Är kärnkraft en misslyckad teknik?

Nästan alla har en uppfattning om huruvida kärnkraft är en bra eller dålig teknik, om den är säker eller livsfarlig och om kraftbolagen bör bygga fler kärnkraftverk i framtiden eller tvärtom avveckla de som är i drift. En underliggande fråga handlar om huruvida kärnkraften bör betraktas som en ”lyckad” eller ”misslyckad” teknik.

Kärnkraftens historia går tillbaka till slutet av 1800-talet, då Henri Bequerel och Marie och Pierre Curie upptäckte och började undersöka fenomenet radioaktivitet. Detta följdes under 1900-talets första decennier av en mängd rön inom fysik och kemi, som till slut ledde fram till att tyska och österrikiska forskare runt årsskiftet 1938/39 kunde påvisa fenomenet fission, det vill säga klyvning av atomkärnor. Forskare från flera olika länder bidrog till de vetenskapliga fram­stegen på området. Men efter att andra världskriget brutit ut upphörde mycket av det transnationella kunskapsutbytet eftersom kärnforskningen betraktades som militärstrategiskt viktig. USA, Storbritannien och så småningom även Sovjet­unionen, växlade över till praktiskt orienterad experimentverksamhet med ambitionen att bygga en atombomb.

Efter krigsslutet och bomberna över Hiroshima och Nagasaki utvecklades den civila kärntekniken som en spinoff från arbetet med kärnvapen. Perioden från 1950 till 1965 blev en dynamisk tid av experimenterande med många olika alternativa reaktortyper, av vilka de flesta inspirerades av militära erfarenheter av uran­an­rikning och plutoniumproduktion. Under andra hälften av 1960-talet uppstod nära nog konsensus om att den så kallade lätt­vatten­reaktorn var den mest lämpade för storskalig civil kärnkraft.

Det banade väg för vad som kan beskrivas som kärnkraftens guld­ålder, som varade från mitten av 1960-talet till mitten av 1980-talet. Så gott som alla kärnkraftverk som är i drift i dag världen över byggdes under denna period, med undantag för ett fåtal länder – i huvudsak Sydkorea och Kina – vars expansion på området är av senare datum.

Om vi tittar på statistik över kärnkraftens historiska framväxt ser vi emellertid hur antalet nya kärnkraftsbyggen i världen minskar redan från 1976. De underliggande orsakerna bakom denna vändning är inte alldeles enkla att reda ut. Det rörde sig bland annat om tekniska problem med att få kärnkraftverken att fungera som tänkt, men också om skärpta krav från reglermyndigheternas sida, om en växande kärnkraftskritisk opinion samt om en avmattning i efterfrågan på energi i kölvattnet av 1973 års oljekris. Stagnationen i kärnkraftsutbyggnaden förstärktes under 1980- och 1990-talen till följd av Harrisburgolyckan 1979 och Tjernobylkatastrofen 1986, men den inleddes alltså redan dessförinnan. I Europa var som mest 182 elproducerande reaktorer i drift. I dag återstår endast cirka 120 av dessa, och antalet fortsätter att minska från år till år. Förhoppningarna är visserligen stora i vissa länder – inte minst i Sverige – på att kärnkraften ska göra comeback. Bland annat har vi under senare år, vid sidan om intresset för ”vanliga” kärnkraftverk, sett en vurm kring vad som kallas ”små modulära reaktorer” (SMR), som av förespråkarnas utmålas som billigare, säkrare och mer flexibla än ”guldålderns” storskaliga, traditionella reaktorer. De kommande åren får utvisa i vilken mån visionerna kan omsättas i praktiken.

Föreställningarna om kärnkraftens framtid var många redan från första början. Drömmen om en ny, atomdriven kraftkälla kom till tydligt uttryck redan i det tidiga 1900-talets science fiction-litteratur och den letade sig även in i tidens radikala politiska strömningar. Bolsjevik­ledaren Lev Trotskij var en av många som i radio­aktiviteten såg en möjlig allierad i kampen mot gamla, otidsenliga samhällsordningar. Dessa visioner kom av sig en aning i samband med kärn­teknikens militarisering, men återupplivades omedelbart och med desto större kraft efter att Hiroshima och Nagasaki lagts i aska.

