Smält salt, torium, CMOS och R2

Det finns idag en uppsjö av nya sätt att bygga kärnkraftsreaktorer. Somliga kanske ser det som ett svaghetstecken, men vi som var med under VLSI-teknikens barndom känner igen vad som händer. Kärnkraften har återigen nått ”kritisk massa” och vi kanske är på väg mot något som kan liknas vid halvledarbranschens CMOS. Men vi börjar med några ord om vad nedläggningen av R2- och R1-reaktorerna faktiskt innebär.

En månad kvar
För nu är det bara en månad kvar innan reaktor 2 vid Ringhals släcks ner för gott. Och bara ett år tills R1 följer efter. Jag har roat mig med att räkna lite på vad det innebär, något om inte är ett dugg svårt. Som vanligt finns alla siffror lätt tillgängliga.

R2-reaktorn producerade 2018 6,7 TWh, medan R1-rektorn gav 6,6 TWh. Det är bra siffror att hålla i huvudet. Ännu viktigare är att det handlar om basenergi som produceras vid rätt ställe och när den faktiskt behövs. Toppeffekten på R2-reaktorn är ”bara” 885 MW (881 MW för R1), men den effekten produceras hela tiden, oberoende av om solen skiner eller vinden blåser.

6,7 TWh motsvarar 670 kWh per svensk, fem procent av den totala elförbrukningen eller 10 procent av elförbrukningen om vi räknar bort industrin.
Om vi räknar in R1-nedläggningen nästa år talar vi om 1 330 kWh per svensk eller 10 procent av elförbrukningen (20 procent om vi räknar bort industrin). Och återigen – vi talar om förlust av basproduktion producerad på rätt ställe.

Tyskland
Om vi skall jämföra med Tyskland – min favoritjämförelse – ser vi att 1 330 kWh faktiskt är 21 procent av hela den tyska elförbrukningen per invånare eller nästan hela hushållsförbrukningen (ca 1 500 kWh per invånare). Och återigen – vi talar inte om sol och vind utan om riktig, stabil baskraft.

Tyskland har sedan beslutet om ”energiewende” klarat av att minska sin kärnkraftsbaserade elproduktion med ca 700 kWh per invånare. Det är alltså ungefär lika mycket per invånare som nedläggningen av R2-reaktorn i Sverige. Den tyska omställningen har kostat ohyggliga pengar.

De närmaste tio åren skall Tyskland försöka lägga ner de resterande 900 kWh kärnkraft per invånare, vilket kommer att anstränga den tyska budgeten och elnätet ytterligare och innebära fortsatta höga koldioxidutsläpp.

I Sverige lägger vi ner 1 330 kWh per invånare (R2+R1) ”på ett bräde” (under ett år). Det låter ärligt talat helt vansinnigt.

Hur mycket koldioxid?
Idag räknas ju allt om till koldioxid och det går naturligtvis att göra med nedlagda reaktorer också. Då är det också lätt att jämföra olika klimatåtgärder och se vad som verkar vettigt och vad som verkar ovettigt.

Nedläggningen av R2 och R1 ger en minskad elproduktion med 1 330 kWh per svensk om vi utgår från 2018 års produktionssiffror. Stabil elproduktion innebär normalt sett kolkraft om vi vill tänka globalt och det betyder ungefär 1 kg koldioxid per kWh och 1 330 kg koldioxid per svensk. Det skall jämföras med de drygt 900 kg koldioxid per person som hela dagens svenska personbilstrafik genererar.

Nu är det kanske lite väl elakt att jämföra enbart med kolkraft (även om det globalt sett är fullständigt rimligt). För svensk del är förmodligen rysk naturgas ett bättre alternativ för att skapa stabil el och då landar vi på ungefär ett halvt kilo koldioxid per kWh. Det motsvarar 665 kg koldioxid per svensk eller ungefär personbilstrafikens totala mängd koldioxid per person om alla svenskar köper en bränslesnål dieselbil vid nästa bilbyte. Eller varför inte sexton procent av de totala svenska koldioxidutsläppen.

