Det har blivit en väldig fart på kärnkraftsdiskussionerna. Därför kanske det kan vara intressant med en liten (eller ganska stor) betraktelse ur ett elektronikperspektiv. Tänk om vi stannat halvledarutvecklingen i mitten av sjuttiotalet, på samma sätt som vi gjorde med kärnkraftsutvecklingen. Då hade världen sett väldigt annorlunda ut.

Vettig jämförelse
Det här är faktiskt ingen helt korkad jämförelse. Vi talar om två utvecklingsspår som gick i stort sett parallellt och hade ungefär samma potential. Men medan elektroniken fick fortsätta att utvecklas blev det tvärnit för kärnkraftstekniken. Eller vi kanske skall säga att det blev ett uppehåll på drygt fyrtio år.

Miniräknare och stora datorer
Både kärnkraften och halvledartekniken utvecklades snabbt efter andra världskriget och fram till mitten av sjuttiotalet. Steget från elektronrör till transistorer och integrerade kretsar innebar att det till exempel blev möjligt att bygga moderna (nåja) datorer och elektroniska kalkylator. Det innebar en revolution.

Kärnkraften utvecklades också snabbt. De tidiga konstruktionerna gav plats för säkra och relativt lättbyggda kok- eller tryckvattenreaktorer. I Sverige togs den första stora och moderna reaktorn (Oskarshamn 1) i drift 1972 och de följande 13 åren startades ytterligare 12 reaktorer. Rekordåret var 1975, då tre reaktorer sattes i drift.

Alla de här reaktorerna var sjuttiotalskonstruktioner, precis som de tidiga elektroniska kalkylatorerna eller de tidiga stordatorerna. De var fantastiskt mycket bättre än motsvarande fossilbaserade eller vindbaserade alternativ, på samma sätt som miniräknarna var fantastiskt mycket bättre än mekaniska räkneapparater, räknesnurror eller räknestickor.

Min första räknare
Vid den här tiden studerade jag på universitetet i Göteborg och de allra första elektroniska kalkylatorerna var förstås ouppnåeliga lyxprylar. Men någon gång 1975 lanserade Sperry Remington en jämförelsevis billig miniräknare (knappt 400 kronor) och eftersom jag då läste statistik tog jag ett djupt tag i plånboken och investerade i min första miniräknare.

Det var fantastiskt. I stället för att sitta i en bullrig laborationssal med stora mekaniska räknemonster kunde jag sitta hemma med min räknare på bordet och Frank Zappa i bakgrunden. Räknaren hade visserligen bara sex siffror i displayen, men det gick att få ut först heltalen (sex siffror) och sedan decimalerna (sex siffror). Potenserna fick man själv hålla ordning på.

Jämfört med dagens kalkylatorer och datorer var naturligtvis min gamla räknare helt hopplös, men den var fantastisk i jämförelse med penna och papper, mekaniska räknare och räknestickor.

Stopp för utvecklingen
Olyckan 1979 vid Three Mile Island (TMI) i Harrisburg satte fart på kärnkraftsmotståndet på allvar. Redan tidigare hade det funnits motståndare, men Harrisburg blev katalysatorn.

Kärnkraften var en perfekt måltavla för olika aktivistgrupper och den vänstervåg som vuxit sedan sextiotalet kunde dra full nytta av olyckan. Visserligen lede inte TMI-olyckan till några döda eller skadade, men PR-effekten var enorm.

Överallt i västvärlden ledde det här till att politiker blev tveksamma till en fortsatt utbyggnad. Trots allt fanns det ju bra och billiga alternativ i form av kolkraftverk. En mängd planerade kärnkraftverk skrinlades och ersattes med kolkraftverk. Ingen protesterade ju mot kolkraftverk.

I Sverige har vi ingen egen kol. Ändå var det nära att kärnkraften fick sin dödsdom vid omröstningen 1980. Linje två vann, vilket innebar att påbörjade projekt fick slutföras. Men forskning och utveckling stoppades några år senare i den famösa ”tankeförbudslagen”. I övriga västländer fortsatte visserligen forskningen, men utbyggnadstakten minskade till nästan inget. Återigen – man kunde ju alltid bygga kolkraftverk i stället.