I populärvetenskapliga sammanhang kunde man under 1950-talet ta del av de mest fantastiska föreställningar om hur kärntekniken skulle revolutionera det högmoderna samhället. Över lag betraktades kärntekniken som en så kallad ”generisk” teknik, vars enorma samhällspotential bara kunde jämföras med tidigare banbrytande innovationer som ångmaskinen under industrialiseringens tidiga skede, och förbränningsmotorn och elektriciteten under den så kallade ”andra” industriella revolutionen. Kärnkraftverk, tänkte man sig, skulle i framtiden kunna leverera väldiga mängder elektricitet. De skulle även leverera värme, som skulle komma till nytta för husuppvärmning, varmvattenberedning, industriella processer samt inom jordbruket. Och på samma sätt som ångmaskinerna och förbränningsmotorerna på sin tid hade monterats på åkdon av olika slag förväntades mobila kärnkraftverk få en enorm påverkan på järnvägs- och fartygstransporter liksom inom den expanderande flygindustrin.

En annan radikal vision handlade om kärn­kraftens potential att driva stora anläggningar för avsaltning av havsvatten. Kärntekniken skulle på så sätt lösa världens växande vattenförsörjnings­problem. Stora förhoppningar fanns dessutom på att radioaktiva isotoper skulle komma till nytta inom jordbruket (för växtförädling med mera) och i livsmedelsindustri (konservering) liksom på det medicinska området, så att svält och sjukdomar kunde utrotas.

Kärnkraften misslyckades med att leva upp till merparten av dessa synnerligen högt ställda förväntningar. Kärnkraften blev aldrig en universell teknik som genomsyrade våra samhällen; i stället har den fått nöja sig med en nischartad roll som begränsas till området elproduktion, kompletterat av den i och för sig stora betydelse som de radioaktiva isotoperna kommit att få inom sjukvården (särskilt för cancerbehandlingar och olika typer av diagnostik).

Varför blev kärnkraften aldrig mer central för moderniteten än så?

Om vi fokuserar på transportområdet kan vi först notera att det under en tid faktiskt föreföll som om reaktordrivna fartyg skulle komma att se ett genombrott. Redan 1954 sjösatte USA:s flotta en atomdriven ubåt, som visade sig fungera över förväntan. Fler ubåtar följde och andra länder gick i USA:s fotspår. Sovjetunionen vidgade några år senare de atomdrivna transporterna genom att låta kärnreaktorer driva isbrytare. Västtyskland färdigställde för sin del forskningsfartyget Otto Hahn, ett pilotprojekt för framtidens atomdrivna handelsfartyg. Framtidsoptimismen var avsevärd även i fråga om atomdrivna flyg- och rymdtransporter. På det maritima området tycks utvecklingen dock ha avstannat till följd av höga kostnader och oklarheter kring säkerheten.

Däremot förblev atomdrivna ubåtar strategiskt viktiga för stormakternas flottor. Här spelade kostnaderna en mindre roll; ubåtarna var dyra, men det kompenserades av en starkt förbättrad funktionalitet då de blev i princip helt oberoende av bränsletillförsel. Motsvarande argument skulle ha kunnat bana väg för reaktorer i rymden, men i detta fall valde rymdmakterna att förlita sig på fossila och syntetiska bränslen av mer konventionell karaktär i kombination med tidiga försök att utnyttja solceller. I fråga om tåg och flyg tyckts man i slutänden ha bedömt riskerna för kollisioner och olyckor som alltför överhängande. Somliga ingenjörer menade i och för sig att det fanns lösningar på den typen av problem, men i en situation där de fossila bränslena förblev överkomliga i pris fick de svårt att hävda sig. Det ska bli intressant att se om vi under kommande decennier får se en ny vurm för reaktordrivna flygplan, då alternativ teknik nu efterfrågas i samband med ansträngningarna att få bort flygets stora koldioxidutsläpp.

Mer förvånande är att kärnkraften aldrig fick mer än en marginell roll för världens värmeförsörjning. På 1950-talet ansågs det närmast självklart att detta skulle bli en av kärnteknikens paradgrenar. Det var inte för inte som Sveriges första kärnkraftverk, Ågestaverket, framför allt levererade värme, inte el. Ågestaverket uppfördes i utkanten av Stockholm i direkt anslutning till den modernistiska förorten Farsta och betraktades som det första i vad man tänkte sig skulle bli ett pärlband av urbana kärnvärmeverk. Efter att Ågesta tagits i drift 1964 började de svenska ingenjörerna skissa på nästa värmeverk, som var tänkt att uppföras i ett bergrum i Värtan. Men när kärntekniken kort därpå började skalas upp på ett dramatiskt sätt hamnade de mer småskaliga urbana reaktorerna i skymundan. I slutänden försvann de helt från agendan.

