Svenska forskare utvecklar framtidens kärnenergisystem

Sverige är världsledande i utvecklingen av blykylda snabba reaktorer och avancerade bränslen. Satsningen på framtidens reaktorteknologi är ett viktigt steg mot det cirkulära och hållbara samhälle där kärnenergi är en av grundpelarna.

Hela världen står inför gigantiska utmaningar och det är bråttom att hitta lösningar för att minska koldioxidutsläppen och hantera problemen kring klimatförändring, energi- och livsmedelsförsörjning.
– Vi har stora möjligheter att bygga ett hållbart energisystem, men vi är inte där än. Det krävs politiska beslut och investeringar, säger Pär Olsson, professor i fysik vid Kungliga Tekniska högskolan i Stockholm.
Han leder forskningscentret SUNRISE, där Kungliga Tekniska högskolan, Luleå tekniska högskola och Uppsala universitet ingår. Vid centret pågår flera utvecklingsprojekt som handlar om hållbar kärnteknisk forskning som finansieras av Stiftelsen för strategisk forskning.
– Vi förbereder konstruktionen av en forsknings- och demonstrationsreaktor som är planerad att byggas i Oskarshamn. Men först måste vi lösa de tekniska utmaningarna som återstår för att konstruera en ny sorts kärnreaktor, säger Pär Olsson.

Blykylda reaktorer
Det första steget av flera handlar om att utveckla avancerade material och bygga mindre blykylda reaktorer som effektivt kan bränna uran (små modulära reaktorer, SMR).
– Istället för vatten använder vi bly som kylmedel. Det finns flera fördelar med det, både vad gäller säkerhet och verkningsgrad. Med bly kan man köra reaktorer i mycket höga temperaturer. Men det kräver material som håller för de höga blytemperaturerna och dessa har vi lyckats utveckla inom ramen för vår forskning.
Det finns flera vinster med att bygga många små, snabba modulära reaktorer som placerade tillsammans kan uppnå en lika hög produktionskapacitet som en stor reaktor.
– De kan serietillverkas, vilket är kostnadseffektivt, samtidigt som man uppnår en hög säkerhet och kvalitet. Med utvecklingen av framtidens kärnreaktorer kan vi också förhindra att katastrofer som exempelvis Fukushima-olyckan upprepas.
Precis som i vanliga reaktorer används kärnbränslet uran. Men de blykylda reaktorerna har kapacitet att utnyttja uranet 100 gånger mer effektivt genom att gång på gång återanvända det. Även redan utbränt uranavfall från dagens reaktorer kan användas.
– Om vi kopplar upparbetningsanläggningar till reaktorerna kan vi skapa ett cirkulärt system där vi bränner ur all energi i uranet och tar bort det mesta av det radioaktiva avfallet. I stället för slutförvaring på 100000 år kan vi minska tiden till 1000 år och på sikt kan vi kanske komma ned till några hundra år, säger Pär Olsson.

Koldioxidneutrala
I ett nästa steg mot reaktorn vill forskarna bygga en demonstrations- och forskningsanläggning i Oskarshamn. Syftet är att testa kärnreaktorn under verkliga omständigheter. Förhoppningsvis kan de första experimenten på anläggningen i Oskarshamn starta redan 2024.
– Vi kommer även att koppla på andra klimatsystemtjänster som handlar om att kunna tillverka en kombination av vätgas-, bio- och elektrobränslen. Ett annat tillämpningsområde som vi satsar på är att fånga in koldioxid ur atmosfären genom att använda spillvärme. Genom att koppla på dessa enheter på redan existerande svenska reaktorer skulle vi i princip kunna ta bort all Sveriges koldioxidutsläpp, säger Pär Olsson.
I framtidens energisystem kommer Sverige även fortsättningsvis att vara beroende av vind-, vatten- och kärnkraft. Tillsammans kan de skapa förutsättningar för en stabil och utsläppsfri produktion av el. Idag står vatten och kärnkraft för 80 procent och vindkraft för 20 procent av Sveriges elproduktion.
– I det cirkulära samhället kan vi ha vind, vatten och framtidens kärnenergi som grundpelare. Genom att använda de bästa egenskaperna hos dessa kraftsystem kan vi optimera energitillverkningen. Blåser det mycket kan vindkraftverken producera el och kärnreaktorerna ställa om för att istället producera exempelvis vätgas eller biobränsle. De problem och utmaningar vi har med klimatförändringar kräver att vi ställer om och hittar vägar till ett fossilfritt och klimatneutralt samhälle, säger Pär Olsson.