljarder US dollar dyrare år 2011 än år KÄRNKRAFTENS FRAMTID I JAPAN Japans kärnkraftsprogram förblir i limbo. Åtminstone fyra rektorer, med en sammanlagd effekt på omkring 3 GWe, kommer aldrig mer att starta. Vid tidpunkten för jordbävningen var 38 block i drift, varav 11 block snabbstoppades. De block som var avstängda redan innan jordbävningen tvingas vara fortsatt avstängda. De block som var i drift har stängts ner en efter en för årliga revisioner och har inte fått tillåtelse att starta igen på grund av ovilja hos centrala och lokala myndigheter. Yuiko Edano, japans näringslivsminister, meddelade tidigare i år att ägarna/tillståndshavarna kommer att få tillåtelse att återstarta sina verk när de klarat stresstesterna samt fått godkännande av lokala och centrala beslutsfattare. Edano sade att ett godkännande av de lokala beslutsfattarna är en nödvändig förutsättning för reaktoråterstart. Japans ambassadör i USA, Ichiro Fujisaki, har meddelat att: Troligtvis kommer vi besluta om att minska kärnkraftsberoendet. Vi kommer inte att plötsligt avskaffa kärnkraften, men vi måste gradvis minska den. Fujisaki har även uttalat att japans långsiktiga mål är att öka användandet av förnybara energikällor, vilka i nuläget står för mindre än 10 % av landets elproduktion. Tankesmedjan CSIS hävdar att en omställning mot mer el från förnybara energikällor medför krav på byggande av nya transmissionsnät som klarar en mer intermittent och varierande elproduktion. ELFORSK KÄRNKRAFT I VÅR OMVÄRLD 2

3 Mer betong i Kaliningrad Den ryska exklaven Kaliningrad återuppbyggdes i betongarkitektur efter slaget vid Königsberg som ägde rum i andra världskrigets slutskede. Staden jämnades då i princip med marken och det som trots allt återstod utplånades av sovjeterna. Kaliningrad har nu fått ytterligare tillskott av betong eftersom den första säkerhetsrelaterade betonggjutningen för bygget av Baltic 1 genomförts. Betongen ska utgöra grunden till första blocket av tvillingkraftverket i Kaliningrad (Baltic 1 och Baltic - 2). Det statliga ryska bolaget Rosatoms dotterbolag, RosEnergoAtom, meddelade den 24 februari i år att 1800 m 3 betong gjutits, vilket definierar konstruktionsstarten. Huvudentreprenören för bygget är Nizhny Novogrod Engineering Company Atomenergoproekt (Niaep), ett dotterbolag till Atomenergoprom som är det förvaltningsbolag som kontrollerar Rosatoms civila kärnkraftstillgångar. Två reaktorer av typen 1200-VVER, om 1200 MWe vardera, ska uppföras i den ryska exklaven som ligger mellan Polen och Litauen. Turbinerna kom- Bygget av ett nytt kärnkraftverk har officiellt startat i den ryska exklaven Kaliningrad. mer att levereras av Alstom-Atomenergomash. Kommersiell drift planeras till 2017 för det första blocket och ett år senare för det andra blocket. Anläggningsplatsen är en så kallad greenfield site, vilket innebär att ingen kärnkraftsanläggning finns på området i dagsläget. Konstruktionsstarten gör att nio reaktorer nu är under konstruktion i Europa. De övriga åtta är: Olkiluoto 3, Flamanville 3, Slovakiens Mochovce 3 och 4, Rysslands Rostov 3 och 4 samt Leningrad II 1 och 2. De flesta reaktorer i Europa byggs alltså i Ryssland, mer står att läsa om Ryska kärnkraftsplaner i nummer 13 av Kärnkraft i vår omvärld. Förberedelser för officiell byggstart vid Vogtle Southerns två planerade AP1000-reaktorer vid Vogtle, Georgia, erhöll en kombinerad konstruktions- och driftlicens av amerikanska NRC i början av februari i år. Det var första gången på 34 år som en ny reaktor licensierades i USA, den första reaktorsäkerhetsrelaterade betonggjutningen förväntas inom det närmaste halvåret. Amerikanska motsvarigheten till den svenska Strålsäkerhetsmyndigheten, Nuclear Regolatory Commission (NRC), utfärdade en kombinerad konstruktions- och driftlicens (COL) för Vogtle-projektet den 9 februari. Southern Nuclear Operating Company som ansvarar för bygget och driften av de framtida