Gott om el?
Men Löfven och Ygeman hävdar ju att Sverige har ett jättelikt elöverskott och att kärnkraftnedläggningarna närmast är bra för miljön?

Tja, vi får väl hoppas att de faktiskt inte vet bättre, att de inte förstår skillnaden mellan energi och effekt och/eller att de inte har en susning om prognoserna för elförbrukning i framtiden. Förhoppningsvis ”jobbar de med de här frågorna stenhårt varje dag”.

Nu blev jag så där otrevligt ironisk och politikerföraktande igen.

I den verkliga verkligheten är däremot stabil elförsörjning på rätt plats oerhört värdefull. Den som råkar ha några TWh ren och stabil kärnkraftsel till övers kan alltid lyfta luren till Amazon Web Services, Google, Microsoft, Facebook eller någon av de andra webaktörerna. Under många år kommer det att byggas massor av nya energislukande serverhallar och de flesta av dem kommer att drivas med el från kolkraftverk. Serverhallar måste ju drivas 24 timmar per dygn och 365 dagar om året (inte bara när det blåser). Jag gissar att varken Varberg eller Kungsbacka skulle tacka nej till några serverhallar med garanterad el från Ringhals (ett par mil bort).

Meningslösa åtgärder
Det är lätt att se att den negativa effekten av R2- och R1-nedläggningen är större än summan av alla dyra miljöåtgärder som våra politiker hittar på. Satsningarna på elbilar blir till exempel alldeles ovanligt meningslösa när man i ett slag ökar de globala koldioxidutsläppen med lika mycket som hela den svenska personbilstrafiken och dessutom plockar bort den el som skulle ha behövts för elbilarna.

Det är sannerligen inte lätt att förstå logiken hos miljöpolitiker och klimatorganisationer. Gigantiska utsläppsökningar på många miljoner ton koldioxid accepteras med en handviftning, samtidigt som minimala utsläppsminskningar får kosta hur mycket som helst. Uppenbarligen har man aldrig hört talas om kostnads/intäktsanalys.

Nästa generation
Nej, låt oss lämna symbolpolitiken åt sitt öde och i stället ta en titt på vad som händer på kärnkraftsområdet. Det är betydligt skojigare.

Ändå är det, som säkert många lagt märke till, inte alldeles lätt att hänga med i debatten om nästa generations kärnkraft. Skall vi satsa på termiska eller snabba reaktorer? Skall vi ha reaktorer som kyls med vatten, natrium, bly eller någon form av smält salt? Om vi vill använda smält salt – skall vi då rentav blanda bränslet i saltet? Och skall vi elda reaktorn med uran eller torium? Man kan lätt bli förvirrad.

Det hela påminner en hel del om halvledarteknikens barndom, där kampen stod mellan en rad olika teknologier. I början av sjuttiotalet tog i och för sig MOS-tekniken över ledningen som bas för VLSI, men olika varianter av PMOS, NMOS och CMOS samexisterade ett bra tag och ända fram på nittiotalet gjorde den bipolära tekniken försök att återta marknaden med I2L och BiCMOS.

För att krångla till det ytterligare kom med jämna mellanrum nya tekniker som GaAS, GaN, SiGe och en hel del annat. På senare tid har vi sett en ökande marknad för komponenter i kiselkarbid och vi vet fortfarande inte hur långt vi tar oss med grafen.

Styrka
Att ha många konkurrerande teknologier kan verka slösaktigt, men det har visat sig vara extremt framgångsrikt. Somligt som från början såg lovande ut föll bort på vägen på grund av oväntade materialproblem eller jämförelsevis höga kostnader. En del teknologier visade sig vara för dyra för generellt bruk, men blev extremt effektiva för specialområden.

Det kanske mest förvånande var nog ändå att det gick att komma så långt med CMOS. De flesta insåg nog att CMOS hade bra potential, men det var absolut inte uppenbart att man skulle kunna komma upp i multi-GHz-frekvenser eller ner till geometrier på bara några nm.

