Den svenska kärnkraften

Det finns idag tio reaktorer fördelade på Forsmarks kärnkraftverk, Oskarshamns kärnkraftverk och Ringhals kärnkraftverk. Barsebäcks kärnkraftverk stängdes sista reaktorn 2005.
Kärnkraft utgör ca 45 procent av elförsörjningen i Sverige, totalt ca 65-70 TWh årligen. Att producera en kWh kostar 15-20 öre.

År i produktion

Effekt i MW och typ

Totaler

Kärnkraftens historia

Kokvattenreaktor

I en kokvattenreaktor fungerar vattnet som moderator och bringas i kokning i reaktorhärden. Reaktortypen är världens näst mest vanliga efter tryckvattenreaktorn.

I bränslehärden finns, beroende på reaktortyp, ca. 400 till 700 bränslepatroner, vardera bestående av en kvadrat med 8x8, 9x9 eller 10x10 bränslestavar på ca 10 mm diameter. Mellan varje bränslepatron finns utrymme för styrstavar för att reglera reaktorns effekt och forma effektbilden. Med huvudcirkulationsflödet regleras kylningen i reaktorn på så sätt att högre kylflöde ger lägre ånghalt och därmed bättre moderering och högre effekt. Men högre effekt ger också mer ånga varvid en jämvikt inställer sig. Reaktoreffekten kan därmed regleras med hjälp av huvudcirkulationspumparna.

I toppen av reaktorhärden finns fuktavskiljare som avskiljer ångan som strömmar till turbinen. Turbinen genererar via generatorn elenergin. Ångan kondenseras och förs på nytt in i bränslehärden.

Tryckvattenreaktor

I en tryckvattenreaktor leds det upphettade kylvattnet till en värmeväxlare (ånggenerator) där ånga produceras för att driva de ångturbiner som i sin tur genererar elektrisk energi. Då det kylvatten som varit inne reaktorn aldrig når ångturbinerna är strålningen mycket lägre i turbinhallen i en tryckvattenreaktor än i en kokvattenreaktor. I kokvattenreaktorn tillåts vattnet koka i reaktorhärden och driva turbinen direkt.

Vatten används som kylmedel i primärkretsen i en tryckvattensreaktor och flödar genom reaktorn med en temperatur på omkring 315 °C. Det höga trycket i primärkretsen på 15 MPa (150 atm) gör att vattnet inte kokar. Vattnet i primärkretsen används för att värma vattnet i en sekundär krets till ånga som passerar genom en ångturbin där elektriciteten produceras. I den sekundära kretsen är det tryck och temperatur vanligtvis 6.2 MPa (60 atm) och 275 °C.

Vid fission av uran utsänds neutroner med hög hastighet, snabba neutroner, men för att dessa neutroner ska kunna fortsätta kedjereaktionen måste man minska neutronernas hastighet (moderera) till de blir termiska, alltså har samma hastighet som atomerna i sin omgivning. I en tryckvattenreaktor använder man vatten som moderator för att minska neutronernas hastighet. Det som sker är att neutronerna kolliderar med väteatomerna i vattnet och därmed tappar fart.

Kort om Ågesta och Marviken

Ågestaverket, också kallat R3 eller Adam, var Sveriges första kommersiella kärnkraftverk. Det producerade främst fjärrvärme (verket kallades därför "Ågesta kärnkraftvärmeverk") till stockholmsstadsdelen Farsta men även en del elenergi som matades ut på elnätet.

Verket är insprängt i berget i ett friluftsområde vid Ågesta i Huddinge. Reaktorn var en tryckvattenreaktor med tungt vatten som moderator. Bränslet var naturligt uran i form av urandioxid som pressats och sintrats till cylindriska kutsar. Kutsarna var kapslade i zircaloy, en zirkoniumlegering. Reaktorn laddades med hjälp av en särskild laddmaskin. Utbränt bränsle förvarades torrt i hålrum i en strålskyddad betongkonstruktion. Reaktorn var i drift 1963 till 1974.

Statens Vattenfallsverk och AB Atomenergi enades 1958 om två gemensamma reaktorprojekt, dels R3/Adam i Ågesta och dels R4/Eva i Marviken utanför Norrköping. Konstruktionsansvaret för Ågestaverket delades mellan AB Atomenergi, Vattenfall och ASEA. Byggherrar var Vattenfall och Stockholms Elverk, medan Asea Atom var huvudleverantör för reaktordelen.

Ågestaverkets reaktor hade ursprungligen en effekt på 65 MW, men effekten höjdes i början av 1970 till 80 MW. Verket var en del i den svenska linjen som syftade till internationellt oberoende genom användning av inhemskt oanrikat uranbränsle i kombination med tungt vatten som moderator. Användning av inhemskt kärnbränsle, som i motsats till importerat uran inte var förknippat med besvärande krav på internationella inspektionsåtgärder, skulle även göra det möjligt att ur det använda bränslet utvinna plutonium – råvaran för en framtida svensk atombomb.

Marviken konstruerades från början som ett kärnkraftverk med tungt vatten som moderator. På grund av flera faktorer, varav säkerhetsproblem var ett, lades projektet ner 1970 innan reaktorn hunnit startas. Bredvid reaktorbyggnaden byggdes istället ett pannhus med en oljepanna och på så sätt kunde delar av den gjorda investeringen utnyttjas. Reaktortanken finns kvar på plats och användes under 80 och 90-talet till olika experiment genom Studsviks försorg.

En komplikation i reaktorns konstruktion var den laddmaskin som rymdes helt inne i reaktortanken. Redan tungvattenmoderatorn medför att härden var stor i förhållande till effekten och laddmaskinen som var tänkt att utifrån manövreras med axlar, linhjul och stållinor gjorde att tanken blev väldigt hög, avsevärt högre än våra senare reaktorer i helt andra effekter. Bränslet skulle kunna bytas under drift och avsikten var att medge kortvarig bestrålning av sådant bränsle som vid påföljande upparbetning skulle ge plutonium till svenska kärnvapen.

Under full drift skulle bränslet hissas från en bassäng under reaktorn, slussas in i en bränslebytarkanal som löpte genom härden och upp i utrymmet ovanför denna och sedan av laddmaskinen slutligen sänkas ner i härden. Dessutom var det tänkt att reaktorn skulle vara av kokartyp (det finns ett fåtal tungvattenkokare i drift, Haldenreaktorn är en) och laddmaskinen omöjliggjorde montaget av vattenseparatorer och ångtorkar. I stället skulle tungvattenångan efter utvändig separation köras in i tanken igen för nukleär överhettning.

De flesta röranslutningar löpte, i likhet med Ågestareaktorn ut genom tankens botten. Vid rörbrott skulle hela tungvattenförrådet ha förlorats och härden torrlagts.

Reaktorprojektet kallades R4 eller Eva och skulle bli den fjärde reaktorn i Sverige. Projektet utgjorde slutpunkten på den svenska linjen.

Marviken arbetar idag med 45 bars tryck och förbrukar ca 16,6 kg olja/s vid 200 MW eleffekt.