Kärnkraft, del 1: Teknik

Nu! Nu! Nu är det äntligen dags! I något i stil med ett år har jag hotat med att skriva ett rejält kärnkraftsinlägg. Det blir två.
Och jag misstänker att det här kan komma att bli mina referensinlägg för kärnkraft. Därmed kan det hända att jag uppdaterar dem då och då.
I det här inlägget kommer jag prata om tekniska förutsättningar och om hur jag tänker kring dem. I nästa pratar jag om ekonomi. Upplägget är alltså väldigt likt det jag körde om vindkraft för ett tag sedan.
Jag gör inga anspråk på att täcka in alla aspekter, eller ens skriva uttömmande om de aspekter jag tar upp. Det går inte på en blogg och det förstår nog alla. Och eftersom det här inte är en avhandling har jag inte gjort någon notapparat. Mina källor är en blandning av saker jag har i huvudet, saker jag kollat upp nätledes och saker jag diskuterat med sakkunniga. Därmed har jag också dragit nytta av folks sakkunskap utan att credda dem i inläggen, av ungefär lika delar lathetsskäl och läsbarhetsskäl. Vill någon bli creddad så säg bara till!
Jag är intresserad av kärnkraft, men kan knappast titulera mig expert. Hittar man några sakfel får man gärna påpeka dessa för mig, poängen med den här sammanställningen är att den ska vara korrekt i sak. Är det något kärnkraftdebatten behöver så är det saklighet.

Som jag brukar påpeka har alla energislag vi använder för- och nackdelar, kärnkraft inbegripet. Kärnkraft är nu ett ganska brett begrepp. Jag kommer huvudsakligen att prata om den kärnkraft vi har kommersiellt tillgänglig i dag, som ofta kallas generation II och snart generation III, där man använder låganrikat uran som går en gång genom reaktorn. Och jag avser reaktorer av västtyp, kok- eller tryckvattenreaktorer (lättvatten). Det är ingen konstig begränsning; detta är vad man vanligen avser när man pratar om kärnkraft i allmänhet i dag.

Det finns också något som kallas generation IV, vilket är ett paraplynamn för en rad olika tekniker med en bränslecykel som skiljer sig från den i ”vanlig” kärnkraft. Dessa tekniker är inte nödvändigtvis nya, men körs inte i stor kommersiell skala i dag. Flera av dem är lovande, med potential för stora fördelar i såväl bränsleledet som avfallsledet. Trots det kommer jag inte att skriva närmare om dem i det här inlägget. Anledningen är att jag helt enkelt är för dåligt inläst på detaljerna. Om det ändrar sig kan jag alltid göra en separat post om Gen IV senare.

Inlägget blir långt även utan Gen IV, men det är rubrikindelat så att den som bara är intresserad av vissa aspekter kan nöja sig med att läsa om dessa.

Nå. Jag vill börja med att återvända till de två mått jag tog upp när jag pratade vindkraft: döda per genererad energimängd (Deaths per TWh by energy source, som jag sade då, det är inte en peer-reviewad artikel, men det är det bästa exemplet i genren jag sett hittills. Jag har sedan dess också sett att andra gjort motsvarande beräkningar och landat i liknande siffror.) och utsläpp av växthusgaser. Jag citerar mig själv:

Det finns många sätt att ranka energislag. Två sätt som jag tycker är mycket bra är antalet döda per genererad energimängd (säkerhet) och utsläpp av växthusgaser (renhet). Givetvis finns andra aspekter på säkerhet och renhet, det här är inte de två enda relevanta måtten. Men det är synnerligen relevanta mått.

Döda per TWh
Här talar vi om en uppskattning av hur många människoliv ett kraftslag kräver inklusive allt som krävs för att få elen till stånd. Siffran för dagens kärnkraft ligger på 0,04 döda per TWh, vilket inkluderar Tjernobyl. Och för all del Fukushima, där antalet som dött och förväntas dö strålningsdöden är kvar på noll.
(Värt att påpeka är att Tjernobylreaktorn var av en typ vars spektakulärt låga säkerhet saknar motstycke i världen i dag, och att vad som hände i Tjernobyl är en fysikalisk omöjlighet även i de sämre av de reaktorer jag pratar om här.
Tjernobyl saknade till och med en anständig reaktorinneslutning. Att diska kärnkraft pga Tjernobyl är som att underkänna bilbranschens säkerhetsarbete det senaste halvseklet pga att folk på femtiotalet körde utan säkerhetsbälte och dog.)
Denna siffra inkluderar också uranbrytningen och byggnationen av kraftverken.
Det är en mycket låg siffra. Den ligger lägre än men i samma storleksordning som vind och europeisk vattenkraft (vattenkraft ser sämre ut om man tittar på hela världen). Den ligger en storleksordning under solkraft, två under naturgas och tre storleksordningar under kol och olja. Tre storleksordningar, det är alltså en faktor tusen.