reaktorerna ökar nu arbetsinsatsen i projektet. En talesman för bolaget, Steve Higginbottom, meddelade den 14 februari att arbetet rampas upp. Betong relaterad till kärnkraftssäkerheten kan komma att gjutas om tre till fem månader, vilket markerar den officiella konstruktionsstarten. NRC:s beslut att utfärda ett konstruktionstillstånd för en ny kärnkraftsreaktor, var det första sedan 1978 och det första någonsin inom NRC:s nya licensieringsprocess där föreskrifterna i 10 CFR 52 ska uppfyllas. Av de fem medlemmarna i kommissionen röstade fyra för ett utfärdande av licensen. Kommissionens ordförande, Gregory Jazcko, röstade dock emot förslaget eftersom han ansåg att villkor måste ställas på att Southern anpassar anläggningarna till de nya säkerhetskrav som kommer till följd av Fukushima. Jag kan inte stödja licensens utfärdande som om Fukushima aldrig hänt. Övriga medlemmar i kommissionen hävdar att myndigheten har mandat att införa post-fukushimakrav på de nya anläggningarna vid Vogtle. En av medlemmarna, Kristine Svinicki, uttalade efter omröstningen att det finns ingen amnesi, varken individuell eller kollektiv beträffande händelserna den 11 mars 2011 och den efterföljande olyckan vid Fukushima. Southern Nuclear ansökte om licens för Vogtle 3 och Vogtle 4 år Planen är att Vogtle 3 ska tas i drift 2016 och Vogtle 4 året efter. Den totala budgeten ligger på 14 miljarder US dollar. Southern erbjöds statliga lånegarantier år Garantierna kommer att ställas ut i och med att bolaget nu erhållit den kombinerade konstruktions- och driftlicensen. Mer om de statliga lånegarantier som utfärdas till aktörerna bakom bygget finns att läsa i Kärnkraft i vår omvärld #8. ELFORSK KÄRNKRAFT I VÅR OMVÄRLD 3

4 Förberedelsearbetet inför betonggjutningen för Vogtle 3 pågår för fullt. Foto: Southern Co. WESTINGHOUSE LEVERERAR Två block av Westinghouse reaktortyp AP1000 ska konstrueras på 1100 MWe vardera. Arbetsstyrkan vid byggarbetsplatsen kommer att växa från dagens 2000 personer till 5000 personer mellan 2013 oh Inledande arbeten har redan genomförts på platsen i form av markarbete och konstruktion av modulmonteringsbyggnad. Man förbereder även för resning av en gigantisk tunglyftkran. Kranen kommer enligt Southern att bli världens största tunglyftkran och den kommer att användas för att lyfta sektioner av inneslutningen med en diameter på 40 m och moduler på upp till 1000 ton. Westinghouse ansvarige för verksamheten i USA och VD för hela företaget från den 1 april, Jim Ferland, meddelade att den planerade konstruktionslängden för Vogtle 3 är mellan 49 och 50 månader. Vi tror att vi i framtiden kan bygga dessa anläggningar på mindre än 40 månader. Genom att vara konsistenta, pålitliga och förutsägbara. Ferland har även påpekat vikten av att kontrollera beredskapen hos underleverantörerna. I förberedelsearbetet med AP1000 i USA fann sig Westinghouse prövade av underleverantörer som var nya inom kärnkraftsindustrin. Vi trodde att underleverantörer som levererat under flera år, eller tidigare levererat skulle vara redo, men så har det inte varit i de flesta fall. ÄVEN TILL KINA Fyra AP1000 byggs även av Westinghouse i Kina. De båda blocken i Sanmen är de två första AP1000 som byggs någonsin. Färdigställandet av Sanmen 1 har utsatts för flertalet utmaningar och orsaken sägs vara att reaktorn är den första av sitt slag. Westinghouse hävdar ändå att reaktorn, som officiellt började konstrueras 2009, ska tas i drift 2013 som planerat. De resterande två blocken under konstruktion i Kina, byggs vid Haiyang. NÄST PÅ TUR I USA South Carolina Electric & Gas (SCE&G), med affärspartner Santee Cooper, är näst på tur att erhålla kombinerad konstruktions- och driftlicens för ytterligare två AP1000-reaktorer vid Summerverket i South Carolina. Licensen förväntas inom de närmaste veckorna. Efter utfärdandet av COL för Vogtle och Summer förväntas det dröja två till tre år innan ytterligare