Grönarealisten

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

Det finns några anledningar till att jag är en trogen kärnkraftsförespråkare. Jag ska lista up dom här och min utmaning till kärnkraftsmotståndare är att bevisa att jag har fel på en eller flera av de punkterna.

1. Kärnkraft påverkar varken miljö eller klimat.

Det största klimathotet vi står inför idag är koldioxidutsläpp. Alla billiga och effektiva metoder vi har idag för att producera el, förutom vatten och kärnkraft, förlitar sig på förbränning av fossila bränslen. Det innebär naturligtvis enorma utsläpp av koldioxid.
Men kärnkraft är så gott som koldioxid neutralt. Det enda stället koldioxid kommer in i bilden när det gäller kärnkraft är brytning av uran och sen transport av kärnbränsle och kärnavfall. Men just eftersom det kan utvinnas så fruktansvärt mycket energi ur uran så behöver vi varken bryta eller transportera några stora mängder för att driva kärnkraften. Enligt ExternE rapporten så släpper kärnkrafts bränslecykeln bara ut obetydligt mer koldioxid än tex vind eller vattenkraft.

Det finns ju en oro för att radioaktiva ämnen ska ta sig ut i naturen från kärnkraftverk. Men om man ser på de siffror SSI ger så bidrar svensk kärnteknik industri med en obetydlig mängd radioaktiva ämnen till miljön. Ta tex kol14. Den mängd kol14 som svensk kärnteknik släpper ut årligen är inte ens en halv miljondel av den mängd som existerar naturligt i atmosfären.

Slutförvaring av använt kärnbränsle innebär visserligen komplikationer. Men eftersom dagens avfall är utmärkt bränsle i nästan generations reaktorer så är det ett problem med en lösning inom 20-30 år. Vi behöver alltså egentligen inte bygga några dyra slutförvar.

2. Kärnkraft är billig.

Det finns inget annat miljövänligt alternativ som är så billigt som kärnkraft. Det skulle kanske vara vattenkraft isåfall. Under 2005 kostade det 18.8öre att producera en kWh el. Hur billigt det är demonstreras genom att jämnföra det med vindkraft som subventioneras av staten med runt 30öre/kWh för att kunna konkurera med andra energislag. Dvs enbart subventionerna till vindkraft är dubbelt så dyra som den rena produktionskostnaden för kärnkraft. Dessutom står endast uran för runt 10% av kostnaderna för elproduktionen. Resten är anläggningskostnader osv. Det innebär att kärnkraft är väldigt okänsligt för fluktuationer i uranpriser. Uranpriserna skulle till och med kunna femdubblas utan att kärnkraftsel tappar sin ekonomiska konkurrenskraft.

3. Kärnkraft är långsiktigt hållbar

En vanlig invänding mot kärnkraft brukar vara att uran är ändligt och därmed är kärnkraft bara en tillfällig lösning. Visst är uran rent teoretiskt sett ändligt. Men det är ju som jag nämnde tidigare så att innehåller enorma mängder energi. Med tagens kärnkraft tar vi bara tillvara på 1/60 av energin i uran. Resten finns kvar i avfallet. När vi börjar bygga nästa generations reaktorer kommer vi därmed kunna få ut 60ggr så mycket energi ur varje kilo uran och även använda dagens avfall. Det innebär att om vi byter ut våra reaktorer med generation 4 reaktorer så kan vi driva dom ENBART på dagens avfall i över 2000 år. Utan att behöva bryta ett enda gram nytt uran. Om vi sen vill titta ännu långsiktigare så kan man utvinna uran ur havsvatten. http://npc.sarov.ru/english/digest/132004/appendix8.html Det kommer kosta mer än det kostar att bryta uran idag. Men just eftersom kärnkraft är så okänsligt för uranpriser så innebär det inget större problem. I havsvatten finns nog med uran för att driva kärnkraft i miljoner år.

Så oavsett hur pessimistisk man är så inser man att vi har uran nog för tusentals år frammåt. Fusionskraft är ju även det kärnkraft och allt pekar på att vi kommer kunna producera el från fusionskraftverk inom 50 år. Då kommer vi ha energi för miljarder år i havsvattnet.

4. Kärnkraft är lämpligt för väteproduktion

Det enda långsiktiga alternativet till fossila bränslen i transport sektorn som existerar idag är väte. Etanol och andra biobränslen kommer enbart vara en parentes i kampen för att bli av med oljeberoende. Detta eftersom det krävs allt för mycket odlingsbar mark för att producera etanol. Väte producerar man antingen med electricitet eller höga temperaturer. Flera av generation 4 reaktorerna är designade för att producera väte samtidigt som de producerar el. Då slår man alltså två flugor i en smäll.