Växthusgaser
Med användning av samma källor som i vindinlägget, Vattenfall och Wikipedia, nås resultatet att kärnkraft ligger i samma härad som vind och vatten, klår sol och givetvis utklassar naturgas och kol med ett par storleksordningar.

Komna så långt: om man köpte mitt resonemang kring vindkraftens välsignelser bör man sålunda gilla även kärnkraft. Bevisligen säker och ren.
Jag tycker att det resonemanget är sunt, och har den stora fördelen att det är kvantifierbart och möjligt att objektivt utvärdera. Det är annars alldeles för mycket magkänsla i energidebatten.
Men det är likväl inte hela det resonemang som behövs. Vind- och vattenkraft är relativt enkelt (om än inte så enkelt som man kan tro och med sina egna komplikationer). Kärnkraft är mer komplicerat, och det ska man ha respekt för. Jag ska därför gå vidare med flera aspekter.

Säkerheten vid drift
Men vänta nu, är inte det här samma aspekt som nyss? Jo det är det, men det är så populärt att prata om den så vi tar det ett varv till. Fast till stor del har jag redan hanterat det i mitt inlägg Fukushima och perspektiven, som jag tycker står sig väl än i dag. Poängen är att olyckor i kärnkraftverk visst kan hända, men konsekvenserna kostar, så länge myndigheter agerar rationellt, pengar snarare än människoliv. Kärnkraften har också ett riskarbete som inte motsvaras i övrig energiproduktion, vilket kan leda till att risker uppmärksammas som på andra håll skulle gå obemärkta förbi. Att man inte har lika bra koll på vattenkraftdammars hållfasthet gör inte dammbrott ofarliga.
Det betyder inte att ingen någonsin kommer dö till följd av kärnkraft, men det gäller även för annan elproduktion. Vi har kört kärnkraft ett bra tag nu, och nya kraftverk blir ständigt säkrare än äldre. Om kärnkraften var tokriskabel borde vi helt enkelt ha märkt det nu.

Uranbrytning
Ibland framställs brytningen av uran som ett stort miljöproblem med kärnkraften. Jag har grävt lite (höhö) i frågan och lutar åt att det inte är så. Visst går det att bryta uran på ett dåligt och farligt sätt, men det är inte det som är poängen – det går ju att bygga farliga vattenkraftdammar och vindkraftverk som tappar rotorbladen också. Och visst blir det en stor lokal miljöpåverkan inom gruvområdet. For crying out loud, det är en gruva. Men det är också allt det, rätt skött, är. Man skulle kunna tro att radioaktivitet skulle vara ett problem för gruvarbetarna, men säkerställer man god ventilation är det inte så. (Det är för övrigt inte uranet som står för radioaktiviteten, naturligt uran är inte speciellt radioaktivt, utan radongas, som inte heller är endemisk i just urangruvor.)
Naturvårdsverket har tittat på frågan, eftersom det surras så mycket om den, och i stort sett kommit fram till att urangruvor i det mesta är att jämställa med sulfatgruvor. Jag är förvisso inte expert på sulfatgruvor (heller), men de tycks inte åtnjuta samma hätska motstånd som urangruvor. I Australien har man också brutit uran i stor skala ett bra tag med höga miljökrav, vilket verkar fungera bra. Det förefaller helt enkelt som om det inte finns goda skäl att motsätta sig specifikt urangruvor, om man inte gör det för att man är emot kärnkraft. Men då är det inte gruvverksamheten i sig man underkänner.

Man kan givetvis vara emot gruvverksamhet i allmänhet, men då har man gjort det svårt för sig om man vill ha någon energi. Lite grovt räknat kan man anta att det behövs bortåt 1500 stora vindkraftverk för att ersätta en modern kärnreaktor, baserat på 2 MW maxeffekt per snurra, 40% genomsnittligt uttag (möjligen optimistiskt), 1,5 GW maxeffekt i reaktorn och dryga 80% tillgänglighet (hoppeligen pessimistiskt). Varifrån ska metallerna till dessa kraftverk komma? Den stora mängden kraftverk som krävs gör att vindkraft per energienhet kräver en faktor 10-20 gånger så mycket stål och koppar som kärnkraft. Detta är inte minst intressant då väsentliga delar av världens uran kommer från vad som egentligen är en koppargruva.

