KÄRNKRAFTENS FRAMTID

Glöm elen: Här är främsta fördelarna med små reaktorer

Glöm elproduktionen. Den är bara instegsporten till de små modulära reaktorernas potential, menar experterna. Det är i de industriella processerna de stora vinsterna kan göras, förklarar Janne Wallenius, medgrundare av Blykalla, för TN.

En av de första sakerna man måste förstå när man värderar kärnkraft är att elektricitet bara är ett av flera olika tillämpningsområden. Av klyvningen bildas värme (termisk effekt), som sedan kokar vatten till ånga. Först därefter drivs ångan genom en turbin för att bilda elektricitet (elektrisk effekt), på samma sätt som andra klassiska värmekraftverk där vatten i stället hettas upp med andra energikällor som exempelvis kol, olja, gas eller biomassa.

I ett vindkraftverk får man inte denna värme eftersom det är rörelseenergin från rotorbladen som i generatorn omvandlas till elektricitet och i solceller uppstår elektrisk spänning mellan solcellens framsida och baksida när stålarna träffar panelerna.

I ett kärnkraftverk är den elektriska effekten, beroende på reaktorteknik, ungefär 33-45 procent av den termiska effekten och därmed finns en potential att uppnå en mycket högre effektivitet om man använder ångan direkt i stället, eller för den skull andra värmebärare, vilket vi kommer till i artikeln.

För små modulära reaktorer är detta avgörande eftersom de nya designerna möjliggör helt andra tillämpningar och placeringar. Industrin använder i dag fossila kraftslag för att producera värme till en mängd olika processer där kärnkraften kan vara med och konkurrera.

– Det är där som den här tekniken kommer att visa sin fulla potential, säger Janne Wallenius, medgrundare av Blykalla till Tidningen Näringslivet.

En finess med blykylda reaktorer är att de producerar högvärdig ånga till en temperatur på 530 grader.

– Och den ångan kan man inte göra med ett vanligt kärnkraftverk. Så då öppnas ett helt nytt område med nya tillämpningar upp. Man kan exempelvis producera vätgas med högre effektivitet och man kan tillverka bioolja och biokol, förklarar han.

Stort intresse för biokol

Biokol kan i sin tur användas till exempelvis gödningsmedel, värmekälla vid produktion eller till och med som kolsänka genom att växter tar upp koldioxid som sedan omvandlas till biokol och deponeras i jorden för lång tid.

– Det är också den kol som stålindustrin behöver för att tillverka fossilfritt stål. Det finns ett stort intresse för detta i Sverige, där exempelvis Outokumpu har investerat i biokolproducenten Envigas. Även i England är intresset stort för SMR inom processindustrin och i Frankrike tittar man på det för andra tillämpningar, säger Janne Wallenius.

Det politiska motståndet kring kärnkraft håller på att luckras upp och nyligen stod det klart att EU tillsätter en ny industriallians just för SMR. EU:s energikommissionär Kadri Simson verkar också ha förstått potentialen när hon i sitt öppningstal nyligen presenterade nyheten att EU tänker bilda en industriell allians för SMR.

”Dessa tekniker kan producera fossilfri elektricitet och andra energiprodukter, som industriell- och fjärrvärme samt väte och därför finns det potential att dekarbonisera svåromställda sektorer”, sade hon i ytterligare ett tal den 7 november.

Det finns redan SMR i drift i Ryssland och i Kina, förklarar Janne Wallenius.

– De ryska reaktorerna är serieproducerade tryckvattenreaktorer med passiva säkerhetssystem av generation 3+, och används på atomisbrytare, medan de kinesiska är heliumkylda reaktorer med TRISO-bränsle och hög effektivitet för omvandling av värme till el, ungefär 45 procent. Även i andra länder som Argentina och Kanada byggs vattenkylda SMR.

Men utvecklingen har bara börjat, menar han.

– Den riktigt spännande tekniken kommer att demonstreras under andra halvan av 20-talet och tas kommersiell drift strax därefter. Då handlar det om blykylda reaktorer. Genom att använda detta medium, som har en koktemperatur på 1700 grader, kan man eliminera risken för att man tappar kylmedlet under en olycka, vilket är det som föranlett alla stora kärnkraftsolyckor.

Behöver inte byta bränsle

Blykylningen innebär dessutom att reaktorerna kan tillverka mer klyvbart material än de gör av med, vilket möjliggör att drift i 25 år utan att byta bränsle.

– Först och främst tänker jag mig att man bygger vid existerande kärnkraftverk, där det redan finns strukturer för kärnkraft så att man får en effektiv bemanning.

I nästa steg handlar det om att ersätta andra existerande kraftverk, exempelvis kolkraft, och fossileldning i stora energikrävande industrier.

– Det kan vara stålverk, pappersbruk och sådana industrier. Men tekniken öppnar upp för en mängd olika placeringar.

Beroende på priset för uran på världsmarknaden beräknas produktionskostnaden för el i deras reaktor bli omkring 60-70 öre per kilowattimme elektricitet.