Under en tid tänkte sig många visionärer att även storskaliga kärnkraftverk skulle kunna leverera värme som ett komplement till elproduktionen. I Sverige tänkte sig Sydkraft sålunda att Barsebäck skulle kunna förse både Malmö och Köpenhamn med fjärrvärme medan Vattenfall ville möjliggöra för Forsmark att försörja Stockholm via långa värmekulvertar. Det var tekniskt möjligt, men förespråkarna misslyckades i slutänden med att få gehör för sina idéer och skisserna blev kvar i skrivbordslådan. Ett fåtal storskaliga reaktorer i bland annat Schweiz, Östtyskland och Sovjet­unionen kom faktiskt att leverera fjärrvärme som en bi­produkt till kärnkraftselen, men de var undan­tagen som bekräftade regeln. I Sovjetunionen fanns under 1980-talet också långtgående planer på att i urbana regioner ersätta kol och olja med kärnvärme med hjälp av en unik reaktordesign men planerna skrinlades efter Tjernobylolyckan och Sovjetunionens kollaps.

Men är det verkligen rimligt att tolka kärnkraftens misslyckade försök att bli en generisk teknik som ett misslyckande för kärntekniken som sådan? Det är inte alldeles självklart. Framför allt kan man invända att det är fullt naturligt att uppfinnare och ingenjörer, särskilt i en tekniks tidiga skede, undersöker dess potential genom att bredda synfältet mot den fulla vidden av möjliga tillämpningar. Att merparten av alla dessa idéer med tiden visar sig ogenomförbara är inte nödvändigtvis förvånande eller oväntat. Samma mönster kan urskiljas inom de flesta teknikområden. Merparten av det som ingenjörer och entreprenörer satsar på överges efter en experiment- och pilotfas; bara de absolut mest lovande spåren får motivera satsningar på ett storskaligt fullbordande av de ursprungliga visionerna.

Efter bomberna över Hiroshima och Nagasaki uppstod snabbt konsensus om att kärntekniken var förutbestämd att komma till nytta på elområdet. Det rådde dock delade meningar om hur snabbt de militära plutoniumproducerande reaktorerna skulle kunna vidareutvecklas till energialstrande reaktorer och hur svårt – och dyrt – det skulle bli. Till en början famlade man i ovisshet. Från 1953 växte dock optimismen. Sovjetunionen och Storbritannien gick i bräschen genom att 1954 respektive 1956 börja använda kärnreaktorer som faktiskt matade in elektricitet på offentliga elnät.

Det eldade på framtidsförväntningarna. I ett tal 1954 menade den amerikanska atomenergi­kommissionens ordförande Lewis Strauss rent av att kärnkraften i framtiden skulle bli ”too cheap to meter” – ett uttryck som senare gått till historien. Strauss drog paralleller till vattenförsörjningen i världens städer, som ofta ansågs onödig att ta betalt för då byråkratin som detta skulle ha skapat hade blivit dyrare att hantera än själva vattnet.

Uttalandet blev snabbt kontroversiellt. Strauss optimistiska prognos delades inte av hans egna kollegor och den accepterades aldrig av kärnteknikens praktikergemenskaper. Däremot fick den enorm spridning i populärvetenskapliga och kulturella sammanhang. I efterhand har uttalandet använts av antikärnkraftsrörelsen för att förlöjliga kärnkraftens visionärer.

Ledande vetenskapsmän och ingenjörer hoppades för sin del att kärnkraften åtminstone skulle kunna bli tillräckligt billig för att konkurrera med kolkraften, men osäkerheterna ansågs stora. De stora kraftbolagen, som förväntades bygga och driva kärnkraftverken, var inledningsvis skeptiska. De förhöll sig i regel kyligt avvaktande och visade sällan någon vilja att ta på sig en ledarroll i vad de uppfattade som en ekonomiskt och tekniskt riskfylld utveckling.

Åren kring 1960 blev en pessimistisk period i fråga om framtids­förväntningar. Det talades om en ”atomär istid”, präglad av frustration över att det kommersiella genombrott som många förväntat sig i samband med 1950-talets optimism uteblev. Många iakttagare pekade i stället ut kärnkraften som en misslyckad teknik. ”What has gone wrong with nuclear power?”, undrade exempelvis Financial Times i en stort uppslagen artikel 1962.