Relevant i sammanhanget är den höga energitätheten i uranet. Även om en urangruva som sagt har stor miljöpåverkan inom sitt område behövs det inte särskilt mycket gruva för att få ut väldigt mycket energi.

Lite, men bara lite, spekulativt kan man hävda att det strängt taget inte behövs några gruvor alls. Det har gjorts lovande försök att extrahera uran ur vanligt havsvatten. Det verkar gå bra, fast till ett högre pris än gruvbrytning. Det i sig behöver inte utesluta metoden eftersom bränslekostnaden är en liten del av kärnkraftens kostnader, men det kan alltså inte konkurrera prismässigt med gruvorna i dag. Skulle man dock absolut inte vilja ha urangruvor skulle det vara en framkomlig väg.

Slutförvaring av radioaktivt avfall
Jag tänker här på omhändertagandet av det farliga högaktiva avfallet från använt kärnbränsle. Begränsar man sig till den bränslecykel som används kommersiellt i dag måste detta lagras säkert under lång tid, vilket ska tas på allvar.
Detta kunde ha varit ett bra argument mot kärnkraft innan vi började med den. Det kan tyckas vara ett vanskligt företag att ge sig på innan man vet hur avfallet ska hanteras. Det finns dock två, kanske tre, skäl till att jag inte tycker att ett sådant argument är hållbart i dag.
Det första är att vi de facto redan har en hel del avfall efter de decennier vi haft kärnkraft. Även om vi slutade med kärnkraft i morgon skulle detta avfall kvarstå. Avfallsproblemet förändras inte kvalitativt av att vi fortsätter. Det blir mer avfall, ja, men inga principer förändras. Mängderna i ren volym är om inte små så inte heller så hiskligt stora. Alltså: avfallsproblemets existens påverkas inte av om vi fortsätter med dagens kärnkraft eller inte, och kvantiteten är inte alls ett dominerande problem som det är med till exempel koldioxid.
Det andra skälet är att avfallsproblemet åtminstone i Sverige i praktiken är löst. Kanske inte på allra bästa sätt – exempelvis skulle det kunna vara bättre att omarbeta avfallet i nya reaktorer till mer kortlivade ämnen – men på ett tillräckligt bra sätt med djupförvaring i geologiskt stabilt urberg. Den som oroar sig för koppartubers beständighet och bentonitleras kletighet kan lugnande tänka på de naturliga kärnreaktorerna i Oklo, där de radioaktiva resterna inte flyttat sig mer än ett par meter på två miljarder år.

Man bör också ha i åtanke när man diskuterar förvaring av kärnavfall att målet, såvitt jag förstått, är att ingen på hundratusen år ska få en förhöjd bakgrundsdos med mer än en procent, vilket är ungefär vad man får av några timmars flygresa per år, eller att en gång i sitt liv göra en mammografiundersökning. Bara genom att flytta till exempel från Stockholm till Bohuslän, där berggrunden strålar mer än i Stockholm, får man en mycket större stråldos (kanske 30 gånger större) än gränsen för vad någon enda person på 100000 år ska få från kärnavfallet. Eller, med andra ord: Stockholmsbon som väljer att ta sommarsemester i Bohuslän får i och med det en extra stråldos som överstiger vad ingen på 100000 år ska utsättas för från bränsleförvaringen.
Det är inte helt lätt att komma på någon jämförbar verksamhet med samma krav på sig. Till exempel dör cirka 5000 personer per år i Sverige en för tidig död till följd av fossila utsläpp, men det accepterar vi på ett helt annat sätt.
Det gör det också lite svårt att seriöst diskutera säkerheten för långtidsförvar av använt kärnbränsle. Givetvis är det en fråga man måste ta på allvar, för det är material man inte borde äta om man hittar det i skogen. Men kraven som ställs är löjeväckande. Visst, uppfyller man dessa krav kommer man också att uppfylla kravet att skogsflanörer inte ska råka äta kärnbränsle. Det känns ändå som om kravställaren inte tillämpat speciellt mycket rim och reson, givet hur andra energislag behandlas. Det finns alltid en alternativkostnad, och i detta fall verkar man inte ha ställt sig frågan: om vi använder ett annat energislag, hur många liv kommer det kosta? Frågan är inte sofism. Vindkraft är ett av våra allra säkraste energislag, men ändå dödades 2011 fjorton människor i vindkraftsolyckor – bara i England.

