Kärnkraft

I ett kärnkraftverk skapas ånga i en reaktor som driver en ångturbin som via en generator producerar el. I en reaktor byts en tredjedel av bränsle var 12-18 månad. Bränslebyte tar ungefär två veckor och görs vid regelbundna s.k. revisioner. Då bränslekostnaden i ett kärnkraftverk enbart utgör en mindre del av totalkostnaden och revisioner görs med fasta intervall oavsett bränsleförbrukning är det mest ekonomiska att köra kärnkraftverk på högsta effekt dygnet runt.

Produktion

Kärnkraftens produktion är planerbar och täcker elens basbehov, s.k. baskraft. Kärnkraft behöver därutöver kompletteras med produktion som kan variera med elförbrukningen, s.k. reglerkraft.

Ett typiskt kärnkraftverk har tre-fyra reaktorer som vardera är 1000-1500 megawatt. Ett kärnkraftverk producerar 25-35 terawattimmar el per år eller 18-25 procent av Sveriges totala elbehov.

Sverige har idag åtta reaktorer i drift fördelade på tre kärnkraftverk. Reaktorerna har en sammanlagd effekt på cirka 8 600 MW. Ringhals 2 kommer dock att stängas senast den 31 dec 2019 och ingår därför inte i dessa siffror. Ringhals 1 ska stängas senast 31 dec 2020.

Reaktortyp

Kärnreaktorn använder uranbränsle. Det finns en mängd olika reaktortyper. Den vanligaste reaktortypen idag använder vanligt vatten för att starta en kedjereaktion i uranbränslet. Vattnet används både för att skapa ånga och för att bibehålla kedjereaktionen i reaktorn.

Kedjereaktionen

Kedjereaktionen i en kärnreaktor är mycket känslig och upphör automatiskt om vattnet i reaktorn blir för varmt. Styrstavar kan bromsa eller avbryta kedjereaktionen på ett fåtal sekunder.

Kärnbränsle kan inte explodera då det innehåller 20 gånger mindre klyvbart material än vad som krävs för en kärnexplosion.

Kärnbränsle

En typisk reaktor omsätter ungefär 25-30 ton kärnbränsle per år fördelat på omkring 50 bränsleelement (av totalt 150). Detta kan jämföras med 3-5 miljoner ton kol, gas eller biobränsle för ett motsvarande kraftverk med brännbara bränslen.

Kärnbränsle i en vattenreaktor innehåller 3-4 procent klyvbart uran vilket är fem till sex gånger mer än i naturligt uran. Ökningen av klyvbart uran görs genom en process som kallas anrikning. Anrikning är en energikrävande och dyr process och utgör närmare 35 procent av bränslekostnaden.

Det klyvbara uranet (U235) omvandlar en del av det övriga uranet (U238) till nytt kärnbränsle av typen plutonium (P239).

Av den energi som utvinns ur bränslet utgörs ungefär 2/3 av uran och 1/3 av plutonium.

Restvärme

När en reaktor stängs av alstrar de radioaktiva ämnen som bildas genom klyvning av uranbränslet fortfarande värme motsvarande en halv procent av arbetseffekten. Denna värme måste kylas bort annars kan i värsta fall bränslet smälta, en så kallad härdsmälta.

Restvärmen avtar allt eftersom de radioaktiva ämnen stabiliseras. Efter en vecka har restvärmen halverats och efter ett år till en tjugondel. Efter fem år kan lagring ske i torrbehållare med luftkylning.

Använt kärnbränsle

Använt kärnbränsle utgörs till 95 procent av samma sak som färskt kärnbränsle nämligen uran. En procent utgörs av plutonium, americium och curium som har mycket långa halveringstider och gör att bränslet behöver hållas avskild från människor 100 000 år. Dessa ämnen avger sin energi i form av alfastrålning.

Fyra procent av bränslet utgörs av lätta ämnen som skapats när uranatomer klyvts. 3 procent av dessa ämnen är inte radioaktiva. Den återstående procenten utgörs av ämnen som avger strålning i ungefär 300 år.

Använt kärnbränsle kan återvinnas i en viss typ av kärnkraftsreaktorer. Idag är ett geologiskt slutförvar det mest ekonomiska sättet att ta hand om använt kärnbränsle.

Klimatutsläpp

Klimatutsläppen från kärnkraft är mycket små. Klimatutsläpp uppstår vid byggnation, uranbrytning, bränsletillverkning, drift, rivning och slutförvar av använt bränsle och rivningsavfall.

Elsimulator