Kärnkraftverk: Skillnad mellan sidversioner

Innehåll som raderades Innehåll som lades till

Inline

Versionen från 27 mars 2008 kl. 12.26

Kärnkraftverk är en anläggning för framställning av elektricitet med hjälp av kärnkraft, det vill säga fission (Klyvning) av tunga atomkärnor. Endast en tredjedel av den energi som frigörs i fissionsprocessen tas tillvara i ett sådant elkraftverk. I praktiken används i första hand isotopen ²³⁵U, men även inblandningar av mindre mängder ²³⁹Pu förekommer i vissa typer. Vid fissionen uppstår 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.

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 typ. Dessa använder ofta gas som kylning. Tungt vatten kan också användas som moderator, något som 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 s.k. 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 el kan utvinnas ur en given mängd bränsle, men ställer större krav på reaktorns konstruktion. Ett fåtal bridreaktorer finns idag i drift.

Kärnkraftens historia

1895 blev radioaktiviteten upptäckt av Henri Becquerel. Det var genom en tillfällighet han upptäckte att uran sände 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 det 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 klyfts 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 människans första kärnreaktor.

1945 De japanska städerna Hiroshima och Nagasaki blir anfallna av USA, då världens första atombomber släpps över städerna. Kärnvapnets sprängkraft och dess katastrofala följder chockar världen.

1954 I Ryssland startas ett demonstrationskraftverk på 5 MW eleffekt. Det är beläget i Obninsk.

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

1979 En olycka vid kärnkraftverket på ”Three Mile Island” i USA gör så att härden smälter och radioaktiva ämnen strömmar ut i säkerhetsbyggnaden som omger reaktorn. Endast en mycket liten och ofarlig mängd radioaktiva ämnen läcker ut till de närmaste omgivningarna. Denna olycka gör att Sverige beslutar att ha en folkomröstning om kärnkraftens framtid i Sverige.

1986 Reaktor 4 vid Kärnkraftverket i Tjernobyl havererar. Frånvaron av säkerhetsbyggnad, övriga brister i konstruktionen och i personalens kunskaper och inte minst Sovjetregimens bristfälliga hantering, gör att olyckan blir en katastrof. Nära hundra människor dör och många tusen evakueras, en del av dem för alltid. Långt utanför Sovjetunionens gränser faller de radioaktiva ämnena ner. Kärnkraftverkets konstruktion och uppbyggnad skulle aldrig ha blivit godkänd i västvärlden. Olyckan har medfört att det internationella samarbetet förbättrats inom reaktorsäkerhet.

Sveriges kärnkraftshistoria

Den första reaktorn i Sverige var Reaktor 1, R1, som startades år 1954. R1 låg insprängt i berget under KTH-området i Stockholm och användes ända fram till 1970-talet för forskning och utbildning av ingenjörer. Senare byggdes en förstorad variant, den så kallade R2-reaktorn, i Studsvik. Denna togs i bruk 1960. Den används för forskning och framställning av tekniskt användbara isotoper.

Sveriges första kärnkraftverk, där ändamålet med reaktorn (R3:an) inte bara var forskning eller utbildning, var Ågestaverket - ett kraftvärmeverk, som från 1963 fram till 1973 försörjde Farsta med fjärrvärme. Den är numera avstängd och förseglad i avvaktan på att rester av radioaktiva ämnen skall avklinga. Tanken på effektiv samtidig produktion av el och värme gav dock inspiration till den så kallade Närförläggningsutredningen, vars betänkande kom 1973. Någon ytterligare tillämpning av denna produktionsprincip kom dock aldrig till stånd, trots att Naturvårdsverket vid de olika tillståndsförhandlingar som fördes vid den svenska kärnkraftens utbyggnad påtalade dess fördelar, inte minst för att slippa befarade negativa effekter från att släppa ut 70 % av fissionsprocessens energi i sjön. De utredningar som kraftproducenterna presenterade pekade på dålig ekonomi i sådana alternativ för de senare förläggningarna i Barsebäck och Forsmark. Någon seriös diskussion om fjärruppvärmning av Köpenhamn från Barsebäck är inte känd.