Generation fyra
För kärnkraften innebar det här att nästa stora steg sköts upp på obestämd tid. Frankrike utvecklade och prototypierade visserligen olika typer av snabba reaktorer, men den internationella marknaden hade redan svängt till kol.

Det tråkiga var förstås att alla inblandade var helt på det klara med att steget från sjuttiotalsreaktorer till moderna reaktorer av generation fyra innebar gigantiska fördelar. Verkningsgraden kunde ökas med upp till en faktor hundra och mängden avfall minskar lika mycket. Det lilla avfall som blir kvar klingar dessutom ut på bara några hundra år.

För att göra det hela riktigt intressant kan till och med det gamla avfallet från tidigare reaktorer fungera som bränsle i de nya reaktorerna. Generation fyra innebar alltså en möjlig ”slutlig lösning” på avfallsfrågan.

Ytterligare en intressant aspekt är att den minskade bränsleåtgången i generation fyra gör kärnkraften fullständigt hållbar. Även om all energiproduktion i världen görs med kärnkraft av den här typen räcker det tillgängliga bränslet längre än jordens förväntade livslängd.

Men som sagt – miljörörelsen hatade kärnkraft och politikerna såg mindre politiska risker i att satsa på kol. Och energiföretagen – tja med kol och gas tjänade de pengar både på att sälja el och att sälja bränsle.

Tänk om vi förbjudit halvledare?
Vänsterledaren Jonas Sjöstedt brukar raljera om kassettband och faxar när han talar om den gammalmodiga kärnkraftstekniken. På sätt och vis har han rätt. Så låt oss skissa på en situation där utvecklingen av halvledare råkat ut för samma tvärstopp i utvecklingen som kärnkraften.

Förutsättningen är alltså att aktivister i mitten av sjuttiotalet inser att halvledartekniken är ond och att MSI/LSI är djävulens påfund.

I likhet med Sveriges linje 2 får de miniräknare och datorer som redan byggts lov att finnas kvar en tid och de komponenter som redan producerats kan användas. Men vi kan glömma planer på nya halvledarfabriker, samtidigt som forskningen inom halvledarteknik stryps. Statliga pengar från försvaret minskar från en flod till en liten smal bäck.

På det här sättet fortsätter de befintliga halvledardatorerna och kalkylatorerna att finnas och underhållas. Idag, 45 år senare, håller duktiga servicetekniker fortfarande liv i gamla konstruktioner och den slutliga nedläggningen har skjutits fram tio år i taget. Min gamla kalkylator kan i det här tankeexperimentet säljas för dyra pengar.

Mekaniken förbättras
I det här tankeexperimentet är tillverkarna av mekaniska räknare och tillverkare av rörbaserad elektronik de stora vinnarna. Också där finns en utvecklingspotential och moderna mekaniska räknare är säkert betydligt bättre än sjuttiotalets Facit-maskiner.

Vi kan också hitta gott om framgångssagor i media om hur mycket billigare och bättre de mekaniska apparaterna blivit. På samma sätt hittar vi professorer och hållbarhetsexperter som kan berätta om mekanikens fördelar framför halvledartekniken. Ge oss bara några årtionden till så kan nog mekaniken bli nästan lika bra som sjuttiotalets elektronik. Åtminstone ibland.

Det hela påminner ganska mycket om dagens vindkraftverk som är bättre och effektivare än sjuttiotalets vindkraftverk. De är visserligen långt ifrån sjuttiotalets kärnkraftsreaktorer, men vänta bara..

Fantastisk utveckling
Idag skrattar vi gott åt min gamla kalkylator. Den och sjuttiotalsdatorerna, med sina hålkort och skrivarterminaler, är ungefär lika moderna som T-fordar, höghjulingar och gamla lådkameror.

Vi ser det som en självklarhet att moderna datorer, telefoner och kalkylatorer är löjligt kraftfulla och kostar en struntsumma (relativt sett). 45 års utveckling har gett oss mikroprocessorer som är 1000 gånger snabbare och minnen som är en miljon gånger större. Ingen skulle idag drömma om att tillverka en mekanisk kalkylator annat än som en ”kul pryl”.

Generation fyra som standard
På samma sätt borde rimligen kärnkraftstekniken ha fortsatt att utvecklas efter sjuttiotalet. Behovet av energi är lika stort som behovet av datakraft och steget från generation två till generation fyra är tekniskt sett mycket enklare än steget från sjuttiotalselektronik till dagens elektronik.