Jag hade förmodligen kunnat fortsätta, men det räcker med dessa 4 punkter för de är de fyra som är väsentliga för att säkra framtidens elproduktion och även vår levnadsstandard. Vindkraft, solkraft, geotermisk energi, vågkraft kommer alla spela stora roller i framtiden. Men vattenkraft och kärnkraft kommer nog fortsätta dominera svensk energiproduktion väldigt långt in i framtiden och förhoppningsvis kommer kärnkraft få en allt mer framträdande roll i Indien, Kina och andra snabbt växande nationer.

Tack för kommentaren :)

Jag vet inte mycket om växthuseffekt. Klimatologi är inte direkt mitt område. Men jag kan inte se hur värmespill från elproduktion kan bidra till den. Den mängd värme som elproduktion producerar är totalt försumbar jämnfört med värmen vi får från solen.

För ett tag sen skrev jag ett svar som hanterade just frågan om hur stor värmeproduktionen från kärnkraft är jämnfört med totala energin vi får från solen. Klistar in det här under. Det är endast en grov storleksordnings jämnförelse. Men man inser fort att värmen från mänsklig elproduktion är försumbar.

*************************
Man omvandlar ungefär 1/3 av värmeenergin till electricitet. Så en reaktor med en elektrisk effekt på 1GW avger 2GW värme till omgivningen.

Som jämnförelse, den mängd solstrålning som når marken vid ekvatorn är ungefär 1.4kW per kvadratmeter.

Om vi antar att hälften av denna soltrålning går åt till att värme upp marken och luften så motsvarar en reaktors värmeproduktion den värmemängd som
2.8 kvadratkilometer mark i ekvatorn tar emot från solen. Det är endast 5*10^-7 % av total jordytan. Värmeproduktionen från reaktorer måste
alltså vara totalt försummbar för klimat. Det krävs flera hundra tusen reaktorer för att värmeproduktionen från dem ska uppgå till ens en promille av solvärmen.

Man kan också tänka sig hur mycket energi som krävs för att höja havsvatten temperaturen med 1 grad, det är trots allt till havsvattnet
värmen från kärnkraft dumpas.

Det finns runt 10^21 liter vatten i haven. För att höja temperaturen hos 1 liter vatten med en grad krävs runt 4000 joule. Det krävs alltså en energimängd på 4*10^24 joule för att höja alla
havens temperaturen med 1 grad. Det motsvarar värmemängden som en reaktor producerar på 60 miljoner år!!
***************************************

Enda jag har att tillägga är att det är meningslöst att oroa sig för värmeproduktionen från elproduktion. Första prioriteten är att få bort fossila bränslen. Detta kan vi inte realistiskt åstakomma utan kärnkraft.

Du kan se det såhär också. Om vi tänker oss extremt och orealistiskt scenario och byter ut all energiproduktion från fossila bränslen till kärnkraft så kommer koldioxidnivåerna drastiskt minska utan att värmeproduktionen från energiproduktion ökar. Enligt dina siffror så kommer vi därmed bli kvitt med 98% av det nuvarande antropogena värmetillskottet till jorden. Det låter som en bra lösning i mina öron.

Hm... ja bra argumenterat, men glömmer du inte den viktigaste aspekten av alla, nämilgen säkerhetsaspekten? Hur säker är kärnkraften och hur stora är dess komplikationer vid ett eventuellt missöde jämfört med andra sätt att producera energi? Det är just denna aspekt som gör mig till kärnkraftmotståndare så det vore trevligt att läsa vilka argument du har på detta område.
Trevlig blogg annars...
Mvh Johan