licenser är aktuella. Effekterna av den NRC:s ordförande Gregory Jazcko var emot beslutet att utfärda en COL för Vogtle-projektet. Foto: Yoshikazu Tsuno/AFP ekonomiska recessionen i kombination med låga priser på naturgas gör att en del av de bolag som erhåller COL i framtiden ändå troligtvis kommer att avvakta med själva reaktorbyggandet. Leslie Kass från Nuclear Energy Institute meddelade i en intervju den 20 januari att trolig tidpunkt för driftstart av en ny reaktor, förutom reaktorerna vid Vogtle och Summer, är först på 2030-talet. Ytterligare 10 bolag (förutom Southern och SCE&G) har ansökt om licens hos NRC för sammanlagt 16 reaktorer. Av de 16 föreslagna reaktorerna är åtta AP1000- reaktorer, tre APWR (Mitsubishi), två EPR (Areva), två ABWR (Toshiba) och en ESBWR (GE Hitachi). ELFORSK KÄRNKRAFT I VÅR OMVÄRLD 4

5 EELV. Det gröna partiet med norskfranska Eva Joly i spetsen arbetar för en avveckling av kärnkraften. Sarkozy har däremot lovat fortsatt drift för reaktorerna vid Fessenheim om han vinner valet. Anställda vid Fessenheims kärnkraftverk demonstrerar den 19 mars, utanför socialistpartiets kampanjhögkvarter, mot Hollandes uttalande att anläggningen ska avvecklas under nästa mandatperiod om han vinner franska presidentvalet. Foto: Patrick Kovarik/AFP Presidentval och reaktorinnovation i Frankrike Valet av president i Europas största kärnkraftsland äger rum i vår. Nuvarande presidenten, Nicolas Sarkozy, är för en fortsatt kärnkraftssatsning medan socialistpartiets presidentkandidat, François Hollande, vill minska landets kärnkraftsberoende. Oavsett valets utgång bygger franska reaktorleverantören Areva vidare på sina fyra anläggningar under uppförande runt om i världen. Samtidigt som byggandet fortgår har bolaget även haft tid att starta nya samarbeten kring ytterligare reaktorkoncept. Åtminstone fyra olika förslag på nya reaktorer marknadsförs av Areva. Valet av president i det land i Europa som producerar mest kärnkraftsel (och den näst största kärnkraftsproducenten i världen efter USA) genomförs i vår. Den första omgången, som äger rum den 22 april, är öppen för samtliga kandidater som uppfyller villkoren. Om inte en av kandidaterna får mer än hälften av rösterna (vilket är sannolikt), äger en andra valomgång rum den 6 maj. I den andra omgången deltar endast de två kandidater med flest röster i den första rundan. Nuvarande presidenten och ledaren för det konservativa partiet (UMP), Nicolas Sarkozy, är välvilligt inställd till kärnkraften medan Sarkozys motståndare, François Hollande, har en mer negativ syn på densamma. Hollande, som är ledare för socialistpartiet har satt som mål hälften av landets elproduktion ska komma från kärnkraft år 2025, till skillnad från dagens andel på 75 %. Partiledarens energipolitiska rådgivare, François Brottes, hävdar att Hollande själv aldrig har pratat om en avveckling av kärnkraften eller nedstängningen av mer än ett verk. Brottes meddelade även vid en presskonferens den 14 februari att Hollande ämnar bevara en stark kärnkraftsindustri. Vid samma presskonferens uppgav socialistpartiet att utvecklingen av förnybara energikällor för elproduktion ska finansieras med vinster från kärnkraftsindustrin. De franska reaktorer som hotas av avveckling under nästa mandatperiod, om Hollande vinner valet, är de två blocken vid Fessenheim. Verket är landets äldsta och de två tryckvattenreaktorerna togs i drift 1977 respektive Hur noga Hollande kommer vara med att uppfylla avvecklingslöftet beror troligtvis på valresultatet för det gröna partiet, AREVAS BYGGEN Franska reaktorleverantören Areva bygger för tillfället fyra EPR-enheter, Olkiluoto 3 i Finland, Flamanville 3 i Frankrike och Taishan 1 och 2 i Kina. Blocken var vid årsskiftet klara till 89 %, 59 % och 69 %, enligt Areva. Reaktorn vid Olkiluoto är den första EPR:n som byggs någonsin. Detta har medfört förseningar på mer än fem år än så länge. På grund av