Om vi fått se en fortsatt kärnkraftsutbyggnad i full skala hade med all sannolikhet moderna reaktorer av generation fyra passerat prototypstadiet och kommit i volymproduktion långt före år 2000. Att tillverka en reaktor av generation fyra är ungefär lika omfattande och komplicerat som att tillverka ett stort passagerarplan så priset per reaktor borde rimligen hamna på samma nivå. Alltså uppåt fyra miljarder kronor i dagens penningvärde (plus ungefär lika mycket i kringkostnader), ungefär som världens största och mest komplicerade passagerarflygplan, Airbus A380.

En normalstor reaktor (ca 1 GW) kan producera drygt 8 miljarder kWh per år (8 TWh). Med ett pris på åtta miljarder kronor, installerat och klart, talar vi om en tioöring per kWh med en avskrivningstid på tio år. Ingen dålig kalkyl.

Den som tycker att det här låter alldeles för billigt kan ta en titt på en modern dator. För 4 000 kronor plus moms får man en liten komplett stationär dator (8 Gbyte RAM/256 Gbyte SSD) eller en motsvarande bärbar dator. I ”kärnkraftspengar” – alltså utan teknikutveckling, skulle man utan vidare fått betala en halv miljon för en dator med en tusendel i beräkningsprestanda och en miljondel i minnesutrymme.

Volymprodukter
Naturligtvis är jag inte alldeles rättvis i min jämförelse mellan elektronik och kärnkraft. Elektronikindustrin har alltid haft fördelen att vända sig direkt till konsumenter och företag, medan kärnkraftsindustrin tvingats gå via tröga och lättskrämda politiker. Dessutom har elektronikindustrin fullt ut kunnat dra nytta av skalfördelar, medan kärnkraftsindustrin aldrig riktigt hann komma ur prototypfasen.

Därför använder jag flygindustrin som jämförelse vid prototyp- och produktionsstegen, trots att kärnkraften som sagt har en ofantligt mycket större förbättringspotential än flyget. Ett modernt stort flygplan är trots allt inte så ruskigt mycket bättre än en jumbojet (Boeing 747) från tidigt sjuttiotal (första flygning 1969). Det handlar mest om effektivare motorer och kanske halverad energiförbrukning. Modern kärnkraft är en faktor hundra effektivare än sjuttiotalsversionen.

El som i Sverige
Låt oss i alla fall sluta med några enkla kalkyler där vi utgår från utvecklingen i Sverige. Det är också en bra jämförelse, eftersom Sverige är det land som kommit längst inom elektrifiering. Väldigt mycket av industrin och nästan allt i hushållen är elektrifierat sedan många år.

Sverige har en total årlig elproduktion på 159 TWh och en förbrukning på ca 141 TWh 2018 (14 MWh per invånare). På den nivån har vi legat sedan åttiotalet.

De flesta andra industriländer har inte elektrifierat varken industri eller hushåll på samma sätt som Sverige. De ligger fortfarande mellan en fjärdedel och hälften av den svenska elförbrukningen (per invånare). Ändå brukar målet sägas vara att byta kol och olja mot el. Men det är oerhört långt mellan vad som sägs och vad som görs.

Gigantiska utsläpp
Om vi skall producera 14 MWh per invånare med kolkraft släpper vi ut ungefär 13 ton koldioxid. Det är mer än de totala utsläppen per invånare för något industriland i Europa. Om vi räknar med dagens världsgenomsnitt på 500 g koldioxid per kWh (genomsnitt av kolkraft, vindkraft, vattenkraft och kärnkraft) hamnar vi på 7 ton per invånare, vilket ungefär motsvarar totalutsläppen för de flesta länderna i Europa. Med genomsnittlig europanivå (400 g/kWh) hamnar vi fortfarande på 5,2 ton per invånare. Då utgår vi ändå från att vi har lika stor andel kärnkraft och vind- och solkraft som idag.

Det är lätt att inse att det här inte fungerar. Med dagens normala sätt att producera elektricitet är det meningslöst att elektrifiera på det sätt som vi gjort i Sverige. Att värma hus eller industriprocesser direkt med kol eller olja är betydligt effektivare än att använda el från dagens kraftverk. Även om vi skulle göra en gigantisk satsning på sol och vind (mycket större än i Tyskland) är det fortfarande bättre att elda fossilbränslen för uppvärmning.