På rörnivå
Att dagens kärnkraft inte hittat ”sin CMOS” är väl ganska uppenbart. De flesta av de reaktorer som finns i drift idag har knappast ens kommit till halvledarnivå utan ligger snarare kvar på rörnivå.

Vi ser alltså ett antal vattenkylda termiska reaktorer som drivs med uran, närmare bestämt isotopen U-235. U-235 är praktisk eftersom den enkelt kan klyvas och ge energi när den träffas av en neutron.

Det tråkiga är att nästan all den uran som finns tillgänglig i naturen består av isotopen U-238, bara 0,7 procent är U-235. Dagens kärnkraftverk är heller inte så ruskigt effektiva när det gäller att elda upp allt U-235 eller ens när det gäller att ta steget från värme till rörelse (el). Det sistnämnda går delvis att förbättra genom att höja temperaturen och välja ett annat kylmedium.

Ändå är dagens kärnkraftverk fantastiska i jämförelse med kolkraftverk eller gaskraftverk (eller vindkraftverk). Det hela påminner en hel del om elektronrören, som trots allt var väldigt mycket effektivare än mekaniska och elektromekaniska lösningar.

Snabba reaktorer
Det finns sätt att utnyttja bränslet effektivare. U-238 kan omvandlas till Pu-239 (isotop av plutonium) och sedan klyvas. Om vi tar steget till snabba reaktorer (bridreaktorer) där neutronerna inte bromsas går det att köra den här processen kontinuerligt. En sådan reaktor använder i princip all uran och ger mycket mindre avfall.

Snabba reaktorer är inget nytt, men de har sina problem. Inte minst handlar det om kylningen, som inte kan ske med vatten utan måste göras med till exempel flytande natrium, bly eller smält salt. Det är inte alldeles enkelt att tillverka material som håller för påfrestningarna.

Men precis som för halvledare går det mesta att lösa. Det finns idag flera snabba reaktorer med bly- eller natriumkylning som körs i elproduktion. Sverige är som nation inblandad i EUs Astrid-projekt (natriumkyld snabb reaktor). I Sverige finns dessutom Janne Wallenius och hans företag Blykalla, som kommit långt i utvecklingen av en liten blykyld snabb reaktor.

Smält salt
De senaste åren har mycket av intresset fokuserats på en ”återupptäckt” konstruktion från sextiotalet. I Oak Ridge lyckades Alvin M. Weinberg och hans grupp skapa en fungerande reaktor där bränslet var löst i en saltsmälta. Reaktorn kördes i fyra år.

Tanken var egentligen att tillverka en liten reaktor för att driva stora militära flygplan och projektet stoppades när den ganska säregna flygplansidén skrotades. Men det innebar också att ett oväntat lyckat reaktorprojekt föll i glömska under lång tid.

För några år sedan blev dokumentationen från Oak Ridge fritt tillgänglig efter att ha länge ha varit hemligstämplad. Det här gjorde att forskningen kring den här typen av saltsmältereaktorer tog fart på allvar, inte minst i Kina.

Reaktortypen har också ökat intresset för torium som bränsle i stället för uran. Kombinationen torium och saltsmältereaktor (molten salt reactor) har en rad intressanta fördelar, inte minst vad gäller effektiv användning av bränsle.

Vad blir CMOS
Viken reaktortyp blir då ”kärnkraftens CMOS”?

Tja, det är inte alldeles lätt att säga, men idag är det en del som talar för snabba toriumbaserade saltsmältereaktorer. Reaktortypen är passivt säker, kräver inte övertryck i saltsmältan och verkar kunna konstrueras så att man relativt lätt kan rena bränslet från förorenande ämnen som bildas. Det finns bränsle så det räcker hur länge som helst och avfallsmängden är minimal.

