Grönarealisten

Kärnkraft, miljö och annat smått och gott ur en reaktorfysikers synvinkel.

Det kanske framstår ibland som att jag är helt okritisk mot kärnkraftsindustrin och tycker att all kärnkraft är bra kärnkraft. Det kanske krävs att jag börjar blogga lite om vad jag anser bristerna vara med dagens teknik och hur industrin sköter saker och ting idag. Men jag diskuterar oftast kärnkraft i relation med andra energikällor och inte en kärnteknik vs en annan. Dags att göra det istället! För det finns jäkligt mycket med dagens kärnkraftsindustri som jag tycker illa om.

Det jag är mest missnöjd med är att industrin ännu satsar stora summor på lättvattenreaktorer. Lättvatten*reaktorer som idag utgör i princip alla komersiella reaktorer är i mina ögon en korkad, resursslösande och gammal teknik som borde förpassas till skrothögen. Idag finns det mycket bättre alternativ. Men lättvattenreaktorernas fördel för industrin är att de förstår sig på den och hela industrin har byggts upp med den tekniken och att vända på den skutan är dyrt till en början. Andra tekniker skulle kräva stora initiala investeringar och det är möjligt att det skulle innebära några öre per kWh dyrare elproduktionskostnader.

Så vad är nackdelarna med lättvattenreaktorer?

De är ENORMT dåliga på att ta tillvara på energin i kärnbränslet. Lättvattenreaktorer drivs på anrikat uran, det krävs ungefär 8 kilo naturligt uran för att producera ett kilo anrikat uran. Ur det kilot anrikat uran får man sen ut ungefär en miljon kilowattimmar**. Det blir alltså runt 100 000 kWh per kilo naturligt uran som går åt.

Det totala energiinehållet i ett kilo naturligt uran är*** ungefär 20 miljoner kWh. Man får alltså ut hela 0.5% av energin i naturligt uran när man använder det i lättvattenreaktorer. Jippie! I en tungvattenreaktor som drivs med naturligt uran får man ut runt 360 000 kWh/kg vilket åtminstone är nästan fyra ggr bättre än en lättvattenreaktor. Men ändå rätt så jävla kasst!

Om man däremot använder reaktorer med snabbt neutronspektrum och man upparbetar och återanvänder bränslet så kan man få ut upp till 100ggr mer energi än från en lättvattenreaktor. Att få ut 20 miljoner kWh per kilo naturlig uran är nog omöjligt för det sker alltid förluster på ett eller annat sätt, men med slutna bränslecykler och snabba reaktorer börjar man iallafall hamna i den storleksordningen och inte längre lira på enstaka procent. Lika hög bränsleutnyttjande får man om man använder toriumbränsle i molten salt reaktorer(man måste bara älska de reaktorerna).

Varför använder man då lättvattenreaktorer och skiter i upparbetning, det är främst för att priset på naturligt uran länge har varit löjligt lågt. Det har legat så lågt som 10-20 dollar per kg. Uranet kostade alltså bara runt 0.2-0.3 öre per producerad kWh el, i en sån situation är det inte ekonomiskt vettigt att sluta bränslecykeln och investera i snabba reaktorer. Det var helt enkelt ekonomiskt att vara slösaktig! Men det är definitivt inte miljövänligt eller bra ur avfallssynpunkt. Lättvattenreaktorer producerar 100 gånger så mycket avfall per producerad kWh som en snabb reaktor och det krävs givetvis att 100 gånger så mycket uran bryts. BULLSHIT! Kärnkraftspionjärerna förstod redan på 50 talet att snabba reaktorer och upparbetning var vägen att gå, men ekonomerna vann i den kampen.

Det är det jag stör mig mest på, alla stora reaktortillverkar, AREVA, Westinghouse-Toshiba, GE-Hitachi ect satsar alla fullt på sina lättvattenreaktorer. AREVA med EPR, Westinghouse med AP1000 och GE med ABWR. Toshiba satsar iallafall litegrann på snabba reaktorer, de tog nyligen i drift en anläggning för att undersöka natriumkylning. AREVA har nog en del planer eftersom Frankrike har en långsiktig syn på kärnteknik. Men när det gäller faktiska dollar satsade så har lättvattentekniken fått enormt mycket större summor pengar. Jag antar att hela min invändning är att några få öre per kWh kan reducera miljöpåverkan enormt men ändå vinner de där örena. Men men sån är den fria marknaden så länge man inte internaliserar externa kostnader, min förhoppning är att uranpriserna fortsätter ligga på höga nivåer från och med nu så det stimulerar ekonomiska intresset för slutna bränslecykler.

Den andra nackdelen med lättvattenreaktorer är att de kan få härdsmälta, spring dock inte iväg och bygg en skyddsbunker nu direkt! TMI olyckan i Harrisburg demonstrerade ypperligt att en härdsmälta inte har någon skadlig inverkan på varken miljö eller hälsa. Det är enbart en ekonomisk katastrof för de som äger reaktorn. Men som TMI även demonstrerade så är en härdsmälta en enorm PR katastrof för kärnkraftsindustrin. Jag vet inte om det handlade om dålig PR hantering, men TMI förstörde en hel del oppinionsmässigt trots att inget egentligen hände.