förseningen och ökade kostnader för konstruktionen har Areva lämnat in ett krav till handelskammaren i Stockholms skiljeråd, där Areva kräver TVO på 1,9 miljarder euro. Finska TVO har lämnat in ett motkrav på 1,4 miljarder euro. Drifttagningen för Olkiluoto 3 närmar sig dock och är planerad till Areva har även lämnat in en offert till Fennovoima för bygge av den första reaktorn vid Pyhäjoki (mer om det finska nybygget finns att läsa i Kärnkraft i vår omvärld #13). Bolaget vill även bygga Olkiluoto 4 åt tillståndshavaren, TVO. Statligt ägda energibolaget EDF kommer senare i år besluta om byggen av fyra EPR:er i Storbritannien. Areva är även nära kontrakt på uppförandet av två EPR:er i Indien, med möjlighet till ytterligare fyra stycken och ser möjligheter i Brasilien och Sydafrika. AREVAS REAKTORKONCEPT MER ÄN BARA EPR Arevas mest kända reaktor, EPR, är av tryckvattentypen och levererar 1600 MWe. En del operatörer vill hellre bygga reaktorer som producerar mindre effekt. Det kan bero på att elnätet i det aktuella landet är mindre eller att de anser EPR vara för komplex och dyr att bygga. EDF, Areva och China Guangdong Nuclear Power Holding Co. (CGNPC) har därför kommit överens om att ta fram en mellanstor tryckvattenreaktor. Den nya reaktorn kommer att baseras på CGNPC:s CPR1000. Till skillnad från CPR1000, ska dock det nya konceptet vara ett tredje generationens kärnkraftverk med moderna ELFORSK KÄRNKRAFT I VÅR OMVÄRLD 5

6 säkerhetsfunktioner. Ett kärnkraftverk tillhörande den tredje generationen ska ha en längre livstid och en lägre härdskadefrekvens jämfört med dagens flotta. Nästa generations reaktor ska även vara utformade baserade på de lärdomar som dragits från TMI, Tjernobyl och terroristattackerna den 11 september. Numera får även lärdomar från Fukushima läggas till listan. Den nya reaktorn kommer alltså inte att baseras på Atmea1, den 1100 MWe reaktor som Areva utvecklat i samarbete med Mitsubishi. Atmea1 erhöll franska strålsäkerhetsmyndighetens (ASN) godkännande i februari i år. Utformningen bygger på konstruktionen hos EPR och APWR. Den producerade effekten på 1100 MW har Atmea1 gemensamt med AP1000. Jordanien hade kortlistat Atmea1- reaktorn för uppförandet av landets första kärnkraftverk. Enligt flera källor gör projektet dock inga framsteg, detta eftersom både finansiering och en villig operatör saknas. Dessutom har Areva utvecklat kokvattenreaktorn Kerena tillsammans med tyska energibolag och Bygget av Flamanville 3. Foto: Kenzo Tribouillard/AFP myndigheter. Härden laddas endast om vartannat år, den producerade effekten är på 1250 MWe och Kerena har, precis som EPR, en härdfångare. Utformningen bygger på den av Siemens konstruerade anläggningen vid Grundremmingen. Fennovoima väljer mellan tre reaktorkoncept för bygget vid Pyhäjoki: EPR (Areva), Kerena (Areva)och ABWR (Toshiba). Vi räknar sammanfattningsvis till fyra olika reaktorkoncept som marknadsförs av Areva. Vilken är din favorit? Forskning på framfart Intresset för fjärde generationens kärnkraftsystem har ökat i Sverige de senaste åren, vilket märks bland annat genom GENIUS-projektet. Chalmersprofessorn Christian Ekberg intervjuas och rapporterar senaste nytt både allmänt och specifikt med tanke på återanvändning av använt kärnbränsle. Christian Ekberg är sedan 2007 innehavare av Stenas professur i Industriell Materialåtervinning. Han leder bland annat separations- och transmutationsforskningen på Avdelningen för Kärnkemi vid Chalmers. Redaktionen har träffat Christian Ekberg och intervjuat honom om hans verksamhet. Som vi rapporterade i Kärnkraft i vår omvärld #7 utnyttjar dagens lättvattenreaktorer endast en bråkdel av uranbränslet, medan merparten finns kvar i det använda bränslet. Det långsiktiga målet för kärnkraftsforskning har bland annat varit att konstruera bridreaktorer där mer klyvbart material produceras än vad som konsumeras. Processen består av att ickeklyvbara