Lumo Energi

Fossilfri kärnkraft

Fossilfri kärnkraft
Kärnkraft används till mycket, varierande från värmekraftverk till ubåtar och satelliter till havsfyrar. Kärnbränsle i sig innehåller otroligt mycket energi, vilket gör det möjligt att producera stora mängder energi redan av små mängder och för en lång tid. 
 
I Sverige håller kärnkraften på att köras ned och det finns i skrivande stund endast sju reaktorer kvar i drift. Men vad är kärnkraft egentligen och hur fungerar det? Finns det en framtid för kärnkraft?

 

Vad är och hur fungerar kärnkraft?

En kärnreaktor producerar el med vatten, som förångas. Ångan driver en turbin, som i sin tur driver en generator, som skapar el. Ett traditionellt kolkraftverk producerar ånga genom att bränna kol, men i ett kärnkraftverk utnyttjas vanligtvis uran som bränsle.

Uran är radioaktivt och instabilt grundämne, med olika isotoper som uran-234, uran-235 och uran-238. Dessa isotoper har olika antal neutroner och uran-235 är det som används i kärnkraftverk.

Kärnkraft uppstår när man klyver atomkärnor

Atomkärnan klyvs itu när två neutroner kolliderar så att den ena atomkärnan delas i två fragment. Var och en av de två fragmenten består av en kärna med ungefär hälften av neutronerna och protonerna i den ursprungliga kärnan. Denna klyvningsprocess, fission, frigör en stor mängd energi i form av värme och strålning. Dessa delade kärnor, s.k. fria neutroner kan nu dela upp andra urankärnor, som sedan släpper neutroner, som delar upp ännu fler kärnor.

De ämnen som skall klyvas utgörs av bränslestavar ihopsatta i knippen. Moderatorer, som vatten eller grafit, används för att tvinga ner hastigheten på neutronerna, så att klyvningsprocessen kan kontrolleras.

En serie av kärnklyvningar kallas en kedjereaktion och vid behov bromsas hela kedjereaktionen. Den frigjorda energin samlas i kylvatten i form av värme och ur värmen hämtas rörelseenergi, som sedan driver turbiner och generatorer.

Fördelar och nackdelar med kärnkraft

Billig i drift, men dyr att bygga

Kostnaden för att producera elektricitet med kärnkraft är mycket lägre än kostnaden för att producera energi från gas, kol eller olja. Men trots att ett kärnkraftverk är relativt billigt att driva, är det oerhört dyrt att bygga. Förutom kostnaderna för själva byggnationen, måste man också ta i beaktande kostnader för radioaktiv avfallshantering samt omfattande säkerhetsåtgärder.

En pålitlig energikälla. Tills det tar slut.

Medan vissa energikällor är beroende av väderförhållanden, som solenergi och vindkraft, har kärnkraft inga sådana begränsningar. Det spelar ingen roll om vinden blåser eller om det är regnigt. Kärnkraftverk påverkas inte av klimatförhållandena och är därmed ett förutsägbart och pålitligt sätt att producera energi.

Men. Liksom fossila bränslen, finns det begränsad tillgång på uran. Våra uranreserver beräknas räcka i ytterligare ca 80 år, medan fossila bränslen har en mycket mer begränsad livslängd.

Minimalt koldioxidutsläpp, maximalt radioaktivt avfall

Ett kärnkraftverk avger nästan inget växthusutsläpp och är därför ett solitt alternativ för att bekämpa klimatförändringen. De koldioxidutsläpp som sker i samband med kärnkraft handlar främst om utsläpp under bl.a. byggnation, möjlig rivning och materialtransporter.  

Men även om kärnkraft i sig är fossilfri, producerar det radioaktivt avfall som måste lagras säkert så att det inte förorenar miljön.

Lagringen av det radioaktiva avfallet är en stor utmaning för kärnkraftverk. Eftersom det inte finns något sätt att förstöra kärnavfall är den nuvarande lösningen att försegla det säkert i behållare och lagra det i ca 100 000 år djupt under jord där det inte kan förorena miljön.

Hurdana kärnkraftverk finns det i Sverige?