En fördel med många andra reaktortyper är att de inte kan få en härdsmälta, det är fullt möjligt att designa bränslen och material så att de kan hantera de temperaturer som uppkommer ifall kylningen, som vid TMI, slås av eller ut. Man har demonstrerat detta i testanläggningar för flera olika sorters reaktorer. I en snabb reaktor (IFR) i USA så drog man avsiktligt ut alla kontrollstavar och slog av all kylning, reaktorn slog bara av sig själv och inget hände. I tyskland utförde man ett likadant test i en annan reaktortyp, pebble bed reaktor. Där är smältpunkten för bränslet så pass hög att temperaturen i reaktorn, även när man slår av all kylning, aldrig kommer i närheten. Det är fysiskt omöjligt för temperaturen att bli så hög. I sådana reaktorer så är alltså både kriticitetsolycka, dvs skenande kärnreaktion som i Tjernobyl, omöjlig och även vanlig härdsmälta på grund av värmeproduktion från fissionsprodukter. Kriticitetsolyckor är givetvis omöjliga även i lättvattenreaktorer borde jag också påpeka. Reaktorer som kan få kriticitetsolyckor är överhuvudtaget olagliga att bygga i västvärlden och det har de varit sen långt före Tjernobyl.

Nåja det sammanfattar väll lite kritik jag har mot industrin, det finns fler saker jag inte gillar och jag kommer nog skriva mer blogginlägg om det senare.


*lättvatten är vanligt hederligt vatten, till skillnad från tungvattenreaktorer. Det är lite löjligt att skriva lättvatten och inte bara vatten. Men det har blivit standard att skriva lättvatten.

* Man anger bränsleanvändninge i "burnup" som anges i megawattdagar per kilo eller ton uran. En megawattdag är naturligtvis 24 megawattimmar vilket är 24 000 kilowattimmar. Vanlig burnup i lättvattenreaktorer är mellan 33-50 MWd/kg

*** Ett kilo uran är 4,2 mol uranatomer. Fission av en uranatom ger ungefär 200MeV vilket är 3,204*10^-11 joule. Fission av 4,2 mol ger alltså 3,204*10^-11 X 4,2 X 6.022*10^23= 8,1*10^13 joule. Det är lika med 22.51 miljoner kilowatttimmar.

Hur stor andel av all elproduktion tycker det kärnkraft borde stå för?

Heiti, japp. Nu är det din tur att kritisera vad du anser vara felen med förnyelsebar energi ;)

Jonas, jag ser ingen direkt begränsning. Ju mer ju bättre i princip beroende på landets förutsättningar. Jag tycker den nuvarnade svenska mixen med ungefär 50% kärnkraft och resten vattenkraft är helt ok. För länder som inte har så mycket vattenkraft vore mer kärnkraft än så positivt, 70/30 kanske mellan kärn och vindkraft.

Den stora begränsningen är hur fort man kan smälla upp nya reaktorer och hur länge fossila bränslen kommer fortsätta subventioneras då de ej behöver betala sina externa kostnader, dvs kostnade som uppstår vid hälsoproblem och liknande på grund av de kopiösa mängderna föroreningar som sprids.

Ett hundratal internationella och svenska företag letar uran i Sverige för närvarande.
Några har genomfört de första egna provborrningarna på sina licensområden som komplement till SGU s borrningar på 1970-talet.
Ett kanadensiskt företag, Continental Precious Minerals Inc, släppte exempelvis en preliminär analys den 28 feb 2008 efter borrningar i Oviken, Jämtland.
Det teoretiska värdet av fyndigheten ligger på 6 - 7 miljarder kr. Huvuddelen ligger koncentrerat på ett 34 hektar stort område.
Aktien steg direkt 30 %.

http://www.cpminerals.com/pdf/2008-02-28_Second_Update_To_Resource_Estimate_On_MMS_Viken_Licence.pdf

Uranhalterna är inte särskilt höga. Men fyndigheterna ligger ytligt så, att öppna dagbrott är möjliga.
Dessutom finns rätt stora halter av intilliggande legeringsmetaller, som i dag importeras.
Just i det här exemplet är molybden den metall som har det enskilt högsta ekonomiska värdet.

Även från Tåsjö i norra Jämtland kommer hoppfulla rapporter om uran.
Från Norrbotten och Hudiksvall informeras om fyndigheter av torium.

Läsvärt.

Jag håller med dig om att lättvattenreaktorer är vansinne. Kraftbolagen borde, istället för att förbjudas, åläggas att bygga upparbetningsanläggningar och nya reaktorer. Då kan vi bli av med det mesta och inte gräva ner gigantiska mängder skit i berggrunden.

Frågan är bara om det är ekonomiskt vettigt att investera i något som inte kommer att kunna kommersialiseras inom de närmsta 25 åren (tänker då på IV gen reaktorer). Jag tror helt enkelt inte att kärnkraft kommer vara lönsamt då, och likaså med fossila bränslen.