atomkärnor omvandlas till klyvbara genom neutroninfångning. Detta kan åstadkommas i så kallade snabba kärnkraftsreaktorer, observera att det är neutronerna som är snabba och inget annat. FJÄRDE GENERATIONENS KÄRN- KRAFTSSYSTEM Separation av använt kärnbränsle, vilket innebär att de långlivade och transmuterbara isotoperna skiljs från resten av kärnbränslet, är en av de avgörande processerna för fjärde generationens kärnkraftssystem. I dessa system används uttjänt kärnbränsle från dagens lättvattenreaktorer. Det uttjänta bränslet separeras, varpå nytt bränsle tillverkas och sätts in i en snabb kärnkraftsreaktor. När bränsle inte längre ger ifrån sig tillräckligt mycket effekt tas det ut varpå det åter separeras och nytt bränsle tillverkas. Det nygamla bränslet sätts sedan åter in i den snabba kärnkraftreaktorn och processen upprepas. I fjärde generationens kärnkraftssystem ingår alltså snabba kärnkraftsreaktorer, anläggningar som återvinner det använda kärnbränslet och anläggningar som tillverkar nytt kärnbränsle. Syftet med dessa system är att utnyttja en större del av bränslets kapacitet än vad som görs i dagens lättvattenreaktorer och framförallt, poängterar Ekberg, använda den uranfraktion som blev över vid anrikningsanläggningen. Ekberg räknar ELFORSK KÄRNKRAFT I VÅR OMVÄRLD 6

7 Christian Ekberg i laboratoriet. Foto: Jan-Olof Yxell med att den nya tekniken kan nå ett kommersiellt genombrott om 20 år. SEPARATION AV ANVÄNT KÄRNBRÄNSLE Christian Ekberg berättar att principen för separation av använt kärnbränsle är enkel men själva genomförandet mer komplext. Redan 1947 lyckades man separera plutonium och uran från använt kärnbränsle. Processen kallas PUREX vilket är en akronym för Plutonium Uranium Redox EXtraction. Processen baseras på vätske-vätskeextraktion med jonutbyte. Ur PUREX processen har sedan en uppsjö andra följdprocesser utvecklats. Den mest framgångsrika i Europa är den så kallade DIAMEX / SANEX-kombinationen. I den första delen (DIAMEX) separeras de kvarvarande aktiniderna och lantaniderna från PUREX-avfallet. Sedan separeras aktiniderna (de efter aktinium följande 14 grundämnena med atomnummer som börjar med torium och slutar med lawrencium) från lantaniderna (de efter lantan följande 14 grundämnen med atomnummer som börjar på cerium och slutar på lutetium) i SANEX-processen. De senare vill man eliminera eftersom dessa har ett stort neutroninfångningstvärsnitt vilket försämrar bränslets kapacitet. Båda dessa processer har testats med riktigt kärnavfall och visat sig fungera. PUREX-processen används i dag bland annat vid La Hauge för att De punkter som Generation IV International Forum (GIF) sagt ska gälla för att ett koncept ska tillhöra fjärde generationens kärnkraftverk är: Uthållighet; ett fjärde generationens kärnkraftverk ska minimera kärnavfallet. Ekonomi; ett fjärde generationens kärnkraftverk ska ha kostnadsfördelar jämfört med andra energikällor. Säkerhet och pålitlighet; ett fjärde generationens kärnkraftverk ska ha en mycket låg risk för härdskada och eliminera behovet av krishantering utanför anläggningen. Icke-spridning och fysiskt skydd; ett fjärde generationens kärnkraftverk ska vara väldigt oattraktivt för stöld av material till kärnvapen och ska även ha ett ökat fysiskt skydd mot terrorism. framställa så kallade MOX-bränslen som bland annat används i Frankrike. ICKE-SPRIDNINGSPERSPEKTIV Separation av använt kärnbränsle gör det lättare att komma åt klyvbart material, vilket gör att separation blir en komplex fråga ur ett icke-spridningsperspektiv. Christian Ekberg menar, att detta är en risk som vi måste fundera på om vi är villiga att ta. Han poängterar dock att ingen atombomb hittills har gjorts av stulet plutonium. Det är heller inget land som byggt sina första vapen av reaktorplutonium. Ur ett safeguardsperspektiv är det viktigt att det som separeras inte är alltför rent. Emma Aneheim, doktorand i Christian Ekbergs grupp, forskar på en process som kallas GANEX. I den utvinns alla aktiniderna tillsammans vilket gör att inget rent plutonium framställs och på så sätt blir den processen mer spridningsresistent. Enligt Ekberg är processen både kemiskt och fysiskt fullt möjlig att utföra i en industriell skala. På frågan om metoden är ekonomiskt lönsam, svarar Ekberg, att så är inte fallet med da- ELFORSK KÄRNKRAFT I VÅR OMVÄRLD 7