Alla svenska kärnreaktorer är lättvattenreaktorer. Lättvattenreaktorer använder vanligt vatten, som både kylningsmetod och moderator, för att minska hastigheten hos de snabba neutronerna. Lättvattenreaktorn producerar värme genom en kontrollerad kärnklyvning. Reaktorkärnan består av tunna och långa kärnbränslestavar, som är grupperade i hundratals knippen av uranfyllda bränslepatroner. Kontrollstavar sänks också ned i kärnan och fylls med ämnen, som hafnium eller kadmium, som är ansvariga för att fånga neutroner. Neutronerna, som absorberas av kontrollstavarna, kan inte delta i kedjereaktionen, men när kontrollstavarna lyfts ut ur kärnan träffar fler neutroner de klyvbara uran-235 kärnorna i närliggande bränslestavar, och kedjereaktionen intensifieras när kontrollstavarna är ur vägen. Komponenterna är inneslutna i ett vattenfyllt ståltryckkärl, kallat reaktorkärlet. Värmen, som genereras av den kontrollerade kärnklyvningen, förvandlar vattnet till ånga, som driver de kraftgenererande turbinerna. Efter att ångan letts genom turbinerna förvandlas ångan till vatten i kondensorn.

Kokvattenreaktor (BWR, Boiling Water Reactor) och tryckvattenreaktor (PWR, Pressure Water Reactor)

I Sverige finns det 2020 sju kärnreaktorer, som är i drift: Forsmark, Ringhals och Oskarshamn. Ringhalsreaktorerna 3 och 4 är tryckvattenreaktorer medan Forsmark 1, 2 och 3 likt Oskarshamn 3 är kokvattenreaktorer.

I kokvattenreaktorn förvandlar värmen, som genereras av kärnklyvningen, vatten till ånga, som direkt driver kraftgenererande turbiner. I tryckvattenreaktorn igen överförs värmen till en sekundär slinga via en värmeväxlare. Ånga produceras i den sekundära slingan, vilken i sin tur driver de kraftgenererande turbinerna. I båda fallen, efter att ha flödat genom turbinerna, förvandlas ångan igen till vatten i en kondensor.

Framtidens kärnkraftverk

Klimatförändringen tvingar oss att tänka om gällande vår energiproduktion. Dyra utsläppsrätter har gjort många nya fossilfria energiformer lockande. Vindkraft byggs så mycket som tillåts, men vindkraft ensamt kan inte stå för framtida elproduktion eftersom det inte blåser hela tiden. In stiger utvecklingen av nya tidens kärnkraftverk.

Småskaliga kärnkraftverk

Småskaliga kärnkraftverk, small modular reactors, är också ett framtida alternativ för fossilfri energiproduktion. De flesta småskaliga kärnreaktorer, som i dagsläge är under utveckling, skiljer sig inte markant från de centrala driftsprinciperna för nuvarande kärnreaktorer. De är så att säga förminskade versioner av vanliga kärnreaktorer. Dessa småskaliga kärnkraftverk kunde vara lämpliga t.ex. för att producera fjärrvärme. Problemet även med småskaliga kärnkraftverk är avfallslagring samt att de troligen, sist och slutligen, också kommer att vara rätt dyra att bygga.

Fusionsreaktorer

Utvecklingen av kärnkraft fortsätter aktivt och det forskas i dagens läge mycket i kärnfusion. Utvecklingen av fusionsreaktorer, fjärde generationens kärnkraftverk, pågår bl.a. i USA och Frankrike. I kärnfusionen utnyttjas vanligtvis isotoper av väte framom uran. Fusionsreaktorerna skulle därmed generera mindre farlig radioaktivitet och avfall än fissionsreaktorer. Men troligen hamnar vi ännu vänta 5–10 år innan världen ser sin första fungerande fusionsreaktor, som verkligen producerar energi för kommersiellt behov.

 

Teckna rörligt elpris!

  • 0 kr örespåslag i ett år
  • 0 kr månadsavgift i ett år
  • Rabatt på elcertifikat
Fler artiklar

Hur kan vi hjälpa dig?

Undrar du över fakturering, elavtal och aktuella elpriser…?
Kolla våra Frågor & Svar – enkelt, snabbt och ingen telefonkö.

Om frågorna och svaren inte hjälpte dig, kan du kontakta vår kundservice, antingen per e-post eller telefon.

Öppet vardagar 9–16. Vid helgdagar kan avvikelser förekomma.

Vardagar kl. 9–16
08-43 737 858
Hitta svar på Frågor och svar sidan.