Nollutsläpp
Men med kärnkraft blir situationen helt annorlunda. Vi hamnar väldigt nära noll gram koldioxid per kWh, faktiskt lika nära som med vattenkraft och betydligt närmare än med vindkraft. Då förändras kalkylen dramatiskt och vi förstår hur Sverige har kunnat nå sina rekordlåga utsläpp.

Faktum är att normalsvensken får anstränga sig en hel del för att hitta ett sätt att släppa ut fossilbaserad koldioxid. All el är i princip koldioxidfri och det innebär att varken apparater, värmen till huset eller varmvattnet medför några koldioxidutsläpp. Det är inte förrän svensken sätter sig i bilen som det blir några utsläpp och inte ens då blir det mycket att tala om. Det handlar idag om mindre än ett ton koldioxid per svensk – en siffra som dessutom snabbt är på väg neråt mot ett halvt ton i takt med att gamla bensinslukande bilar byts mot moderna dieselbilar.

Totalt har vi i Sverige utsläpp på ca 4,2 ton per person. Drygt hälften av det kommer från industrin, så normalsvensken ligger väl runt 2 ton koldioxid. Ärligt talat inte mycket att tjafsa om.

Jätteskillnad för industriländer
Men så här ser det alltså inte ut i resten av världen. Låt oss därför göra tankeexperimentet att låta övriga världen göra samma resa som Sverige. Vi ersätter befintlig elproduktion med kärnkraft och tillför dessutom fossilfri el upp till svensk nivå. Ersättningen av elproduktionen är värd 400 till 700 g koldioxid per kWh i de flesta länder, beroende på hur stor andel som är kolkraft. Extratillförseln, för att ersätta kol och olja i uppvärmning och industriprocesser, kan uppskattas vara ”värd” 300 g koldioxid per kWh. 1 l olja ger ju 10 kWh termisk energi och 3 kg koldioxid. Vi kan börja med Tyskland.

Tyskland blir lika bra som Sverige
Tyskland har mindre än halva elförbrukningen per invånare jämfört med Sverige. Det handlar om 6,4 MWh per invånare och ca 0,5 ton koldioxid per kWh. Vi kan alltså omedelbart spara in ca 3,2 ton per invånare. De övriga 7,6 MWh som vi tillför blir ”bara” värda ca 2,4 ton koldioxid per invånare. Vi sparar 5,6 ton och hamnar på 4,3 ton per invånare. Plötsligt är ”värstingen” Tyskland fullt i klass med Sverige.

Frankrike producerar redan sina 6,5 MWh per invånare med kärnkraft. Där blir det ingen skillnad. Med 7,5 MWh ytterligare skulle landet komma ner i 3,3 ton, vilket är nästan ett ton under svensk nivå.

Storbritannien ligger på låga 4,6 MWh per invånare och en energimix med en hel del naturgas och kärnkraft. Besparingen blir uppåt 4 ton koldioxid per invånare och landet skulle med det här sättet att räkna kunna hamna neråt 2 ton per invånare. Också Danmark skulle kunna komma en bra bit under de svenska nivåerna. Inte så märkligt med tanke på hur industrin ser ut.

I Polen produceras nästan all el med kolkraft. Trots låga 3,6 MWh per invånare är utsläppen stora, uppskattningsvis 2,5 ton per invånare. Med ytterligare 10 MWh koldioxidfri el minskar utsläppen ytterligare 3 ton per invånare och landet landar en bra bit under de svenska nivåerna.

USA ligger högt både vad gäller elförbrukning per invånare och koldioxidutsläpp per invånare. 20 procent av elproduktionen görs med kärnkraft och 7 procent med vindkraft, men kolen dominerar. Att producera all el med kärnkraft skulle i ett slag minska koldioxidutsläppen med ca 6 ton per invånare och landet skulle komma ner i dagens tyska nivåer. Inte imponerande, men väldigt mycket bättre än idag. Med en ännu större mängd kärnkraftsel skulle USA kunna komma ner i svenska nivåer.