Men det finns också gott om andra varianter på samma tema. De närmaste åren lär visa vilket teknik som är billigast och bäst. Runtom i världen arbetas det med ny kärnkraft på ett sätt som vi inte sett sedan sextiotalet.

Sverige ligger bäst till
Och vad betyder det här för Sverige?

Förmodligen är Sverige det land som allra störst möjligheter att dra nytta av den nya tekniken. Vi har återigen turen att ligga rätt i tiden.

För oss spelar det ingen roll att den senaste kärnkraftstekniken ännu inte är riktigt mogen. Våra reaktorer byggdes så sent som på sjuttio- och åttiotalet och kan köras i många år till (det gäller R2 och R1 också). Vi kan ägna de närmaste tjugo åren åt att bygga upp teknologi och kunnande och behöver inte satsa på moderniserade varianter av gamla reaktortyper.

Det hela påminner om det tidiga nittonhundratalet, när vi lyckades skapa en världsledande industri (ASEA) på grund av att vi inte hade egna kolfyndigheter. Vattenkraften och de långa överföringsavstånden blev nyckeln till framgång.

När vattenkraften var utbyggd satsade vi på kärnkraft. Också det blev ett lyckokast med elektrifierad industri och dramatiskt minskade utsläpp av svavel och annat otäckt. Att vi sedan ”skänkte bort” vårt kärnkraftskunnande – tja det var inte särskilt listigt.

Idag står vi ändå som föredöme för världen, med nästan obefintliga utsläpp av det mesta. Av en ren händelse lyckades vi också bli det industriland som släpper ut klart minst koldioxid per capita. En ganska fantastisk framgångssaga med mycket tur.

De närmaste åren har vi chansen att göra om samma resa, förhoppningsvis utan att kasta bort vinsten den här gången.

Spara infrastruktur
Därför gäller det nu att hålla hårt i infrastrukturen och låta bli att lyssna på missledda miljökämpar. Det bästa vore naturligtvis om nedläggningen av R2 och R1 kunde stoppas. Helst bör också Barsebäcks elinfrastruktur bevaras för kommande utbyggnad.

Men det viktigaste är ändå att infrastrukturen i form av nya kraftnät fortsätter att byggas utifrån de befintliga huvudpunkterna. Då är det lätt att fortsätta att bygga ut den kapacitet som behövs.

Om vi däremot bygger kraftnät kors och tvärs för att koppla samman vindkraftverk som råkar ha lite vind med användare som behöver el blir det hela både dyrt och riskabelt. Och om vi sedan lägger ner resten av kärnkraften lägger vi krokben för oss själva på ett fullständigt bisarrt sätt. Man behöver inte studera statistiken från Svenska Kraftnät särskilt noggrant för att inse problemen.

Det räcker att Tyskland betalar gigantiska summor för att misslyckas. Vi måste försöka övertyga våra politiker om att inte förstöra Sveriges guldläge.

12 Responses to “Smält salt, torium, CMOS och R2”

  1. Det stämmer på pricken med mina egna analyser av kraftsituationen.
    Frågan är hur vi skall förmedla relevant kunskap till en mängd okunniga politiker…för bra beslut…

  2. Japp bi är överens.

    Själv så hoppas jag på en smällkall vinter i minst två veckor samtidigt som det är svinkallt i resten av EU området. Då kommer effektbrist att inträda.

    Efter en vecka eller två med roterande frånkoppling så är allt tal om att stänga av kärnkraft historia…

    Det blir jobbigt men ögonen kommer att äntligen öppnas på politikerna och allt tal om att stänga kärnkraft kommer att vara dött. Snarare så kommer dom att tävla om att kasta pengar på nyuppbyggnad.

    Så låt oss hoppas medans tid ännu är att stoppa denna vansinniga kapitalförstöring av ideologiskt missriktade skäl.

  3. Kan bara instämma i resonemanget, att vara utan (modern) kärnkraft kommer att kosta skjortan, både i minskad konkurrenskraft för industrin och i ökade kostnader för den enskilde.

    Det är tråkigt att vi har så outbildade politiska ledare.

