SKB och fjärde generationens kärnkraft

Om den politiska strategin för den svenska kärnkraften skulle ändras, vad innebär det för SKB:s arbete och plan för hanteringen av det använda kärnbränslet? Vad skulle till exempel hända om Sverige satsade på fjärde generationens kärnkraft – där det använda bränslet återanvänds?

SKB har ett tydligt uppdrag att hantera det radioaktiva avfall som uppstår vid driften och rivningen av de svenska kärnkraftsreaktorerna. Dessutom tar SKB hand om radioaktivt avfall från sjukvården, industrin och forskningen i Sverige. Hanteringen av det använda bränslet görs utifrån de politiska beslut som fattats under åren.

Ibland talas om ett Generation IV-system för kärnkraft. Skillnaderna mellan den kärnbränslecykel som valts i Sverige (Generation II och III) och den cykel som används för fjärde generationens kärnkraft är stora. Men hanteringens sista steg – inkapslingen och slutförvaret – ser i princip identiska ut.

Ett system med fjärde generationens reaktorer kräver snabba reaktorer, upparbetning och slutförvaring. Illustration: TT. Klicka för större bild.

Ett system med fjärde generationens reaktorer kräver snabba reaktorer, upparbetning och slutförvaring. Illustration: TT. Klicka för större bild.

I dagens svenska kärnkraftverk används kärnbränslet vanligen fem år i reaktorn innan det tas ut. Den klyvbara andelen av bränslet har då minskat så mycket att nytt bränsle behöver tillföras reaktorn för att den ska kunna drivas vidare. Det använda bränslet innehåller dock fortfarande klyvbart material. Sverige har valt att slutförvara det använda bränslet, men om bränslet skulle upparbetas så skulle det återstående klyvbara innehållet kunna tas till vara och återanvändas.

Det går att utforma reaktorer så att de – medan de drivs – producerar mer klyvbart material än de konsumerar genom att de omvandlar icke klyvbart material till klyvbart. Den här processen kallas bridning. Om bridreaktorer skulle användas i stor skala så skulle ingen uranbrytning behövas på hundratals till tusentals år. Bridning är en av de egenskaper som krävs för att vi ska tala om fjärde generationens kärnkraft.

Generation IV bygger på snabba reaktorer och upparbetning

Våra svenska vattenkylda reaktorer kan inte åstadkomma bridning och behöver därför tillföras uran. Bridreaktorer behöver i stället kylas med flytande metaller eller gas. Natrium, bly och helium är exempel på möjliga kylmedel. Neutronerna i sådana reaktorer behåller sina höga energier. De bromsas inte nämnvärt av kylmedlet. Neutronerna förblir ”snabba”. De här reaktorerna kallas därför ofta snabbreaktorer.

Snabbreaktorer har också egenskapen att de kan klyva ämnen tyngre än uran till klyvningsprodukter. Klyvningsprodukterna har generellt kortare halveringstider än de tunga ämnena och därmed skulle man kunna tänka sig att tidsskalan för slutförvaring av bränslet skulle kunna ändras. Det är en annan egenskap som behövs för att det ska vara fråga om fjärde generationens kärnkraft.

När bridreaktorer, bränsletillverkning och upparbetning kopplas ihop till ett system med de egenskaper som nämnts ovan kallar vi det Generation IV. Dessutom ställs krav på säkerhetsegenskaper och ekonomi för systemet. Bridningen i snabbreaktorerna gör att energiproduktionen från kärnkraften kan skalas upp i princip utan begränsningar. Det har alltid varit drivkraften bakom utvecklingen av snabbreaktorer och Generation IV.

Slutförvar behövs i alla kärnkraftssystem

Även för fjärde generationens kärnkraft behövs en säker hantering av bränsleavfall och avfall från driften och rivningen av de olika anläggningarna i kärnbränslecykeln. Frågeställningarna vid hanteringen av bränsleavfallet är ungefär desamma som i dag.

SKB arbetar inom ramen för de beslut som har fattats kring kärnkraften i Sverige. Om de här förutsättningarna skulle ändras genom framtida politiska och företagsekonomiska beslut finns fortfarande möjligheten att ta hand om avfallet från andra reaktorer med anpassningar av KBS-3. SKB driver dock inget sådant arbete utan har fokus på att få tillstånd för att bygga ett slutförvar för använt kärnbränsle i Forsmark och det avser endast det använda kärnbränslet från nuvarande svenska reaktorer.

När snabbreaktorer började utvecklas såg man framför sig att mängden tillgängligt plutonium skulle bli begränsande. Plutoniet som produceras i våra lättvattenreaktorer behövs som bränsle till snabbreaktorerna och det fanns en utbredd oro för att det inte skulle gå att få fram tillräckligt mycket för att starta upp de snabbreaktorer man skulle behöva för att möta den ständigt ökande efterfrågan på energi.

Ingen brist på bränsle till framtida reaktorer

Det visade sig dock att snabbreaktorerna inte blev vanliga så snabbt som man trott. Plutonium blev ingen bristvara. Tvärtom räcker det använda bränslet gott och väl till att starta snabbreaktorerna om det skulle bli aktuellt. Även om många snabbreaktorer skulle tas i drift ganska snabbt ser det inte ut att bli någon brist på bränsle. Därmed skulle det i framtiden vara möjligt att byta strategi för bränslehanteringen även om slutförvaret har öppnat som planerat och bränsle har deponerats.

Principen för att ta om hand använt bränsle fungerar även för restprodukterna från det systemet. Att börja deponera bränsle i slutförvaret enligt dagens strategi innebär heller ingen återvändsgränd då det finns gott om använt bränsle och möjligheten att göra ett annat vägval kommer att finnas kvar långt in i framtiden.