Kärnvapen
Men kärnvapnen då? Är inte kärnvapenspridning ett starkt argument mot kärnkraft?
Det skulle det vara om det ena ledde till det andra, men vid närmare påseende är det inte så.
Det går att använda en modern reaktor för att tillverka material man kan göra kärnvapen av, men inte samtidigt som man stadigvarande producerar el. Man måste nämligen använda en annan variant av kärnbränslecykeln, där man ideligen stoppar reaktorn och tar ut bränslet. Det är oförenligt med att producera el någon längre tid i sträck, och det är också en rätt tydlig giveaway för IAEA, som förutom sina inspektörer har realtidsövervakning installerad. Det går inte att göra bombmaterial utan att IAEA får veta det – försåvitt man inte vägrar släppa in IAEA över huvud taget, vilket det torde finnas cirka en genomskinlig anledning till. Det radioaktiva avfall som kommer ut från svenska reaktorer, och liknande reaktorer över hela världen, kan man alltså inte göra atombomber av. (Ska man vara riktigt petig så kan det vara teoretiskt möjligt att göra det, men så svårt att såvitt känt har ingen slagit sig på att göra det; det finns alltid enklare sätt att komma åt bomben.) Det gäller förstås även sedan man grävt ned det i urberget.

Det är inte heller så att man bara för att man har en kärnreaktor och reaktorfysiker automatiskt är hejare på att bygga kärnvapen. En reaktor och en atombomb är besläktade men ändå vitt skilda fenomen.

Än viktigare är att ingen behöver en kärnreaktor över huvud taget för att göra kärnvapen. Ta Iran. De har visserligen en reaktor de skulle kunna använda för att göra en plutoniumbomb, men allt man behöver är centrifuger för att kunna bygga en uranbomb. Uranbomber är också mycket lättare att hantera än plutoniumbomber. Få kan ha missat att ansträngningarna kring Iran handlar om att få dem att sluta höganrika uran med sina centrifuger. Det finns ingen reaktor med i den processen. Med laseranrikning, en teknik under uppsegling, blir det ännu enklare. Tyvärr är atombomben här för att stanna; alla halvavancerade länder kan om de bara vill skaffa sig kärnvapen, och det kommer bara bli lättare. Atombomben kan inte ouppfinnas. Men det har inget med elproducerande kärnkraft att göra.

Alltså: Elproducerande kärnkraft kan i praktiken inte användas för att göra atombomber. Det behövs ingen reaktor alls för att göra kärnvapen, och det är knappast ens det lättaste sättet. Fredlig kärnkraft har ungefär lika mycket att göra med kärnvapen som bilfabriker med stridsvagnar.

Förnybarhet
Kärnkraften räknas inte som en förnybar energikälla. Det är i princip alldeles korrekt. Vind, sol och regn kommer finnas så länge solen beter sig som i dag. Kraftverken för att ta hand om vind, sol och regn kräver nyttjande av ändliga resurser – se till exempel ovan om metallåtgången för vindkraft, och då har vi inte ens berört sällsynta jordartsmetaller – men själva vinden, solen och regnet kommer inte ta slut. Kärnbränsle är en ändlig resurs. Men hur ändlig då? Så ändlig att det spelar någon roll? Nej, egentligen inte. Ibland påstås att uranet är på väg att ta slut, men då avses vanligen det uran som i dag lönar sig att bryta. Accepterar man ett högre uranpris – vilket inte är något konstigt eftersom bränslekostnaden som sagt är liten i förhållande till övriga driftkostnader för kärnkraft – finns tillgångar som räcker i hundratals år. Med utvinning ur havsvatten kan det utsträckas avsevärt längre. Detta utan att räkna med någon annan bränslecykel än den vi använder i Sverige sedan decennier.
Jag kan bara inte få någon relevans ur argumentet ”jamen bränslet kanske bara räcker i tusen år”.

