Nyhet | 2012-10-05 | 15:20

Fjärde generationens kärnkraft

– Om alla bitar faller på plats kan världens första blykylda reaktor vara i drift här i Sverige år 2023, sa Janne Wallenius, professor i reaktorfysik vid KTH, vid en föreläsning för Ringhals specialister.

Lennart Eckegren och Janne Wallenius

Lennart Eckegren RTF, ansvarig för forskning och utveckling samt sammanhållande för Ringhals specialister, hade bjudit in professor Janne Wallenius till Ringhals för att tala om framtidens reaktortyper och sitt eget forskningsprojekt.

Forskningsprojektet heter Electra European (Lead Cooled Training ReActor) och omfattar en kombinerad test- och utbildningsreaktor för fjärde generationens kärnkraft vid Oskarshamns kärnkraftverk. Den planerade reaktorn är en snabb bridreaktor med en effekt på 0,5 MW, inte större än 30x30 centimeter. Tekniken bygger på passiv kylning med naturlig cirkulation av flytande bly, där designen är inspirerad av ryska rymdreaktorer. Bränslet består av uranfritt nitridbränsle (plutonium-zirkonium-nitrid) i ett slutet bränslekretslopp.

– Målet med Electra är att prova ut tekniken för blykylning och forska vidare om reaktordynamik och bränslecykler, säger Janne Wallenius. Projektet ger också träning för operatörer inom andra europeiska forskningsprojekt och utbildningsmöjligheter för våra kärnteknikstudenter.

Reaktorn bygger på ett koncept som tagits fram av svenska kärnkraftsforskare från KTH, Chalmers och Uppsala universitet, hittills finansierat av Vetenskapsrådet när det gäller studier av material, bränsle och säkerhet i blykylda reaktorer.

För att förverkliga Electra krävs emellertid betydande kapital, totalt cirka 1,2 miljarder kronor för själva reaktorn och de anläggningar som behövs för tillverkning och återvinning av bränsle.

– Vi har ansökt om anslag i årets forskningsproposition från utbildningsdepartementet, säger Janne Wallenius. Dessutom finns det möjlighet att få del av det mervärdesavtal SKB ingått med Oskarshamns kommun, och OKG är positivt till att reaktorn byggs på deras kraftverksområde.

Avfall blir bränsle
Genom fjärde generationens reaktorer hoppas forskarna kunna utnyttja kvarvarande energi i det uranbränsle som dagens lättvattenreaktorer lämnar som avfall och samtidigt ta om hand plutonium. Kärnkraften skulle då kunna användas i samma omfattning som idag i 5000 år utan att något nytt uran skulle behöva brytas.

– En sådan reaktor är en avfallshanteringsmaskin, säger Janne Wallenius. Det skulle minska mängden högaktivt, långlivat avfall till en hundradel och också förkorta förvaringstiden för resterande avfall från 100 000 till 1000 år.

– I Sverige skulle det räcka med en enda fullskalig reaktor av generation fyra för att hantera allt kärnavfall. Och eftersom kapslarna, med den begränsade mängd avfall som till slut återstår, kan packas tätare i djupförvaret ökar kapaciteten i förvaret uppemot sex gånger.

Fortsatt forskning krävs
Men det finns även nackdelar och problem som forskningen ännu inte hittat alla lösningar på. För att kunna använda svårkluvet kärnbränsle duger inte vatten som kylmedium, det krävs ämnen som natrium, helium eller bly. Och för att klara höga temperaturer, korrosiva miljöer och nötning krävs nya konstruktionsmaterial som tål den tuffa miljön. Dagens stålmaterial i pumpar och komponenter är inte tillräckligt hållbara vid de höga temperaturer som är aktuella för blykylda reaktorer. Därför är Electra-reaktorn utformad för att drivas med naturlig cirkulation, utan eldrivna pumpar, vilket emellertid inte bedöms vara en fungerande lösning för en reaktor i större skala.

– Vi samarbetar med Sandvik som håller på att utveckla korrosionståligt stål för blyreaktorer. I Sverige finns mycket kunnande inom kärnenergiområdet som vi vill nyttja i Electra-projektet, exempelvis Westinghouse i Västerås som har stor kunskap om bränslekedjan och SKB som är ett av världens ledande företag inom förvar av kärnbränsle. Vid svenska universitet bedrivs dessutom forskning inom exempelvis plutoniumbränslen, naturlig cirkulation och blykorrosion.

Natrium eller bly?
I Frankrike är världens första forskningsreaktor av generation fyra på god väg att få klartecken, ASTRID, med planerad byggstart 2017. Det är en natriumkyld reaktor på 600 MWe som drivs med MOX-bränsle.

– Natriumkylning är en industriellt mogen teknik och det har forskats betydligt mer om natriumkylda reaktorer än blykylda. En nackdel är att natrium är explosivt om det kommer i kontakt med vatten. Jag ser många fördelar med blykylda reaktorer – de kan bli både säkrare och billigare än andra jämförbara reaktortyper, säger Janne Wallenius.

– Electra kan ge oss viktiga pusselbitar för att lösa framtidens energiförsörjning, säger han. Om vi inte skulle få klartecken för finansieringen av Electra är vår plan B att istället ta fram en eluppvärmd modell av reaktorn för att forska vidare om blykylning. Vi deltar också i övriga europeiska forskningsprojekt som är på gång.

Läs mer
Så arbetar vi med säkerhetsfrågor
Så tar vi hand om det radioaktiva avfallet