  4. I ärlighetens namn måste jag väl erkänna att jag också har allvarliga privatekonomiska skäl att motsätta mig en nedläggning av R2 och R1. Mitt hus på Tjörn får i praktiken all sin baskraft från Ringhals (Olidans vattenkraftverk i Trollhättan räcker inte långt). Nedläggningen av R2 och R1 minskar kapaciteten för Ringhalsanläggningen med 44 procent, alltså nästan en halvering (2018 års produktionssiffror) och det är inte svårt att räkna ut vad det innebär för Göteborgsregionen.

    Det här kommer i bästa fall bara att innebära högre elpris på Västkusten (på samma sätt som nedläggningen av Barsebäck innebar högre elpris för oss i Blekinge). Men tyvärr blir nog konsekvenserna större än så. Vid kalla perioder är nog valet mellan att stänga delar av Göteborg eller mera perifera delar av Västkusten ganska enkelt.

    Tyvärr rev vi ut den gamla ved/koleldade anläggningen för många år sedan när vi litade på politikernas löften om stabil elförsörjning. Idag är det nog säkrare att lita till sig själv och en egen vedpanna.

    /göte

  5. Håller med. Vi kanske även kan titta på den teknologi som kan använda vårt nuvarande ”utbrända” kärnbränsle som efter upparbetning kan förbrukas till nästan 100%. Våra nuvarande reaktorer förbrukar endast 0,7% av det klyvbara materialet i bränsle när det måste bytas.

    Bränslestavarna spricker av strålning och värme och håller inte formen så att mer kan ”brännas”. I en generation IV reaktor med smältsalt/bränsleblandning kan i stort sett allt brännas av. Då slipper man problemen med långtidsförvaring på 100 000 år eller mer, då räcker det med 300 år av förvaring tills det är ofarligt.

  6. Hej Kjell

    Jag gick den här gången inte in på möjligheterna att elda gammalt avfall, men visst är det en viktig faktor. Den ”ballaste” varianten jag sett hittills hackar helt enkelt upp de gamla reaktorstavarna i skivor, ungefär som korv, och öser ner skivorna i soppan av smält salt och eventuellt annat bränsle. Sedan kokar soppan av sig själv och det är ”bara” att sila bort lite aktinider efter ett par år eller så. Låter smakligt.

    Jag gissar att du också roar dig med att titta på en del av de utmärkta föreläsningar i ämnet som finns på Youtube från Kirk Sorensen och andra. Tänk om våra politiker och journalister ägnade några timmar åt sådant i stället för att bara lyssna på kärnkraftsförnekare.

    /göte

  7. Det var väl inte politikerna som beslöt om kärnkraftsnedläggningen. Det var väl en folkomröstning där det svenska folket valde att stänga ner kärnkraften. Man skall aldrig ordna folkomröstningar för där är det oftast känslorna och inte förnuftet som avgör.
    Här i Finland är vi förnuftigare och bygger nya kärnkraftverk istället för att stänga ner.

  8. I Finland har ni varit förnuftiga på en hel rad områden, till exempel skolan, polisen och försvaret. Kanske dags för lite jämförande analys för att se var Sverige gick fel.

    Förnuft är en fin sak.

    /göte

  9. Bäste Göte!
    Jag läser med nöje och beundran för all den tid du lägger på att ta fram fakta, som ovan och i tidigare artiklar. Men vore det inte stort slöseri om inte dina synpunkter fann vägen direkt till berörda politiker? Här finns också tydlige ett antal andra som också följer och stämmer in i kritiken över vad som håller på att hända.
    Skulle det inte vara dags att du och ett antal flera av pålästa här i forumet, begär företräde hos regerings- och övriga felinformerade politiker och framlägger en ”vitbok”, tryckt i handen, om hur det verkligen ser ut, vilka fel och missförstånd som smugit sig in i debatten och kanske också som grädde på moset får dem att förstå skillnaden mellan energi och effekt. De borde faktiskt ta ledigt en dag för att sätta sig i skolbänken om detta.
    Du må ju skriva alldeles så bra och klarsynta inlägg om alla misstag och missförstånd, men det båtar ju föga om inte de som inte vet och svävar i lycklig okunnighet om hur det faktiskt förhåller sig, inte handgripligen får sig itryckt den nakna san ningen och verkligheten.
    UPP TILL KAMP !! (inte minst för nybyggd kärnkraft)

