Är små reaktorer kärnkraftens framtid?

När Finlands nya jättereaktor Olkiluoto 3 kopplades in på elnätet i mars 2022 var den 13 år försenad. Prislappen, som uppskattas till 110 miljarder kronor, gör den till en av världens dyraste byggnader.

Olkiluoto 3 är inte det enda kärnkraftverket som blivit både fördyrat och försenat. Svaret från kärnkraftindustrin är en ny generation små, modulära reaktorer, förkortat SMR. Enligt branschen ska de gå snabbt att bygga och locka investerare med en lägre prislapp. Dessutom ska de kylas automatiskt vid en olycka, utan att någon människa behöver ingripa.

Allt fler länder sneglar på SMR:er som ett komplement till sol och vind i omställningen av energisystemet. Skenande energipriser till följd av kriget i Ukraina ökar intresset ytterligare. I början av året fattade EU dessutom det omstridda beslutet att klassa kärnkraft som hållbart inom den så kallade taxonomin.

Den 28 juni 2022 meddelade Vattenfall att bolaget inleder en förstudie om förutsättningarna att bygga minst två små modulära reaktorer i anslutning till Ringhals kärnkraftverk. Målet är att kunna ha en första SMR-reaktor i drift i början av 2030-talet, förutsatt att förstudien rekommenderar SMR. Eftersom det finns störst behov av mer elproduktion i södra Sverige är förstudien inriktad mot Ringhals. Vattenfall menar också att det går att ersätta de två nedlagda reaktorerna Ringhals 1 och 2 inom befintlig lagstiftning. Dessutom finns nätinfrastruktur som förenklar anslutningen av ny elproduktion. Förstudien beräknas vara klar vid årsskiftet 2023–2024.

Vid Uppsala universitet finns också ett nystartat kompetenscentrum med fokus på SMR. Under fem år ska forskare och företag från kärnkraftssektorn ta fram underlag för att göra det möjligt att bygga en SMR i Sverige till 2030. Bland de frågor som ska besvaras är hur lagar och regler behöver anpassas.

– Både det svenska och det internationella regelverket för till exempel kärnämneskontroll är en flaskhals, säger Ane Håkansson, professor i tillämpad kärnfysik och föreståndare för centret som fått namnet Anita (Akademiskt-industriellt kärntekniskt initiativ för att uppnå en framtida hållbar energiförsörjning).

Regeringen har nyligen aviserat att Strålsäkerhetsmyndigheten kommer att få i uppdrag att ta fram nya föreskrifter för bland annat små modulära reaktorer. Enligt Ane Håkansson är det en realistisk vision att en svensk SMR kan vara på plats inom tio år, som komplement till sol och vindkraft.

– Kärnkraft behövs i elsystemet för den är tillförlitlig och planerbar. Du behöver inte vänta på nästa högtryck.

För att räknas som SMR får effekten inte överstiga 300 MW enligt det internationella atomenergiorganet, IAEA. Som jämförelse har bjässen Olkiluoto 3 en maxeffekt på 1 600 MW och ska kunna leverera 14 procent av Finlands elbehov.

Små reaktorer är i sig inget nytt. De har funnits sedan kärnkraftens barndom och driver bland annat atomubåtar. Reaktorer för elproduktion har dock med tiden vuxit sig allt större eftersom det ger skalfördelar och ett lägre pris per kilowattimme. Men lång byggtid med risk för förseningar och den höga kostnaden får investerare att tveka. Med SMR sänks tröskeln.

– I stället för 100 miljarder kanske vi pratar två miljarder kronor i byggkostnad i ett reguljärt skede när SMR:er finns tillgängliga ”från hyllan”. På så sätt blir det en mindre riskfylld investering. Även om politikerna slår undan benen finns en möjlighet att tjäna tillbaka de satsade pengarna, säger Ane Håkansson.

För att inte bli dyrare per producerad kilowattimme ska de nya små reaktorerna serietillverkas med standardkomponenter i en fabrik. Varje reaktor blir den andra lik och kan kopplas ihop med varandra till större enheter. Förutom att pressa priset ska den här löpande band-principen förenkla tillståndsprocessen.

– Ett flygbolag behöver ju inte licensiera vartenda enskilt flygplan. På samma sätt skulle reaktorer från olika tillverkare kunna typgodkännas precis som flygplansmodeller. Nu behandlas de som individer, säger Ane Håkansson.

På pappret skulle alltså SMR-konceptet kunna få fart på utbyggnaden av kärnkraften. Ett av de länder som kan bli aktuellt är Estland. Kärnkraft ses där som en ersättare till det oljeskiffer som gör Estland till ett av de länder i Europa som släpper ut mest koldioxid per capita.

Den estniska regeringen har tillsatt en arbetsgrupp som ska kartlägga möjligheterna för kärnkraft. En första rapport ska presenteras i september 2022. Samtidigt arbetar företaget Fermi Energia för att bygga en första SMR i Estland till 2035. Sedan två år tillbaka är svenska Vattenfall en liten delägare och samarbetspartner till Fermi Energia.

– Vi ser det som ett sätt att lära oss mer om SMR och vi deltar i studier av allt från olika reaktorkonstruktioner till personalbehov, säger Marcus Eriksson, senior rådgivare inom kärnkraftteknologi på Vattenfall.

