Kärnkraftverk

Hur fungerar ett kärnkraftverk?

Ett kärnkraftverk fungerar efter samma princip som olje- och koleldade kraftverk, vilket betyder att värmeenergi får vatten att koka och bilda ånga. Ångan driver i sin tur en turbin som genererar el. Skillnaden mot olje- och koleldade verk är att värmeenergin kommer från energin som frigörs när man klyver atomkärnor. Det finns två olika typer av reaktorer. Den ena förkortas BWR (kokarreaktor) och den andra PWR (tryckvattenreaktor).

BWR

Förkortningen står för boiling water reactor, men på svenska kallas den helt enkelt kokarreaktor. Kokarreaktorn fungerar enligt den vänstra bilden ovan. Bränslet (1) värmer upp vattnet i reaktortanken (3) tills det förångas. Ångan får ett högre tryck, och trycks ut ur tanken, där den driver en turbin (4). När ångan passerat turbinen kondenserar den med hjälp av havsvatten som kylmedel (5). Vattnet pumpas (2) tillbaka in i reaktortanken för att förångas igen. Man använder alltså samma vatten om och om igen, så att radioaktiviteten inte ska spridas.

PWR

Förkortningen står för pressure water reactor, vilket översatt till svenska blir tryckvattenreaktor. Den fungerar enligt den högra bilden ovan. Skillnaden mot kokarreaktorn är att det radioaktiva reaktorvattnet aldrig kommer i kontakt med med turbinen. Det medför att det är lättare att utföra arbeten vid turbinen, eftersom den inte är radioaktiv. Det radioaktiva vattnet hålls under ett enormt tryck, med hjälp av en tryckhållningstank (6). Trycket gör att vattnet inte förångas utan bara blir väldigt varmt. Det varma vattnet går ut till en ånggenerator (7). Där värmer det varma reaktorvattnet annat vatten tills det förångas. Ångan som bildas av detta vatten driver en turbin (4) och efter det kyls det av (5) precis som i kokarreaktorn. Pumpar (2) pumpar runt vattnet i både reaktortanken (3) och ånggeneratorn (7).

Säkerhet

Mångfaldig säkerhet vid ett kärnkraftverk är grundläggande för att hålla det igång. Brister i säkerheten kan ju leda till haveri, och det skulle kunna medföra en stor spridning av de farliga radioaktiva ämnena. Säkerhetsarbetet vid ett kärnkraftverk har tre syften. Dessa är att förebygga fel, motverka att fel leder till haveri och att lindra konsekvenserna vid ett haveri. För att förebygga fel har man byggt kärnkraftverken av kvalitetsvaror, och man har använt höga säkerhetsmarginaler, vilka regelbundet kontrolleras och provas. För att personalen ska slippa ta förhastade beslut eller bli stressade har man konstruerat kärnkraftverken så att eventuella olyckor får ett långsamt förlopp. Personalen har alltid en halvtimme på sig att tänka över situationen innan de eventuellt skulle behöva ingripa. Den första halvtimmen sköter sig kraftverket helt själv. För att träna personalen använder man sig utav regelbundna simuleringar av allt som kan hända med reaktorn. Dessa simuleringar gör tyvärr inte att den så kallade "mänskliga faktorn" försvinner. Vid en olycka blir man troligen väldigt nervös, vilket var precis vad som hände vid haveriet i Harrisburg, och det medför att man kanske tar ett beslut som är alldeles uppåt väggarna fel. Men som tur är har man byggt systemet så att det ska klara av en del felhantering utan att något allvarligt kan inträffa. Alla säkerhetssystem är flerdubbla för att motverka att ett fel ska utvecklas till ett haveri. Ett exempel på detta är strömförsörjningen. Om den normala generatorn skulle gå sönder kan man ta ström från det yttre nätet, något av diselaggregaten eller från gasturbinerna vid kraftverket som startar automatiskt. Om en härdsmälta ändå skulle inträffa skulle härden flyta ut i en stor vattenbassäng under reaktorn. När den smälta härden ligger där har man gott om tid på sig att pumpa in vatten i utrymmet med hjälp av det dieseldrivna kylsystem som finns, eller om det också är ur funktion kan man använda vanliga brandbilar. De olika systemen sprids ut på flera olika ställen, och risken att alla system ska haverera samtidigt är därför väldigt liten. Vid ett fel i reaktorn snabbstoppas den. Det innebär att alla styrstavar skjuts in i härden och stoppar uranklyvningarna. Detta stopp dröjer bara någon sekund, men värmeutvecklingen fortsätter ändå på grund av det radioaktiva sönderfallet. Därför måste man även fast man stoppat reaktorn ha ett fungerande kylsystem så att temperaturen inte blir för hög. Om ett haveri ändå skulle inträffa, och inga av säkerhetssystemen stoppar olycksförloppet har man barriärer runt bränslet som ska stoppa radioaktiviteten från att spridas. Bränslet, som också fungerar som en barriär (se avfall), är inneslutet i slitstarka täta rör gjorda av en metall som liknar rostfritt stål. Reaktortanken som omger detta är av decimetertjockt stål. Dessa barriärer anses dock inte vara tillräckliga i Sverige, utan man har även ett säkerhetssystem som verkar även om de tidigare nämnda barriärerna smälter. Detta system består av en kraftig byggnad av stål och betong med inbyggda vattenrör för kylning och upptagning av radioaktiva partiklar. Förr oroade man sig mycket för att vattnet skulle förångas och att ångan skulle såräcka inneslutningen, och radioaktivitet skulle spridas. I dag finns inte det problemet, för man har försett reaktorerna med stenfilter som fungerar som ventiler och som gör att trycket i reaktorinneslutningen inte kan bli för högt. Dessa fikter tar bort 99,96% av de radioaktiva ämnena.