Avrundning
Jag tror att punkterna ovan ganska väl täcker in de vanliga invändningarna mot kärnkraften. Jag tycker också att det framgår att när man belyser dem smälter det mesta av dem bort, åtminstone i en värld där man måste ta hänsyn till andra energislags realiteter.
Kärnkraft är inte heller bara en bunt nackdelar att hantera, och bland fördelarna märks inte enbart litet koldioxidavtryck, långsiktig bränsletillgång och bevisligen hög säkerhet. Det är även en energikälla som är oberoende av väder, vilket förstås skiljer den från vind- och sol- men även vattenkraft. Den är också utomordentligt utrymmeseffektiv. Nu är Sverige ett stort och glest befolkat land, men det blir ändå ett himla liv så fort man vill smälla upp en vindsnurra. Det är lätt att bli lite trött när man tänker på de åtminstone ett och ett halvt tusen stora vindsnurror som ska upp för att ersätta en reaktor.

Nu vill jag egentligen inte ställa kärnkraft mot vind. Eller mot sol, eller mot vatten. Jag är generellt positiv till alla dessa. Jag ställer gärna kärnkraft mot fossila bränslen, men om vind skrev jag att jag gillar vindkraft, och det vidhåller jag. Men jag tycker också att det finns mycket goda tekniska och miljömässiga skäl att vara positiv till kärnkraft, och att inte missgynna kärnkraft jämfört med sol, vind och vatten, vilket är vad det här inlägget handlat om.
Nästa inlägg kommer kasta ett öga på ekonomiska förutsättningar.

Annonser

Etiketter:

6 svar to “Kärnkraft, del 1: Teknik”

  1. Pandora’s Promise – om löften som inte riktigt höll. Och om pengar. | Ape reft of his tail Says:

    […] en het potatis, men den berördes inte alls. Så hade det inte behövt vara; jag tyckte att jag i mitt nyligen skrivna inlägg om kärnkraftens teknik påvisade att det där inte behöver vara någon stor grej. Över lag, för att maxa ut […]

    Gilla

  2. Klas2k Says:

    Superbra översikt !!
    Tycker du hade det mest slagkraftiga argumentet mot dom som blandar samman kärnkraft med vapen: ”Fredlig kärnkraft har ungefär lika mycket att göra med kärnvapen som bilfabriker med stridsvagnar.” Klockrent på alla plan !

    När det gäller vindkraft så ger mina egna efterforskningar max 20-30% utnyttjandegrad av den installerade effekten, men det är möjligt att det gått upp lite de senaste två åren och man kanske kan nå 40% även om det låter högt.

    /K

    Gilla

  3. horvendile Says:

    Tack!
    I första utkastet skrev jag 25% eftersom det var vad jag läst tidigare, men det verkar som om man räknar med att nå 40% inom överskådlig framtid. I alla fall enligt den amerikanska källa jag använde för ekonomiberäkningar i del 2. Och det är förstås bra om det stämmer! Jag valde i alla fall att räkna lite högt för vindkraften och lite lågt för kärnkraften, eftersom jämförelsen tål det.

    Gilla

  4. Stephan Pomp Says:

    Jag hoppas att Anna-Karin Hatt läser din blogg. Då kanske jag kan få svar på detta också: http://stephanpomp.blogspot.se/2013/11/basta-anna-karin-hatt.html
    🙂

    Gilla

  5. horvendile Says:

    Det utgår jag från att hon inte gör.
    Men, i allmänhet är det inte så att det inte finns centerpartister med en balanserad kärnkraftsyn. Det är dock en trög skuta att vända, och speciellt före valet tror jag inte det kan hända ett jota. Min amatörbedömning är att intresset för interna strider i partiet när man står inför ett, eh, utmanande riksdagsval kan approximeras till noll.

    Gilla

  6. Av jord är du kommen | Förvånansvärt vettig Says:

    […] tidigare skrivit en del om energiproduktion medelst kärnkraft på bloggen, bland annat en rejäl översikt över viktiga teknikaliteter. En fråga som jag dock behandlat styvmoderligt är avfallsfrågan. Det är dags att åtgärda det […]

    Gilla

Kommentera

Fyll i dina uppgifter nedan eller klicka på en ikon för att logga in:

WordPress.com Logo

Du kommenterar med ditt WordPress.com-konto. Logga ut / Ändra )

Twitter-bild

Du kommenterar med ditt Twitter-konto. Logga ut / Ändra )

Facebook-foto

Du kommenterar med ditt Facebook-konto. Logga ut / Ändra )

Google+ photo

Du kommenterar med ditt Google+-konto. Logga ut / Ändra )

Ansluter till %s