Ett plutoniumproducerande kärnkraftverk med tungt vatten som moderator (R4:an) i Marviken utanför Norrköping, som även skulle ha förmågan att ta fram klyvbart material för en tänkbar svensk atombomb, uppfördes till stora kostnader under 1960-talet. Bygget präglades av beslutsvånda och tekniska problem, och kärnkraftverket kom aldrig att tas i bruk eftersom Sverige år 1970 undertecknade icke-spridnings-avtalet. Förutom att reaktorn skulle kunna producera plutonium, skulle den även kunna använda inhemskt icke-anrikat uran, något som var mycket viktigt under planeringstiden på 1950-talet. Möjligheterna att då få tag på uran på den internationella marknaden var små och hoppet ställdes till det svenska Ranstadsverket. När uranmarknaden blev friare fanns inte längre detta argument för tungvattenreaktorn. En som kraftigt opponerade sig mot dessa kärnkraftsplaner var plasmafysikern och senare nobelpristagaren Hannes Alfvén. Istället kopplades den konventionella delen av kraftverket ihop med ett stort oljeeldat kraftverk som uppfördes på platsen. Det ingår idag i den så kallade effektreserven och ska därför kunna producera upp till 200 MW vid en eventuell effektbrist i Sverige. Reaktordelen användes under en tid för simuleringar och träning.

Sveriges reaktorer

Sverige har 12 reaktorer (13 om man räknar Ågesta) för elproduktion, varav 10 är i kommersiell drift. De är samtliga lättvattenreaktorer (utom Ågesta som använde naturligt uran), och använder anrikat uran som bränsle.

Ågesta kärnkraftvärmeverk
- (Tungvattenreaktor, naturligt oanrikat uran, 80 MW kombinerat fjärrvärme och el, driftstart 1963, avstängd 1974)
Barsebäcks kärnkraftverk
- Barsebäck 1 (kokvattenreaktor, 630 MW, driftstart 1975, avstängd 1999)
- Barsebäck 2 (kokvattenreaktor, 630 MW, driftstart 1977, avstängd 2005)
Ringhals kärnkraftverk
- Ringhals 1 (kokvattenreaktor, 860 MW, driftstart 1976)
- Ringhals 2 (tryckvattenreaktor, 870 MW, driftstart 1975)
- Ringhals 3 (tryckvattenreaktor, 920 MW, driftstart 1981)
- Ringhals 4 (tryckvattenreaktor, 910 MW, driftstart 1983)
Oskarshamns kärnkraftverk
- Oskarshamn 1 (kokvattenreaktor, 500 MW, driftstart 1972)
- Oskarshamn 2 (kokvattenreaktor, 630 MW, driftstart 1975)
- Oskarshamn 3 (kokvattenreaktor, 1200 MW, driftstart 1985)
Forsmarks kärnkraftverk
- Forsmark 1 (kokvattenreaktor, 1018 MW, driftstart 1980)
- Forsmark 2 (kokvattenreaktor, 960 MW, driftstart 1981)
- Forsmark 3 (kokvattenreaktor, 1230 MW, driftstart 1985)

Dessutom finns två forskningsreaktorer i Studsvik, numera stängda. Dess uppgifter var bland annat att producera radioaktiva isotoper till sjukhus och industrin. Delar av forskningen kommer att bli kvar på orten.

Alla svenska kärnkraftverk ligger vid kusten för att få god tillgång till kylvatten. I Forsmark har man dragit viss nytta av spillvärmen i kylvattnet genom att med detta värma vattnet i en havsvik, där man har byggt ett hägn för avel av utrotningshotade sälar.

Den kraftproduktion som bortfallit genom avstängningen av Barsebäckreaktorerna håller man på att ta igen genom uppgraderingar av de återstående svenska kärnkraftverken.