Surfa runt lite på nätet och läs lite om den nya solcells-teknologi som håller på att industrialiseras. Vilka råmaterial och tillverkningsprocesser som krävs. Då inser du snabbt att fotovoltaiska celler för kraftproduktion inom ett par årtionden kommer att bli det klart billigaste alternativet. Lagringen av energin kommer inte heller vara ett problem. Forskare har tagit fram kondensatorer med exceptionell energitäthet, flera kWh/kg. Detta tack vare att det på senare år kommit mycket ny materialteknik.

Solinfallet i Sverige är på drygt 1000 kWh/m2*år i optimal vinkel mot söder. Med en solcell på 25% effektivitet kan ett villa-hushåll, som förbrukar 15000 kWh/år, täcka sitt energibehov med 60 m2 solceller på taket. Stoppa dit några till så räcker det till bilen också. Och det kommer att bli billigt.

Fossila bränslen kommer snart att förpassas till historien och tyvärr kommer nog kärnkraften också att göra det. Men fram tills dess ska vi naturligtvis bygga så många och så moderna reaktorer som möjligt. Jag har alltid varit, och är fortfarande, en sann kärnkraftsvän.

Fram tills nyligen tyckte jag att sol, vind och ved var ett jävla flum-flum. Det tycker jag fortfarande om vindkraft och för att inte nämna många biobränslen. Vet inte vad som är värst, spannmåls-etanol, bio-diesel odlad på mark från avverkad regnskog eller att elda upp våra träd istället för att förädla dem.

Men faktum är; solen har en potential som piskar både fossila bränslen, vind, bio-massa... och kärnkraft. Jag vet att jag är teknik-optimist, ibland kanske lite väl optimistisk. Så vi får väl bygga kärnkraftverk så länge. Men jag skulle inte satsa mina sparpengar på gen IV reaktor- eller fusionsforskning... :-)

Jag är nog mer pessimistisk när det gäller solkraft. Jag ser inte hur man ska kunna vettigt utnyttja en så utspäd energikälla. Det kommer alltid vara en mardröm att belägga flera kvadratkilometer med solceller och sen serva dom, dra elnät överallt osv.

Om man tex ska byta ut energin från fossila bränslen med solpaneler så krävs det över 30 miljarder paneler som är 10 kvadrameter stora och de ska alla vara belägna vid ekvatorn. Då gäller det att cellerna helt och hållet är konstruerade av kisel eller annat material som finns tillgänligt överallt. För det finns inte nog med de vanliga halvledarmaterialen som germanium, gallium, tellurium ect för att kunna fixa det.

Sen kommer backup kraft in i bilden på grund av intermitensen, ska dock bli intressant att se hur kondensatorer och batterier utvecklas. Bra energilagring hade även gjort kärnkraft billigare, eftersom kärnkraft har lägst driftskostnader är de bäst om man kan köra dom kontinuerligt på full effekt, har man då bra energilagring behöver man inte byr sig om load following när behovet går upp och ner.

Av de förnyelsebara energikällorna tror jag personligen mest på vågkraft eftersom den producerar energi mer kontinuerligt, energitätheten är minst 100ggr så hög som solkraft och det handlar om väldigt enkla mekaniska system som kan fabrikstillverkas i stor skala. Solkraft tror jag dock har stor potential för individuellt användande, som att ha på taken som du skriver.

När det gäller gen 4 så finns det speciellt en reaktor som har potential att bli löjligt billig, molten salt reaktorn. Inen tryckbehållare krävs, bränslekonsumtionen är en hundradel av dagens, man kan potentiellt bygga dom extremt enkelt, man kan använda billiga gasturbiner istället för dyra ångturbiner för elproduktionen och förmodligen slipper man bry sig om inneslutningsbyggnad eftersom det inte finns något egentligt sätt som saltsmältan kan spridas ur härden. Allt till dom kan i princip fabriksbyggas på löpande band, problemet med dagens reaktorer är att de måste specialbyggas på plats.

Om en lagomt stor reaktor(runt 100 MWe) som helt och hållet kan fabriksbyggas slår igenom så hade det kunnat bli så billigt att inget annat kan mäta sig med det.
Är det dessutom en högtemperaturreaktor så kan den användas mångsidigt, för avsaltning av vatten(viktigt med tanken på hur stort problem tillgång på färsvatten kommer bli snart), processvärme till industrier, motor till lastfartyg.

Jag hoppas jag har fel om solkraft, det är suveränt om den blir billig så andra energikällor måste pressas till gränsen för överleva. Konkurrens är bästa teknikutvecklaren som existerar :) Kärnkraft har haft det slappt hittils för den är redan billigare än kolkraft och kolkraft är enda konkurrenten.

Gen 4 hade kunnat komersialliseras rätt fort om pengarna kommer fram för att bygga några testanläggningar. De av gen 4 som kommer slå igenom snabbast är pebbel bed/high temperature reaktorerna. Det förvånar mig inte om kina och sydafrika inom 10 år böjar smälla upp dom på löpande band.