Redan året därpå vaknade emellertid framtidsförhoppningarna till liv igen. Då offentliggjorde det amerikanska kraftbolaget Jersey Central Power & Light att de beställt ett komplett, storskaligt kärn­kraftverk från General Electric till ett sensationellt lågt pris, 66 miljoner dollar. Kort därpå sålde konkurrenten Westinghouse ett kärnkraftverk av samma storleksordning till ett likaledes lågt pris. Ryktet spreds nu att kärnkraften hade blivit konkurrenskraftig i relation till kolet och oljan.

Sverige blev ett av de länder som investerade mest i storskalig kärnkraftsutbyggnad. Såväl statliga Vattenfall som regionala aktörer rycktes med i en expansiv internationell trend. I många länder förutspådde regeringar och kraftbolag en exponentiell tillväxt för kärnkraften i en tid av stadigt växande elkonsumtion. Den amerikanska atomenergikommissionen, AEC, förutspådde att USA fram till år 2000 skulle ha inte mindre än tusen reaktorer i drift. Den västtyska regeringen räknade med att kärnkraften på lång sikt skulle svara för runt 85 procent av de totala energibehoven. Och i Sverige planerades i början av 1970-talet för totalt 24 stora reaktorer. På allt fler håll såg energiexperter för sig en framtid i vilken kärnkraften skulle få en helt dominerande ställning.

I Sverige realiserades den visionen till viss del; 12 stora reaktorer togs i drift mellan 1972 och 1985. Kärnkraften svarade för runt hälften av landets totala elproduktion. Frankrike blev det mest kärnkraftberoende landet av alla, efter en enorm statlig satsning i kölvattnet av 1973 års oljekris; inte mindre än 75 procent av den franska elförsörjningen utgjordes mot slutet av seklet av kärnkraftsel. Men sett i ett globalt perspektiv var Sverige och Frankrike undantag. I de flesta länder var kärnkraften aldrig i närheten av att bli dominant, och många länder valde att helt avstå från kärntekniska investeringar.

I dagsläget svarar kärnkraften globalt för runt 10 procent av världens elbehov och andelen sjunker. I världens två största länder, Indien och Kina, ligger siffran på 2 respektive 5 procent. Om man räknar kärnkraftens andel av primär­energiförsörjningen, alltså om vi tar i beaktande alla energiformer, inte bara elektricitet, stannar kärnkraftens andel på 4 procent globalt sett.

Varför blev kärnkraften inte en dominant energikälla globalt? För att förstå det behöver vi syna inte bara de numera välkända politiska kontroverserna kring kärnkraften, utan även dess interna tekniska dilemman. Den första och största utmaningen för kärnkraftsbyggarna var att samman­föra två väldigt olika tekniska traditioner: å ena sidan arbetet med atombomber, å andra sidan den konventionella kraftverkstekniken. Den förra hade skapats under exceptionella omständigheter och liknade ingenting som mänskligheten tidigare åstadkommit. Det handlade om accelererad vetenskaplig forskning inom fysik och kemi i kombination med hårdfört militärt ledarskap. Den konventionella kraftverkstekniken var för sin del allestädes närvarande i västvärldens industriella samhällen; det var en alldaglig teknik med rötter i James Watts ångmaskin från 1700-talet. Det gällde att hitta ett framkomligt sätt att smälta samman dessa väsensskilda teknikområden.

Numera talar kärnteknikingenjörer skämtsamt men inte helt felaktigt om kärnkraftverk som en typ av atomdrivna ångmaskiner; skillnaden mellan ett fossilt kraftverk och ett kärnkraftverk är ”bara” att det senare utnyttjar uran för att generera värme och ånga, medan kol-, olje- och gaskraftverk baseras på förbränning av fossila bränslen. Analogin förstärks av det numera etablerade begreppet ”kärnbränsle”, som på ett missvisande sätt för tanken till uran som ett material som kan eldas och förbrännas.

I verkligheten var det förbundet med avsevärda svårigheter att kombinera erfarenheterna från kärnvapentillverkning med den etablerade konsten att bygga kolkraftverk. Detta förklarar varför det tog två decennier från det att den första atombomben fälldes till att kärnkraften såg sitt kommersiella genombrott. De båda kunskapsområdena – kärnfysik och kraftverksbyggnad – hade sina egna praktikergemenskaper, som skilde sig radikalt åt från varandra. Särskilt i de länder där utveckling av kärnvapen hade prioritet över civil kärnkraft fick dessa gemenskaper svårt att överhuvudtaget komma i kontakt med varandra, eftersom den militära tekniken var belagd med strikt sekretess. För kärnfysikerna var de kraftverks­tekniska utmaningarna i regel av sekundärt intresse eller helt enkelt ointressanta i deras synbara banalitet, vilket ledde till att de underskattades. Många av de kraftbolag som visade tidigt intresse för kärnkraften förringade å sin sida skillnaderna mellan en kärnreaktor som värmekälla jämfört med en traditionell ångpanna. På 1950-talet var det vanligt att företag med erfarenhet inom fossil kraftverksbyggnad åtog sig att bygga den ”konventionella” delen av ett kärnkraftverk, utan att mer än marginellt justera ritningarna. Först med tiden upptäckte båda praktikergemenskaperna att syntesen mellan atom och kol gav upphov till unika problem och oväntade fenomen som krävde en ny ingenjörskonst.