Alla reaktorer utom Ringhals 2-4 är av svensk konstruktion (utvecklade av ett dotterbolag till ASEA), medan de tre Ringhalsreaktorerna är amerikanska (byggda av Westinghouse).

Kärnkraftverk i världen

I oktober 2007 fanns följande antal kärnkraftsreaktorer i världen:^[1]

Argentina 2 st
Armenien 1 st
Belgien 7 st
Brasilien 2 st
Bulgarien 2 st
Finland 4 st
Frankrike 59 st
Indien 17 st
Iran 1 st
Japan 55 st
Kanada 18 st
Kina 11 st
Litauen 1 st
Mexiko 2 st
Nederländerna 1 st
Pakistan 2 st
Rumänien 2 st
Ryssland 31 st
Schweiz 5 st
Slovenien 1 st
Slovakien 5 st
Spanien 8 st
Storbritannien 19 st
Sverige 10 st
Sydafrika 2 st
Sydkorea 20 st
Taiwan 6 st
Tjeckien 6 st
Tyskland 17 st
Ukraina 15 st
Ungern 4 st
USA 104 st

Detta ger sammanlagt 439 reaktorer i 30 länder.

Olika typer av kärnkraftverk

Det finns ett antal olika reaktortyper och de kan delas upp på flera olika sätt.

Typ av kärnreaktion

Dagens kärnreaktorer använder fission för att producera energi och man kan använda termiska neutroner (termisk reaktor) eller snabba neutroner (snabb reaktor). Det finns också möjlighet att använda fusion för att producera energi och man har byggt forskningsanläggningar för fusion men det finns ännu inte något fusionkraftverk som kan producera energi.

Typ av moderatormaterial

Vattenmodererade
- Lättvatten
  - Tryckvattenreaktor (PWR)
  - Kokvattenreaktor (BWR)
- Tungvatten
  - SGHWR
  - CANDU

Grafitmodererade
- Magnox
- Advanced gas-cooled reactor (AGR)
- RBMK
- Pebble bed reactor (PBMR)

Reaktorer modererade med lätta ämnen som litium eller beryllium.
- Molten Salt Reactors
- Molten Metal Reactors

Typ av kylmedel

Vatten
- Tryckvattenreaktor (PWR)
- Kokvattenreaktor (BWR)
Flytande metall
Gas

Indelning efter reaktorgeneration

Indelning efter bränslets fas

Fast
Flytande
Gas

Användingsområde

Elektricitet
Framdrift av fartyg
Produktion
- Material till kärnvapen
- Bridreaktorer
Forskning
- Forskningsreaktorer
Mobila reaktorer
- SSTAR
- Flytande kärnkraftverk

Kärnkraftolyckor

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, t.ex. 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, t.ex. ett mekaniskt och ett elektriskt.

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.

Ett visst skydd mot strålskador efter en kärnkraftolycka kan fås genom intag av jod. I Sverige har därför i beredskapssyfte jodpreparat delats ut till befolkningen i de närmaste omgivningarna till kärnkraftreaktorerna.

Kärnkraftsolyckor och incidenter i historien

Två allvarliga olyckor har hittills inträffat i kärnkrafthistorien:

Reaktorn Three Mile Island vid Harrisburg i USA var hotande nära en total härdsmälta, men man lyckades i sista stund återta styrningen av reaktorn och därmed hindra en större olycka. 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 och en stor mängd radioaktivt stoft släpptes ut. Se vidare Tjernobylolyckan.

Andra mindre incidenter:

Den 3 januari 1961 förlorades kontrollen över SL-1, en reaktor för utbildning i USA. Strålningen begränsades till reaktorbyggnaden. Två drifttekniker omkom troligen ganska omgående på grund av den höga strålningen. En tredje tekniker omkom omedelbart då reaktorn exploderade.

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.

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.

Referenser

^ World Nuclear News: Reaktorer i världen

Se även

Externa länkar

[0-1] World Nuclear News: Reaktorer i världen

[1]