Sveriges kärnkraftverk

I Sverige har vi i dag sammanlagt tolv reaktorer. Dessa är utspridda på fyra kärnkraftverk som heter Forsmark, Oskarshamn, Ringhals och Barsebäck. Alla dessa ligger i den södra delen av landet nära befolkningstäta platser. Anledningen till detta är att man slipper långa transportsträckor och de elförluster de långa sträckorna skulle medföra.

Forsmark

Forsmarks kärnkraftverk ligger Sveriges ostkust, norr om Östhammar i Uppsala län (se bild ovan). Forsmark har tre reaktorer, samtliga är av typen kokarreaktor. Varje år producerar de tre reaktorerna sammanlagt 20 - 24 miljarder kilowattimmar/TWh, vilket motsvarar Stockholms, Malmös och Göteborgs elkonsumtion under ett normalt år. Vid kraftstationen ligger även slutförvaret för radioaktivt driftavfall - SFR (se avfall). Två kilometer utanför verket ligger en biotestanläggning som består av ett invallat område på cirka 1 km2, till vilket kylvattnet från reaktor ett och två leds. Där bedriver man forskning för att se hur kylvattenutsläppen påverkar miljön.

Oskarshamn

OKG Aktiebolag driver Oskarshamns kärnkraftverk. Det består av tre kokarreaktorer som tillsammans har en kapacitet på 2272 MW. Den första reaktorn som togs i bruk1972 var Sveriges första kommersiellt drivna kärnkraftverk.

Ringhals

Ringhals kärnkraftverk ligger 7 mil söder om Göteborg i Halland (se bild på s.9). Det ägs av Vattenfall AB, och här finns Sveriges tre enda tryckvattenreaktorer, men det finns också en kokarreaktor. Ringhals är Sveriges största kärnkraftverk, med en effekt på 3550 MW .

Barsebäck

Kärnkraftverket i Barsebäck, nära Malmö (se bild på s. 9), drivs av Barsebäck Kraft. Verket består av två kokarreaktorer på vardera 615 MW. De producerar tillsammans 9TWh ett normalår. Reaktorerna har varit i drift sedan 1975 respektive 1977

Kärnkraftens del i Sverige

Ett kärnkraftverk är väldigt dyrt att bygga, men å andra sidan har det en mycket låg driftkostnad på cirka 10 öre/kWh. Det är bara vattenkraften som är billigare. Inklusive byggkostnaderna blir priset 12 -19 öre/kWh, beroende på när verken byggdes.