Den viktigaste insikten handlade om vad som kom att kallas ”sönderfallsvärme”. En kärnreaktor genererade merparten av värmen genom fission, det vill säga klyvning av atomkärnor. Klyvningsprodukterna, till exempel cesium-137 och strontium-90, var instabila och sönderföll med tiden till mer stabila tillstånd. Denna sönderfallsprocess genererade värme, som vid normal drift kunde omvandlas till ånga och på så sätt bidra till kärnkraftverkets funktion. Problemet var att sönderfallsvärmen inte kunde kontrolleras. Den gick inte att stoppa och värmen fortsatte därför att utvecklas under lång tid även efter att en reaktor stängts ned. Om värmen i sådana situationer inte sänktes och försvann riskerade reaktorn att drabbas av en härdsmälta. Ingenjörerna drog slutsatsen att de pumpar som användes för kylningen måste fungera under alla tänkbara omständigheter, även i samband med exempelvis en svår jordbävning, en översvämning eller en flygplanskrasch. Kylvattenflödet fick med andra ord aldrig någonsin upphöra.

Denna insikt banade väg för konstruktion av en rad extra system som inte hade någon egentlig motsvarighet på det fossila kraftbyggnadsområdet och som man till en början inte förutsett behovet av. I synnerhet behövdes ett nödkylsystem som, så tänkte man sig, kunde komma till undsättning i den händelse de reguljära kylvattenpumparna slutade fungera. Det blev också absolut nödvändigt att säkra tillgången till elektricitet i alla tänkbara situationer, vilket vanligtvis ledde till installation av dieselgeneratorer som skulle kunna starta upp och driva vattenpumparna i händelse av en extern blackout.

Tjernobylolyckan hade sin upprinnelse i ett experiment som, ironiskt nog, syftade till förbättrad säkerhet i detta avseende. Insikten att en kärnkraftsolycka kunde få enorma konsekvenser ledde dessutom till krav på användning av så perfekta material och komponenter som möjligt. Kärn­kraften behövde isoleras från till exempel föroreningar i kylvattnet och i de legeringar som användes för tillverkning av bränsleelement, rörledningar och ventiler. En oönskad konsekvens av detta blev en avsevärd fördyring av kärnkraften och dess komponenter jämfört med fossil kraftverksbyggnad, där materielens renhet inte var lika viktig. Exempelvis kunde en ventil i ett kärnkraftverks kylsystem bli fyra gånger så dyr som mot­svarande ventil i ett kolkraftverk.

I vår tid ser vi slutresultatet av kärnkraftens fördyringar då många av de kärnkraftverk som nu byggs har hamnat på listan över världens dyraste byggnader. Det är så långt man kan komma från förhoppningarna om att kärnkraften skulle bli ”too cheap to meter” och speglar ett misslyckande med att leva upp till de högt ställda förväntningarna.

I länder som Sverige och Frankrike kan det te sig kontraintuitivt att peka på kärnkraften som en misslyckad teknik, då den ju svarar för en mycket stor – i Frankrike en helt dominerande – del av elproduktionen. Och kärnkraftsindustrin själv förblir stolt över vad den åstadkommit; i dess perspek­tiv är kärnkraften ingalunda en miss­lyckad, men däremot en på många sätt missförstådd teknik. Om man å andra sidan ser tillbaka på de storslagna visioner om kärnkraftens roll för energiförsörjningen och för samhällsutvecklingen i vidare mening och jämför med det faktiska utfallet, möter vi en påfallande dyster utveckling. Fram träder brustna drömmar, upprepade besvikelser och frustration över teknikens oförutsedda konsekvenser. Frågan är om kärnkraften i framtiden kommer att förmå vända denna trend.

En längre version av den här texten finns i Riksbankens Jubileumsfonds årsbox 2024: Misslyckat? Hela essä­boxen kan laddas ner från rj.se