Under paraplybegreppet SMR trängs en brokig samling av etablerade och nystartade företag med såväl beprövad som ny teknik. I sin senaste sammanställning listar IAEA, ett 70–tal olika varianter av SMR som kommit olika långt i sin utveckling.

Mest mogna och närmast marknaden är krympta versioner av ”vanliga” vattenkylda reaktorer, den typ av kärnkraft som dominerar i världen och som vi har i Sverige. Det är också vattenkylda SMR:er som Anita-projektet i Uppsala fokuserar på.

Estland utvecklar ingen egen reaktor utan planerar att köpa från något av de företag som utvecklar SMR:er. Ett företag som kan bli aktuellt är amerikanska GE Hitachi som utvecklar en vattenkyld reaktor med en effekt på 300 MW. I samarbete med ett kanadensiskt energibolag hoppas GE Hitachi att det första minikraftverket ska vara klart att börja leverera el 2028.

Ett annat mycket omskrivet företag som också utvecklar en vattenkyld SMR är amerikanska Nuscale. Företaget hoppas ha sin första modul på plats i Idaho till 2029. Varje modul består av en 23 meter hög, smal reaktor som placeras under jord.

Ett av SMR-bolagens försäljningsargument är att de har så kallad passiv säkerhet. Reaktorkärlet är konstruerat så att vattnet kan cirkulera utan hjälp av pumpar. Vid en olycka ska härden därmed kunna kyla sig själv utan mänskliga ingrepp.

Ett annat argument är att priset ska kunna pressas genom att tillverka så mycket som möjligt i fabrik, frakta delarna med tåg eller lastbil till byggplatsen där de sätts ihop.

Enklare projekt med kortare byggtider och lägre investeringskostnader är några av de främsta fördelarna med SMR enligt Marcus Eriksson.

– Det ska heller inte underskattas att man kan jobba med standardiserade komponenter. Med lägre effekt behövs inte längre stora, specialbyggda turbiner. Detsamma gäller pumpar, trycktankar, ventiler och motorer.

Men än finns inga SMR–fabriker, och vad prislappen och byggtiden i slutänden landar på är fortfarande väldigt osäkert.

– Kalkylerna bygger på förhoppningar som funnits tidigare i kärnkraftens historia, men grundproblemet är att små reaktorer ger dyrare el än stora. Det är därför världens kärnkraftverk blivit allt större, säger Tomas Kåberger, professor i industriell energipolicy vid Chalmers.

Han vänder sig också mot argumentet att kärnkraft behövs för stabiliteten i elsystemet när det inte blåser.

– Det löser man inte med ett speciellt kraftslag utan med ett system av många olika elproduktionsanläggningar och en fungerande marknad. Den ökning av elanvändningen som förutses är flexibel batteriladdning och vätgasproduktion som passar bra ihop med sol- och vindel.

Det kommer också att ta tid innan de utlovade skalfördelarna nås så priset på elen från de första SMR:erna kommer att vara högt. Samtidigt fortsätter priset nedåt på el från vind och sol. Vindkraft på land är i dag det billigaste sättet att bygga ut elproduktionen.

De små vattenkylda reaktorer som ligger närmast i pipeline löser heller inte avfallsproblemet. De laddas med samma typ av bränsle som sina stora kusiner och lämnar ifrån sig samma långlivade avfall.

För att göra något åt avfallet krävs det som kallas fjärde generationens kärnkraft (som inte ska blandas ihop med begreppet SMR). Fjärde generationen är idén om ett sammanlänkat system av reaktorer och anläggningar för att tillverka och upparbeta använt bränsle så det kan användas på nytt. För att detta ska fungera krävs så kallade snabbreaktorer som inte kyls med vatten utan med ämnen som bly, natrium eller helium. Dessa reaktorer jobbar vid hög temperatur och kan utnyttja mer av den energi som finns i bränslet.

På listan över SMR-utvecklare finns en lång rad företag som utvecklar snabbreaktorer, och som i teorin skulle kunna ingå i ett framtida generation fyra-system. Här finns bland annat det svenska företaget Blykalla som tillsammans med bland annat KTH utvecklar en blykyld SMR (se längre ner i artikeln). Andra företag satsar på natrium, helium eller reaktorer där bränslet blandas i en saltsmälta. Danska Seaborg, som på kort tid vuxit till mer än 100 anställda, vill till exempel placera saltreaktorer på pråmar.

Gemensamt för dessa så kallade avancerade SMR:er, som använder andra kylmedel än vatten, är att de jobbar vid hög temperatur. I Blykallas fall ska det smälta blyet hålla 550 grader Celsius. Visionen är att de små kraftverken ska kunna placeras vid industrianläggningar för exempelvis tillverkning av cement eller vätgas, där de kan bidra både med processvärme och el.

I Sverige skulle det kräva en lagändring eftersom endast tio reaktorer tillåts på platser med befintlig kärnkraft det vill säga Oskarshamn, Ringhals och Forsmark.

Även om det skulle bli lagligt frågar sig Tomas Kåberger hur attraktivt det skulle vara att sprida ut kärnkraften på fler platser.

– Kärnkraftverk är besvärliga att driva och har särskilda säkerhetskrav. De behöver viss bemanning, vakter och även fysiskt skydd.

Vilken roll SMR:er kommer att spela i Sverige och i övriga världen är ännu högst osäkert. Om företagen kan infria löftena om lägre priser och kortare byggtider återstår att se.

Den här artikeln uppdaterades 28 juni 2022.