Kärnkraftverk

Från Wikipedia
Hoppa till: navigering, sök
Reaktor 3 vid Forsmarks kärnkraftverk.
Kärnkraftverket Ignalina.

Kärnkraftverk är en anläggning för framställning av elektricitet med hjälp av kärnkraft, det vill säga fission (klyvning) av tunga atomkärnor. I praktiken används i första hand isotopen 235U, men även inblandningar av mindre mängder 239Pu förekommer i vissa typer. Vid fissionen frigörs energi i kärnbränslet som värmer upp ett kylmedium, (oftast vatten), så att ånga bildas antingen direkt som i en kokvattenreaktor eller indirekt via en ånggenerator som i en tryckvattenreaktor. Ångan används för att driva en turbin, kopplad till en generator som producerar elektricitet. Endast en tredjedel av den energi som frigörs i fissionsprocessen kan, i praktiken, tas tillvara i ett sådant kondenskraftverk (se verkningsgrad).

De flesta kärnkraftverk i världen använder lättvatten som moderator och kylmedium, och är antingen av typen kokvattenreaktor eller tryckvattenreaktor. Även andra typer finns såsom grafitmodererade reaktorer i bland annat Ryssland och Ukraina. Den olycksdrabbade reaktorn i Tjernobyl var av grafitmodererad sort. Dessa använder ofta gas som kylning. Tungt vatten kan också användas som moderator, något som en gång var den svenska linjens bärande idé och fortfarande används i Kanada i deras tungvattenreaktorer av CANDU-typ. Fördelen med dessa är att de kan använda icke anrikat uran. En utveckling har även skett av så kallade bridreaktorer, som kyls med till exempel flytande natrium och därmed kan arbeta vid högre temperatur. Detta innebär en högre verkningsgrad hos reaktorn, det vill säga mer elektricitet kan utvinnas ur en given mängd bränsle, men ställer större krav på reaktorns konstruktion. Ett fåtal bridreaktorer finns idag i drift.

Kärnkraftens historia[redigera | redigera wikitext]

1896 blev radioaktiviteten upptäckt av Henri Becquerel. Det var genom en tillfällighet han upptäckte att uran skickade ut en ny typ av strålning, när han gjorde studier om röntgenstrålning.

1905 Albert Einstein formulerar den speciella relativitetsteorin. Enligt den kan massa omvandlas till energi, och energimängden som kommer ur den är mycket stor. Det är denna teori som ligger som grund för dagens kunskap om kärnenergi.

1922 En dansk forskare, Niels Bohr, mottar nobelpriset i fysik, "för undersökningarna av strukturen i atomer och strålningen som utmynnar från dem".

1932 Engelsmannen James Chadwick visar hur man kan få fram fria neutroner. Detta ger honom nobelpriset 1935.

1938 Otto Hahn och Lise Meitners forskning visar att om man bestrålar uran med fria neutroner bildas det bland annat barium. De båda forskarna säger att det tyder på att urankärnor klyvts i två delar. Denna process kallas fission.

1942 Den italienska fysikern Enrico Fermi demonstrerar för första gången en självunderhållande kontrollerad kedjereaktion i Chicago. Detta var världens första kärnreaktor.

1945 Världens första atombomber fälls över de japanska städerna Hiroshima och Nagasaki. Kärnvapnets sprängkraft och dess katastrofala följder chockar världen.

1951 startas världens första experimentella kärnkraftsreaktor i Idaho i USA. Den driver fyra glödlampor.[1]

1954 I Sovjetunionen startas världens första kärnkraftverk. Det är ett demonstrationskraftverk med 5 MW eleffekt, beläget i Obninsk.

1956 Det första kommersiella kärnkraftverket startar med en effekt på 40 MW, detta i England.

1957 I Mayak, i staden Ozorsk i södra Ural, Sovjetunionen, producerades plutonium för kärnvapen. Den 29 september 1957 var det problem med kylsystemet i en av tankarna. Detta ledde till en explosion. Tjugo miljoner curie radioaktivitet spreds i en 35 mil lång plym, över ett 23 000 kvadratkilometer stort område.

1972 Sveriges första kommersiella kärnkraftsreaktor Oskarshamn 1 tas i drift.

1975 En partiell härdsmälta skedde i den första av reaktorerna i kärnkraftverket utanför Leningrad (St Petersburg). Det radioaktiva utsläppet uppges till en miljon curie. Det är oklart över hur stor yta det spred sig.