8 gens uranpriser, men för ett uthålligt användande av kärnkraft är metoden absolut nödvändig, enligt Ekberg. Vad gäller utsläppen från separationsverksamhet så finns de i dag men kan reduceras till noll. Det är en ekonomisk fråga, inte en teknisk för tekniken finns. GENIUS-PROJEKTET Det så kallade tankeförbudet innebar att det var olagligt att förbereda uppförande av en kärnteknisk anläggning i Sverige. I dag är detta förbud upphävt vilket innebär att forskning får bedrivas inom området. Det är här som GENIUS-projektet kommer in i bilden. GENIUS är ett forskningssamarbete mellan KTH, Chalmers och Uppsala universitet. Syftet är att utveckla nödvändig teknologi för säkra och ekonomiskt lönsamma fjärde generationens kärnkraftssystem, framförallt blykylda snabba kärnkraftreaktorer. Fjärde generationens kärnkraftssystem innebär att snabba neutroner används för att klyva uran, plutonium, americium och curium. På så sätt reduceras långlivade radioaktiva isotoper med en faktor 100 vilket minskar lagringstiden av kärnkraftsavfallet från år till ett par tusen år. Idealt skulle det kunna bli bara cirka 600 år men det blir nog svårt att nå hela vägen dit, menar Christian Ekberg. GENIUS-projektet som koordineras av professor Janne Wallenius har tre huvudsakliga fokusområden: Bränsleutveckling, Materialforskning samt Säkerhet och trygghet. Christian Ekberg är koordinator för bränsleutvecklingen där separationsprocessen är en viktig del. ELECTRA FCC Inom GENIUS-projektet inryms Electra FCC (Fuel Cycle Centre) vilket är en småskalig demonstrationsanläggning för fjärde generationens kärnkraftsystem. Den består av en blykyld snabb kärnkraftreaktor på 0,5 MW samt separations- och bränsletillverkningspilotanläggningar. Electra FCCs bränsle är en zirkoniumplutoniumnitrid. Christian Ekberg förklarar, att en av anledningarna till att nitrider används istället för oxider (som i dag dominerar bland det kärnbränsle som kommer från återvunnet kärnbränsle) är att skillnaden mellan bränslets driftoch smältpunkt är mycket större för nitrider än oxider. Detta gör nitridbränslet ännu mer säkert än oxidbränslet. Vidare berättar Ekberg att vissa radioaktiva fissionsgaser, till exempel jod, kan fångas upp i blyet genom kemiska reaktioner. Ett svårt haveri skulle innebära att bränslet blandas med blyet på grund av liknande densitet och på så vis minska risken för radioaktiva utsläpp. Planen är att Electra FCC kommer att vara färdigbyggd ASGARD Christian Ekberg är också koordinator för projektet ASGARD vilket är ett fyraårigt EU-projekt om nya typer av kärnbränsle. Projektet har en budget på 100 miljoner kronor. Det startade i januari 2012 och innefattar 16 organisationer i tio länder i Europa. Förutom Chalmers deltar KTH och Westinghouse från Sverige. Målet är att ta ett samlat grepp om tillverkning och återvinning av kärnbränsle för fjärde generationens kärnkraftsystem. Redaktion Karin Andgren Vattenfall Research & Development AB Stockholm karin.andgren@vattenfall.com Elisabeth Tengborn Vattenfall Research & Development AB Stockholm elisabeth.tengborn@vattenfall.com KONTAKT: Lars Wrangensten Elforsk AB Programområde Kärnkraft Stockholm lars.wrangensten@elforsk.se LAYOUT: Mio Nylén, formiograf mio@formiograf.se Är du sugen på att komponera din egna kärnmusik? Drömmer du om ett skivkontrakt? Gå in på: och skapa din egen låt. Om du vinner tävlingen blir du remixad av erkända DJ:s och låten släpps på Spotify och itunes samt trycks på vinyl! ELFORSK KÄRNKRAFT I VÅR OMVÄRLD 8