  10. Angående folkomröstningen var det faktiskt så att det fanns tre alternativ, av vilka alla var NEJ. Linje 3 krävde omedelbar stängning, medan linjerna 1 och 2 i praktiken förespråkade nedläggning så snabbt som väljaropinionen tillät. Linjerna 1 och 2 hade såvitt jag minns exakt samma text på framsidan. Men eftersom S inte kunde tycka likadant som FP var man tvungna att lägga till en extra text på baksidan. Linje 3 fick flest röster och utmålade sig därför som segrare. De exakt lika linjerna 1 och 2 fick tillsammans avsevärt fler röster och fick därför helt riktigt bestämma vad som skulle göras.

    Det är nog inte helt fel att hävda att den verkliga anledningen till att det alls blev någon folkomröstning var att detta var det enda sättet för S att förhindra att partiet splittrades.

  11. Hej Fjalar

    Hur får man politiker och media att lyssna?

    Ja, det är något som jag ganska ofta brukar diskutera med likasinnade. Tyvärr är bägge grupperna ganska ordentligt faktaresistenta – eller rättare sagt – de har redan fått fakta från ”andra sidan” och är inte intresserade av något som komplicerar bilden.

    Det här är inte så konstigt som det kan låta. Alla som hållit på med försäljning vet att det viktigaste är att sälja, inte att övertyga med argument. När väl inköparen har valt din produkt eller teknologi är han/hon på din sida och ganska ointresserad av argument från oppositionen. Ju mer av sin egen ”credibility” som inköparen har investerat desto mindre blir intresset av att byta.

    Nästan alla de journalister vi ser i TV, radio och dagstidningar har för längesedan ”köpt” sina åsikter om klimat, kärnkraft och och hållbarhet. Där finns inte mycket att hämta för någon med fel åsikter, åtminstone inte förrän vi ser en massiv svängning i åsiktskorridoren. Det här gäller nog en stor del av våra politiker också.

    Men tack och lov kommer inte all information från traditionella media eller politiker. Och när vi ser stora svängningar i vanligt folks uppfattningar blir det i sig en nyhet att rapportera och något att förhålla sig till för politiker.

    Därför är jag faktiskt optimistisk. Den förändring som har skett och sker beror väl i stor utsträckning på att våra vanliga media har tappat sin position som informatör och sanningssägare. Alltför mycket som skrivs och sägs i klimatfrågan är uppenbara dumheter och betraktas nog idag mera som roande anekdoter än som fakta. SVTs ”fake news”-reklam var nog spiken i kistan.

    Det är lite pinsamt när humorprogrammet Svenska Nyheter ofta ses som det bästa och mest rimliga nyhetsprogrammet (av goda skäl).

    Kanske är det dags att gå på politikerna igen. De känner nog väljarbaserna skälva och då kan det vara läge att se om de åsikter man investerat i faktiskt håller måttet. M, KD och SD går nog att övertyga och frågan är om inte det är dags för Socialdemokraterna att byta spår igen. Det kunde kanske vara ett sätt att bromsa raset i väljarstöd.

    Jag är öppen för det mesta.

    /göte

  12. Ed Pheil är väl nästan den mest övertygande av den fjärde generationens konstruktörer.
    Här är han i en utrågning i Ohio https://m.youtube.com/watch?feature=youtu.be&v=MhxRy5OFqwI
    Konstigt att partier som V, S och MP som säger sig värna de fattigaste, tycker det är helt ok att driva upp elpriserna som en följd av alla slumpkraftsinvesteringar.