Större delen av världens kärnkraftverk är idag utrustade med den andra generationens reaktorer och det finns även ett antal reaktorer i drift som tillhör den tredje generationen. Det internationella samarbetsprojektet Generation IV International Forum (GIF) har emellertid sedan början av 2000-talet arbetat med att utveckla nästa generations kärnreaktorer, som ska hjälpa till att tillgodose världens framtida energibehov samtidigt som de bland annat minskar produktionen av radioaktivt avfall.
I sitt arbete med att utveckla den fjärde generationens kärnkraftsreaktorer har Generation IV International Forum (GIF) valt att fokusera på sex olika reaktordesigner, som i de flesta fall förväntas kunna tas i kommersiell drift någon gång mellan 2030 och 2040. Reaktorerna varierar i storlek från mycket små till mycket stora, men alla arbetar vid högre temperatur än dagens reaktorer och kan därför utnyttja energin i kärnbränslet mer effektivt. Fyra stycken är dessutom så kallade snabba reaktorer, vilket innebär att de kan utnyttja bränslet ännu mer effektivt genom att använda sig av snabba neutroner som bildas vid fissionen, något som bromsas av en moderator i dagens termiska reaktorer.
Europa satsar på snabba reaktorer
Deltagarna i GIF är Argentina, Brasilien, Frankrike, Japan, Kanada, Kina, Ryssland, Schweiz, Storbritannien, Sydafrika, Sydkorea, USA och den europeiska atomenergigemenskapen Euratom, där Sverige är med. De sex reaktordesigner som utvecklas inkluderar högtemperaturreaktorer och superkritiska vattenkylda reaktorer, som precis som dagens reaktorer är termiska reaktorer, såväl som gaskylda snabba reaktorer, blykylda snabba reaktorer, natriumkylda snabba reaktorer och smältsaltreaktorer, som utvecklas i både en termisk och en snabb variant.
I Europa satsas det framförallt på tre av de snabba reaktordesignerna och en demonstrationsreaktor planeras för varje design. Den natriumkylda snabba reaktorn ASTRID (Advanced Sodium Technological Reactor for Industrial Demonstration) ska byggas i Frankrike, den gaskylda snabba reaktorn ALLEGRO i Slovakien, Tjeckien eller Ungern och den blykylda snabba reaktorn ALFRED (Advanced Lead Fast Reactor European Demonstrator) i Rumänien. Konstruktionen förväntas i samtliga fall påbörjas omkring 2020 och reaktorerna förväntas tas i drift omkring 2025.
Producerar mindre kärnavfall
De gemensamma målen för alla rektorer i den fjärde generationen är att de ska vara mer ekonomiska än dagens reaktorer och att de ska ha högre säkerhet och bättre skydd mot spridning av kärnvapenteknik och material som kan användas i kärnvapen. Tack vare att reaktorernas avancerade teknik gör det möjligt att utvinna mycket mer energi ur samma mängd kärnbränsle kommer den fjärde generationens reaktorer även att förbruka naturresurserna mer sparsamt, samtidigt som de tack vare att de förbrukar en större andel av bränslet producerar mindre och inte lika långlivat kärnavfall. Det finns till och med möjlighet att kunna återvinna högaktivt kärnavfall från dagens reaktorer som bränsle i den fjärde generationens reaktorer.
Ingen uranbrytning
Under den nationella konferensen Mötesplats SKB tidigare i våras där berörda myndigheter, beslutsfattare och organisationer bjudits in för att utbyta lärdomar och ta del av arbetet inom det svenska kärnavfallsprogrammet, diskuterade Daniel Westlén från Vattenfall den roll som den fjärde generationens reaktorer har när det gäller avfallsfrågan.
Daniel Westlén började med att belysa fördelarna med tekniken i den fjärde generationens reaktorer.
– Den riktigt stora, som är fantastisk, är att tekniken är skalbar i princip i all oändlighet. Man kan bygga i princip hur stora energisystem som helst utan koldioxidutsläpp, sa Daniel Westlén.
Tack vare att utarmat uran kan användas som bränsle menade Daniel Westlén också att den fjärde generationens reaktorer inte bara betyder att naturresurserna används mer sparsamt, utan att det också förtjänar att nämnas att det utarmade uran-238 vi idag har liggande skulle räcka väldigt länge.
– Det finns inget behov alls av ny uranbrytning. Frankrike skulle kunna klara sig vid nuvarande kärnkraftsproduktion, på 400 terawattimmar per år, i 5 000 år utan att bryta mer uran, sa Daniel Westlén.
Slutförvar behövs fortfarande
Samtidigt var Daniel Westlén tydlig med att slutförvar, även om det kanske kommer att förändras något, alltid kommer att behövas, eftersom det även med den uppdaterade bränslecykeln i den fjärde generationens reaktorer, såväl som med fusion, kommer att finnas radioaktiva ämnen som behöver tas omhand. Han menar också att de ämnen som är begränsande i SKB:s säkerhetsanalyser för de olika slutförvaren, för driftavfall och för högaktivt avfall, inte är de ämnen som de snabba reaktorerna tar hand om. De ämnen som i hans mening kommer att utgöra ett problem är istället andra ämnen, som intressant nog förekommer även i andra verksamheter.
– Det är ämnena i uranserien, som till exempel finns i graniten som man spränger ut för att bygga slutförvaren, som är de ämnen som är begränsande, förklarade Daniel Westlén.
FAKTA
Deltagarna i det internationella samarbetsprojektet Generation IV International Forum (GIF) är Argentina, Brasilien, Frankrike, Japan, Kanada, Kina, Ryssland, Schweiz, Storbritannien, Sydafrika, Sydkorea, USA och den europeiska atomenergigemenskapen Euratom, där Sverige är med. De sex reaktordesigner som utvecklas inkluderar högtemperaturreaktorer och superkritiska vattenkylda reaktorer, som precis som dagens reaktorer är termiska reaktorer, såväl som gaskylda snabba reaktorer, blykylda snabba reaktorer, natriumkylda snabba reaktorer och smältsaltreaktorer, som utvecklas i både en termisk och en snabb variant.
*Redaktionens val är ett urval av tidigare publicerade artiklar från året.