1979 En olycka vid kärnkraftverket på Three Mile Island i USA resulterade i härdsmälta (Harrisburgolyckan). Radioaktiva ämnen strömmade ut i säkerhetsbyggnaden som omger reaktorn men större utsläpp i omgivningen kunde undvikas. Undersökningsrapporten visade på problem i säkerhetskulturen. Olyckan ledde till att Sverige höll en folkomröstning om kärnkraften och beslutade att avveckla kärnkraften, senast då de nuvarande anläggningarna tjänat ut. Olyckan bidrog till att få kärnkraftverk senare byggts i USA.

1986 Ett test vid reaktor 4 vid Kärnkraftverket i Tjernobyl ledde av olika orsaker till katastrof (Tjernobylolyckan). Många av brandmännen som arbetade för att begränsa följderna fick extrema doser strålning. Ett stort område blev obeboeligt för oöverskådlig framtid och mindre mängder radioaktivt nedfall drabbade stora delar av Europa. Olyckan medförde bättre internationellt samarbete inom reaktorsäkerhet.

2011 Ett kärnkraftverk i Fukushima, Japan, drabbades den 11 mars av elavbrott efter en jordbävning med påföljande tsunami. Reaktorerna som var i drift förstördes, då man inte lyckades kyla ner dem, och förorsakade stora utsläpp (Fukushima-olyckan). Som en följd beslöt Tyskland att avstå från kärnkraft.

Olika typer av kärnkraftverk[redigera | redigera wikitext]

Huvudartikel: Kärnreaktor

Allt efter anläggningarnas ålder brukar man tala om skilda generationer. En anläggnings karaktär bestäms i huvudsak av dess reaktortyp. De äldre som i dag är i produktion hör till den andra generationens reaktorer, medan den tredje generationens reaktorer är moderna anläggningar, som fortfarande nybyggs. Den fjärde är i olika stadier av forskning och utveckling och de kommer att vara igång först på 2020-talet. Antalet olika reaktortyper kan delas upp på flera sätt:

  • enligt typ av kärnreaktion
  • enligt typ av moderatormaterial
  • enligt typ av kylmedel
  • efter bränslets fas
  • efter användningsområde

Kärnkraftolyckor[redigera | redigera wikitext]

Staden Pripjat i Ukraina fick evakueras efter Tjernobyl-olyckan.

Kärnkraftsolyckor kan bli mycket allvarliga eftersom spridning av radioaktivitet utanför kärnkraftverket kan ha hälsomässiga konsekvenser. För att förhindra detta använder kärnkraftverk ett antal parallella säkerhetssystem för att förhindra att radioaktiva ämnen kommer ut från anläggningen. Det betyder att man har flera säkerhetssystem som har samma funktion, till exempel för att stoppa reaktorn. För att försäkra sig mot att säkerhetssystemen inte slås ut samtidigt bör de vara helt oberoende av varandra och bygga på helt olika metoder, exempelvis ett mekaniskt och ett elektriskt system.

Den mest allvarliga händelse som kan ske är en så kallad härdsmälta som kan uppkomma om reaktorn mister sin kylning (vanligtvis vatten, eller tungt vatten). Detta leder till att temperaturen i kärnbränslet blir så hög att det börjar smälta.

Ett kärnkraftverk kan aldrig explodera på samma sätt som en atombomb eftersom de använder olika typer av bränsle för kärnreaktionen. Moderna kärnkraftverk är konstruerade för att klara av en härdsmälta så att konsekvenserna för omgivningarna blir små vilket många äldre reaktorer helt saknar skydd mot, som till exempel de äldre grafitmodererade reaktorerna i Tjernobyl.

Om en kärnkraftolycka med utsläpp till omgivningen inträffar då bland annat jod-131 förekommer kan ett visst skydd fås genom intag av jod. Eftersom jod ansamlas i sköldkörteln mättas då denna med ofarlig jod. Radioaktiv jod kan ge upphov till sköldkörtelcancer. I Sverige har därför i beredskapssyfte jodpreparat delats ut till befolkningen i de närmaste omgivningarna till kärnkraftreaktorerna.