När det gäller säkerhet så är jag inte oroad. Ett tjernobyl är fysiskt omöjligt i svenska reaktorer eftersom de är byggda så de har negativ void koefficient. Det innebär att reaktionen avtar om effekten ökar.
Jag vet inte hur mycket du vet om fission så ursäkta på förhand ifall jag upprepar saker som du redan vet. Ska försöka förklara vad negative void koefficient är.
Du vet förmodligen att man använder sig av neutroner för att klyva urankärnor. Men det de flesta inte vet är att sannolikheten för att en neutron ska klyva en urankärna är väldigt beroende på hur stor energi den inkommande neutronen har. De neutroner som produceras vid fission har energier runt flera MeV(mega electronvolt). Men för att sannolikheten för att fission ska de helst ha energier runt 0.025eV. Här kan du se en graf över hur klvynings sannolikheten beror på neutron energier. Notera att den är logaritmisk på båda axlarna.
http://t2.lanl.gov/tour/u235nf.gif
Att sakta ner neutronerna kallas att moderera dom. Det fungerar helt enkelt så att man vill ha ett material som har en hög andel lätta atomkärnor i sig. Dessa kommer neutronerna krocka mot och därmed lämna ifrån sig ungefär halva sin energi. Det som är viktigt för negativa void koefficienten i detta fallet är valet av moderator. I svenska reaktorer använder vi vanligt vatten som moderator.
Men grejen är den att om effekten ökar utöver en viss gräns så kommer det formas bubblor i vattnet eftersom det börjar koka. Men ånga har inte alls lika stor modererande effekt.
Som du ser av grafen ovan så är sannolikheten för fission av snabba neutroner 200 ggr så liten som sannolikheten för fission av en sölig(termisk) neutron.
Reaktorerna är perfekt balanserade så att för varje klyvning leder till att just precis en av fissions neutron
klyver en annan kärna osv. Om man rubbar den balansen bara lite genom att man tappar moderator förmåga så kommer reaktionen naturligt avstanna väldigt snabbt. Valet av moderator sätter då ett naturligt stopp för hur hög effekten blir. Då kan vi inte få ett sådant förlopp som skedde i Tjernobyl eftersom den reaktorn hade graffit som moderator och därmed inte negative void koefficient. Den hade snarare positive void koefficient. Effektökningen ledde till ännu mer effektökning tills effekten i några ögonblick blev flera hundra, kanske tusen, ggr så stor som den ska vara. Därför började graffiten brinna, väte separerades från vatten och allt smällde.
Den risk som återstår är härdsmälta. Även om vi stannar en reaktor så finns det kvar en massa fissions produkter, de isotoper som blir kvarn är man klyver uran, dessa är starkt radioaktiva och producerar därmed en del värme. Så även om vi slår av kärnreaktionen så har vi en värmeproduktion kvar i reaktorn. Om kylsystemet av någon anledning havererar så innebär det då att reaktorn kan genomgå en härdsmälta och förstöras. Men detta är en relativt långsam och beskedlig process. Inneslutningsbyggnaden håller utan problem kvar allt farligt material.
Det var det som hände på TMI(Harrisburg). TMI blev som bekant ingen miljökatastrof just eftersom allt inneslöts effektivt innuti reaktorbyggnaden. Sådan inneslutningsbyggnader saknades också i tjernobyl. Hade de haft det så hade vi inte fått någon katastrof i Ukraina heller.
Så vi kan aldrig få en miljökatastrof på grund av ett svenskt reaktorhaveri. Nästa generations reaktorer kommer kylas genom naturlig konvektion och är därmed inte beroende av pumpar odyl för att hållas kylda. Att ha naturlagsstyrda säkerhetssystem är den stora fördelen med nästa generations reaktorer.
Hoppas jag var någorlunda klar och begriplig i denna förklaringen. Du är välkommen att maila mig på
[email protected]
Ifall du har någon fråga.

Den kaftigaste och största växthusgasen är vattenånga, vad är det ni sa att kärnkraftverket producerade, sa ni vattenånga?

Tjäbblet om att oljan producerar växthusgaser är en ickedebatt, frågan handlar om tillgång på energi och peakoil.

Utan olja har vi bara häst och vagn, inte heller någon kärnkraft.

Mängden vattenånga som produceras genom mänsklig aktivitet är helt och hållet försumbar jämnfört med vattenångan som produceras naturligt.

"" http://npc.sarov.ru/english/digest/132004/appendix8.html Det kommer kosta mer än det kostar att bryta uran idag. Men just eftersom kärnkraft är så okänsligt för uranpriser så innebär det inget större problem. I havsvatten finns nog med uran för att driva kärnkraft i miljoner år.

Så oavsett hur pessimistisk man är så inser man att vi har uran nog för tusentals år frammåt. Fusionskraft är ju även det kärnkraft och allt pekar på att vi kommer kunna producera el från fusionskraftverk inom 50 år. Då kommer vi ha energi för miljarder år i havsvattnet."

Jag håller på att skriva ett arbete om precis detta ämne och en av mina källor, http://hal.archives-ouvertes.fr/docs/00/02/55/18/PDF/democrite-00021905.pdf
, säger kärnkraft som vi har idag INTE är en hållbar utveckling. Detta eftersom 75% av dagens kärnkraftverk är pressure water reactors (PWR) och dessa kommer varken, klara att producera el eller att det kommer finnas uran för att hålla dem igång.

Skulle du kunna utveckla lite mer på detta eller är min källa för detta fel?
/MVH Jacob

När det gäller artikeln du länkar till så har den både rätt och fel. De verkar löst basera mängden tillgängligt uran på hur mycket uran man hittat hittils under prospekteringar. Men om man kollar på de geologiska uppskattningarna och havsvattenuran så inser man fort att vi aldrig kommer få slut på uran.

Se de här inläggen jag skrivit om det

http://gronarealisten.blogg.se/1203717986_havsvatten_stter_ver_.html

http://gronarealisten.blogg.se/1196696628_en_gng_fr_alla_hur_my.html

http://gronarealisten.blogg.se/1200703971_n_en_gng_hur_mycket_u.html

http://gronarealisten.blogg.se/1183592430_intressant_iaktagelse.html

Däremot så demonstrerar Merle-Lucotte's artikel som du refererar till varför det är önskvärt att gå ifrån PWR reaktorer. PWR producerar alldeles för mycket skräp och är aldeles för oeffektiva för att vara något att ha i långa loppet!