Länder som Sydkorea och Japan skulle med den ”svenska modellen” halvera sina koldioxidutsläpp och komma ner till nivåer strax över (Sydkorea) eller strax under (Japan) de svenska. Kina skulle hamna en bra bit under de svenska nivåerna.

För att få det här att fungera krävs förstås en utbyggnad av elnäten och en omställning av energianvändningen på samma sätt som i Sverige. Men den möjliga vinsten är ganska otrolig. Västvärlden kan minska sina koldioxidutsläpp till långt under halva dagens nivå. Övriga världen kan bygga upp industri och en modern livsstil och ändå ligga på minimala utsläpp.

Massor av reaktorer
Det är alltså ingen tvekan om att en massiv övergång till modern kärnkraft både skulle göra en enorm skillnad för världens koldioxidutsläpp och för världens invånare. Men det är klart – vi talar om många reaktorer.

I Europa (740 miljoner invånare) skulle vi behöva ca 10 000 TWh fossilfri el för att ge alla invånare lika mycket el som normalsvensken. Det motsvarar ca 1000 reaktorer.
I Nordamerika och Kanada behövs ytterligare kanske 700 stycken och i Asien uppskattningsvis 7 000 stycken.

Nu är det förstås ”vackert nog” att bara ersätta dagens fossilbaserade elproduktion. Alla behöver inte vara lika duktiga som Sverige, även om det skulle vara otroligt bra för både miljön och världens invånare. Världens totala elproduktion ligger på ca 25 000 TWh och det räcker med 3 000 reaktorer för att göra den verkligt stora skillnaden. Det skulle i ett slag minska världens koldioxidutsläpp med ca 33 procent. Samtidigt kunde vi byta ut alla gamla reaktorer och vindkraftverk.

Massproduktion
3 000 reaktorer låter mycket, men siffrorna är inte så skräckinjagande som de verkar vid första åsynen. Tvärtom innebär det stora antalet att det finns rimliga skalfördelar. Kärnkraften skulle äntligen komma ur prototypstadiet och in i volymproduktion. Med kvantiteter på den här nivån är det till och med möjligt att ha flera konkurrerande tillverkare.

En bra jämförelse är flyget. De senaste åren har produktionen av stora passagerarplan koncentrerats till ett litet fåtal tillverkare. Airbus och Boeing producerar i princip alla riktigt stora plan, även om kinesiska Comac och ryska UAC gör sitt bästa för att komma i kapp. Det behövs serier på flera hundra plan och helst ännu mer för att ge tillräckliga skalfördelar.

Ta till exempel jätteplanet Airbus A380. Utvecklingskostnaden hamnade någonstans runt 200 miljarder kronor och det skulle egentligen ha behövts en längre produktionsserie än de 226 plan som verkar bli facit (Boeings jumbojet tillverkades i 1 500 exemplar). Men trots allt talar vi om ”bara” en knapp miljard per plan i utvecklingskostnad. Listpriset för en A380 ligger på ca 4 miljarder kronor.

Att sälja el
Många länder har politiska blockeringar när det gäller kärnkraft. Då är det förmodligen lättare att sälja el via HVDC-ledningar. Antag alltså att vi i Sverige bestämde oss för att utnyttja våra fördelar och dra igång utveckling och produktion av generation fyra-reaktorer.

En del skulle hävda att sådant måste ske via EU-samarbete, men det tar alldeles för lång tid. Forskningssamarbeten av det slaget (t ex ASTRID) är i första hand till för att öka medlemsländernas kompetens. Inget ont i det i och för sig.

Däremot finns det flera utmärkta 4G-projekt (bland annat i Sverige och Danmark) som redan borde varit i prototypstadiet, men som inte hittar pengar och forskningsresurser för att komma framåt. I Sverige har vi redan visat att steget från idé till färdig lösning kan vara mycket kort.

Med en nationell satsning kan vi göra om sjuttiotalets framgångar, men den här gången behöver vi inte slå stopp efter bara ett tiotal reaktorer. Den europeiska elmarknaden är mycket större än så och en lyckad svensk exportmarknad skulle förmodligen behöva ett hundratal reaktorer. Det är tillräckligt för att få igång en ordentlig serieproduktion med låga styckepriser.

Frågan är bara om vi har politiker som vågar göra något ”på riktigt”.

Filed under: Göte Fagerfjäll