Kärnkraftsolyckor och incidenter i historien[redigera | redigera wikitext]

Minst fem allvarliga olyckor har hittills inträffat i kärnkrafthistorien:

  • Mayak, i staden Ozorsk i södra Ural, Sovjetunionen, producerades plutonium för kärnvapen. Den 29 september 1957 var det problem med kylsystemet i en av tankarna. Detta ledde till en explosion. 20 miljoner curie radioaktivitet spreds i en 35 mil lång plym, över ett 23 000 kvadratkilometerstort område.
  • År 1975 skedde en partiell härdsmälta i den första av reaktorerna i kärnkraftverket utanför Leningrad (St Petersburg). Det radioaktiva utsläppet uppges till 1 MCi. Det är oklart över hur stor yta det spred sig. Läs mer i engelska Wikipedia
  • Reaktor nr 2 vid Three Mile Island Nuclear Generating Station nära Harrisburg i USA var hotande nära en total härdsmälta den 28 mars 1979, men man lyckades i sista stund återta styrningen av reaktorn och därmed hindra en större olycka. Då stationen liksom de flesta andra reaktorer (med undantag för en handfull i f.d. Sovjetunionen) har en gastät inneslutningsbyggnad så släpptes mycket lite radioaktivitet ut till omgivningen. För närvarande har alla bränslerester tagits ut ur reaktorn och stationen väntar på avveckling. Se vidare Harrisburgolyckan.
  • Den största och allvarligaste kärnkraftsolyckan som skett var den i Tjernobyl i nuvarande Ukraina 1986. På grund av ett flertal faktorer havererade reaktor fyra då ett speciellt test skulle utföras, vilket resulterade i en härdsmälta vilket i sin tur ledde till en ångexplosion som skadade inneslutningen av reaktorn samt att grafiten som användes som moderator började brinna vilket gjorde att en stor mängd radioaktivt stoft släpptes ut. Se vidare Tjernobylolyckan.
  • Kärnkraftverket Fukushima I drabbades av elavbrott den 11 mars 2011. Orsaken var en jordbävning och den 23 meter höga tsunamivåg som följde. Generatorerna för reservström förstördes av vattnet. Tre av de sex reaktorerna var i drift och förstördes av vätgasexplosioner under de påföljande dagarna. Bassänger för begagnat bränsle kokade tomma med ytterligare utsläpp som följd. Två månader efter olyckan beräknades utsläppen dittills av japanska experter vara drygt en sjundedel av dem vid Tjernobylolyckan. Se vidare Fukushima-olyckan.

Urval mindre incidenter:

  • Den 3 januari 1961 förlorades kontrollen över SL-1, en reaktor för utbildning i USA, då en styrstav drogs upp för långt. Strålningen begränsades till reaktorbyggnaden. Tre tekniker omkom på grund av fysiska skador.
  • Den 1 maj 1969 slarvade en tekniker vid ett byte av en ventil i Ågestaverket i Sverige. Stora mängder vatten rann ut och orsakade kortslutning i elsystemet för styrningen av anläggningen, ventiler öppnades och stängdes slumpvis. Kaoset hotade att spränga ett rörsystem kopplat till reaktorn vilket skulle ha tömt den på kylvatten och potentiellt orsakat en härdsmälta.
  • Den 25 juli 2006 drabbas ett ställverk utanför kärnkraftverket i Forsmark av en kortslutning under ett underhållsarbete. Kontakten mellan det rikstäckande elnätet och Forsmark bryts. Överspänning i verket uppstår. En dipp i ett lokalt elnät som kärnkraftverket är anslutet till uppstår. Dippen är så kraftig att pappersbruket i Hallstavik slås ut och produktionen ligger nere i en timme. SKI klassade händelsen som en "kategori 1"-incident. I INES-skalan är den 2.

Kärnkraftverk i världen[redigera | redigera wikitext]

I oktober 2007 fanns följande antal kärnkraftsreaktorer i drift i världen:[2]

Detta ger sammanlagt 439 reaktorer i 30 länder. Enligt FN:s atomenergiorgan IAEA är 56 nya kärnreaktorer under byggnad i början av år 2010.[3] I januari 2014 fanns sammanlagt 429 kärnkraftverk i världen som var i drift. Av dessa så har ett flertal stått stilla en längre tid. Totalt 70 st nya kärnkraftverk är under byggnation varav de flesta dras med stora förseningar.[4]

Referenser[redigera | redigera wikitext]

  1. ^ [1]
  2. ^ World Nuclear News: Reaktorer i världen
  3. ^ Power Reactor Information System
  4. ^ [2]

Se även[redigera | redigera wikitext]

Externa länkar[redigera | redigera wikitext]