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.

Filed under: Göte Fagerfjäll