– Det är ungefär mitt emellan vad ny storskalig kärnkraft och gammal redan amorterad kärnkraft i dag ligger på, säger han.

Om kalkylen håller blir detta förstås mycket attraktivt för planerbar, systemstärkande elproduktion som kan levereras oberoende av vädersituation men särskilt spännande blir det för andra typer av industriella processer där reaktorns termiska effekt kan utnyttjas mer effektivt och kostnaden därför minskas ännu mer, till omkring en tredjedel, menar han.

Fabrikstillverkade delar

Liksom annan SMR kan Blykallas reaktorer byggas med fabrikstillverkade delar och transporteras direkt till sajten. Därefter kan de seriekopplas för att uppnå önskad effekt. I Blykallas fall är den elektriska effekten 55 megawatt per reaktor.

– Den är också bara 12 meter hög så det kommer att gå snabbt att bygga, och man behöver mindre betong eftersom reaktorbyggnaden bara är 20 gånger 25 meter i area.

Tror du att privata företag kommer att driva reaktorer eller elproducenter?

– Det är en intressant fråga. Det kommer säkert att vara bolag som har erfarenhet av drift som driver reaktorerna, men sen kan industrin säkert vara med och äga reaktorer på ett eller annat sätt. Det tror jag kommer att hända.

En annan sak som är intressant när det gäller kärnkraft är energiinnehåll i förhållande till vikt, menar Göran Engberg, civilingenjör inom kärnkraft i botten, och upphovsmakare till de vattenburna backupsystem som bland annat Ringhals kärnkraftverk använder.

Vid fullständig förbränning eller klyvning kan ungefär 8 kilowattimmar värme genereras från ett kilo kol, ungefär 12 kilowattimmar från ett kilo mineralolja eller runt 24 000 000 kilowattimmar från ett kilo uran-235. Med andra ord, kärnbränsle innehåller ungefär 2-3 miljoner gånger energiekvivalenten i kol och olja.

– Jag är övertygad om att fissionskraften kommer att bli framtidens kraftslag åtminstone tills fusionen kommer på allvar, vilket jag förvisso tror att den kommer att göra under min livstid. Sedan påbörjar den teknikens kommersialisering och när den är mogen behövs inget annat kraftslag i världen. Då har vi bemästrat solens egen energi.

”Kunskapsförakt spridit sig i Sverige”

Som många av de som byggde upp Sveriges kärnkraft lämnade han branschen när det politiska motståndet mot tekniken hopade sig. Men nu är han tillbaka och försöker hjälpa till med att bygga upp kärnkraften och kunskapen i landet igen, vid sidan av uppdrag som senior energiexpert på Plantvisions AB.

Inte minst har han skapat en kompetensgrupp som han kallar ”Race”, Rapid Advancement of Competence and Experience, där han försöker aktivera den tysta kunskapen från den äldre kärnkraftskompetensen som en gång fanns i Sverige, och som han själv är en del av, till yngre ingenjörer.

– Jag har valt att engagera mig igen på grund av mina barnbarn och på grund av den naivitet och det kunskapsförakt som under decennier spridits sig i Sverige.

Det får vara slut med detta nu, menar han.

– Det får räcka nu med att spela lotto med den svenska välfärden. Det kan inte längre vara strategisk partipolitik som styr utan energiförsörjning är en förmåga som ett modernt samhälle kräver. El är lika betydelsefullt för ett modernt samhälle som blodet är för kroppen. Det finns en enorm potential i kärnkraft och det är politiken som håller tillbaka.

Mikromodulära reaktorer

Han har också inlett ett samarbete med det amerikanska bolaget Ultra Safe Nuclear som enligt Göran Engberg har en mycket intressant teknologi för mikromodulära reaktorer som han kallar ”Nukleära batterier”.

– De nukleära batterierna kan användas antingen till elproduktion, exempelvis en planerbar och robust lösning på den dyra topplasten, det vill säga när elpriserna är höga eftermiddag och kväll. De kan också producera högtrycksånga upp till 550 grader vilket kan användas till en mängd olika industriella processer, produktion av vätgas eller värme, exempelvis fjärrvärme.

Men det är inte själva reaktorn som är det unika i Ultra Safe Nuclears fall, menar han.

– Snarare själva bränslet. Den här tekniken kan revolutionera marknaden för kärnkraft, säger han.

Ultra Safe Nuclear har utvecklat ett TRISO-material som har 60 års forskning och utveckling bakom sig. En uranbärande sfär, stor som ett vallmofrö, belagt med speciella keramiska lager designade som små tryckkärl. Lagren innehåller fissionsbärande produkter inuti och säkerställer mekanisk och kemisk stabilitet under bestrålning och temperaturförändringar. Kapseln är extremt robust, tillräckligt stark för att kunna motstå en direkt missilträff, och kan laddas, användas och slutlagras som de är.

– Det betyder att man utan problem skulle kunna placera det utbrända bränslet i till exempel ett bergrum.