|
|
||
Kärnkraft
De svenska kärnkraftverken stod år 2013 för en produktion av 63,6 TWh elektrisk energi. Det utgör ungefär 43% av elproduktionen i Sverige. Den typ av kärnreaktion vi använder är enbart fission, kärnklyvning. Fusion, kärnsammanslagning, är inte utvecklad för industriell användning.
Nedlagt kärnkraftverk
Den andra av Barsebäcks två reaktorer lades ned år 2005 och kraftverket ska nu nedmonteras. Under den aktiva tiden mellan 1975 och 2005 producerades totalt 201,5 TWh.
Svenska kärnkraftverk
De svenska kärnkraftverken använder uran-235 som bränsle. När urankärnan träffas av en neutron klyvs den till två nya atomkärnor av grundämnena barium och krypton. Samtidigt frigörs tre neutroner som skickas iväg mot nya urankärnor. Vid kärnklyvningen frigörs enorma mängder energi och eftersom allt sker i vatten värms detta upp. I kokvattenreaktorer ges vattnet möjlighet att koka.
Fission av uran
Vid fissionen klyvs urankärnan när den träffas av en neutron. De radioaktiva grundämnen som då bildas är en del av problemen med kärnkraften.
Ångan som bildas går vidare till en turbin som driver en generator. I generatorn alstras elektrisk energi. Ångan kyls av och pumpas tillbaka in till härden och sedan upprepas kretsloppet. I tryckvattenreaktorer värms vatten under högt tryck och kokar inte trots att temperaturen uppgår till 280 °C. Vattnet leds från härden till en vattenkokare som genererar ånga som driver en turbin. Det heta vattnet från härden cirkulerar mellan härd och kokare. En av fördelarna med tryckvattenreaktorer är att radioaktivt vatten från härden inte kommer i kontakt med lika många delar av kärnkraftverket som i kokvattenreaktorer. Efter nedmontering av verken måste radioaktiva delar lagras under lång tid och det blir färre delar att lagra från tryckvattenreaktorer. Huvuddelen av världens drygt 440 reaktorer är av de typer vi har i Sverige. I en kärnreaktor finns bränslestavar som är sammansatta av bränslekutsar. Varje kuts är en cylinderformad bit av urandioxid. Under sommaren, när energibehovet är som minst, byts en viss andel av kutsarna ut mot nya. Kutsarna är före användningen inte särskilt radioaktiva och kan hanteras utan skyddsutrustning. Efter användningen är de däremot mycket radioaktiva och består delvis av de grundämnen som bildats vid kärnklyvningen. Från ett kärnkraftverk kommer olika typer av radioaktivt material som på grund av strålningen måste förvaras avskilt under lång tid. Lågaktivt avfall som rördelar, arbetskläder och kablar måste förvaras i 50 år innan radioaktiviteten har avklingat. Medelaktivt avfall är bland annat filter som använts för vattenrening och det måste förvaras i 500 år. Högaktivt avfall är det använda bränslet som måste förvaras i 100 000 år på skyddad plats för att inte skada oss eller annat levande.
Kokvattenreaktor
I bränslestavarna sker de kärnreaktioner som frigör energi. Vattnet i reaktorn värms upp och kokar. Den heta ångan driver runt en ångturbin som är kopplad till en generator där elektricitet alstras. Vattnet kyls av och leds tillbaka in till reaktorhärden. Styrstavarna innehåller kadmium eller bor och kan fånga upp överskott av neutroner. De används för att hålla reaktionerna på rätt nivå. Om styrstavarna skjuts in helt sugs alla fria neutroner upp och reaktorn stängs av.
Kärnkraftens miljöpåverkan
En stor fördel med kärnkraften är att den under normala omständigheter inte ger några utsläpp av miljöpåverkande ämnen till luft eller vatten. Många anser därför att vi bör satsa på utbyggnad av kärnkraften för att kunna minska användningen av fossila bränslen. Stenkol borde till stor del kunna ersättas med kärnkraft eftersom båda dessa energikällor utnyttjas för elproduktion. Oljan används främst för transporter och är svårare att ersätta. Det finns dock nackdelar även med kärnkraft. Radioaktivt avfall är ett av problemen med att använda uran som energikälla. Det finns ytterligare några miljöaspekter man bör ha i åtanke när man väger fördelar mot nackdelar.
Uranbrytning
Vid brytning av uranförande mineral frigörs bland annat radon som utgör en allvarlig hälsorisk vid arbete i gruvorna. Radon är ett gasformigt radioaktivt ämne som kan bidra till uppkomst av lungcancer. När uranet framställs ur malmen sker en storskalig miljöpåverkan där tungmetallhaltigt slam, som dessutom är radioaktivt, släpps ut i omgivningen kring gruvorna. I Sverige finns stora fyndigheter av uran på flera platser. Under några år på 1960 -talet bröts uran vid Ranstad utanför Skövde i Västergötland. Brytningen skedde i ett dagbrott som var 2 km långt och 100 meter brett. Rester från brytningen spreds över ett 25 hektar stort område och innehåller flera miljöfarliga metaller. Urlakning från gruvresterna leder till att både uran och nickel läcker ut i ån Pösan. Beroende på låg halt av uran och starkt lokalt motstånd mot brytning finns det just nu inga planer på att bryta uranmalm i Sverige, även om gruvföretag visar ett ökat intresse. Flera företag har fått tillstånd att provborra för att undersöka halten av uran på olika platser i Sverige.
Uranbrytning i Sverige
Vid Ranstad, utanför Skövde, bröts uranhaltig alunskiffer i slutet av 1960 -talet. Resultatet blev 155 ton uran. Den mycket kostsamma miljösaneringen är ännu inte avslutad. Bilden visar lakvattendammar vid deponin med innehåll av giftiga metaller.
Uranet är en ändlig resurs
Uranet är liksom oljan en begränsad resurs. Enligt beräkningar kommer det lättillgängliga uranet att räcka i ca 50 år. Det finns mer, men det är dyrare att utvinna. Priset på en vara beror av tillgång och efterfrågan och under de senaste åren har uranpriset ökat kraftigt. För närvarande (2008) täcks 61 % av uranbehovet med uran från gruvdrift. Resten kommer från skrotade kärnvapen. I många länder byggs nya kärnreaktorer vilket kommer att öka efterfrågan på uran.
Kärnkraftsolyckor
Olyckan vid kärnkraftverket Three Mile Island vid Harrisburg i USA år 1979 innebar att riskerna med kärnkraft började diskuteras på allvar. Vid olyckan skedde en härdsmälta där hälften av bränslet smälte samman.
En klassisk monolog med Tage Danielsson om Harrisburg
Tjernobylolyckan år 1986 är historiens hittills värsta kärnkraftsolycka. I en av reaktorerna inträffade flera explosioner som spred radioaktivt material över en stor del av Europa. Mellersta och norra Sverige hörde till de områden som drabbades. Radioaktiva ämnen som orsakar problem är främst isotoper av jod, cesium och strontium. De kan lätt tas upp av växter och djur. Svamp blev alltför radioaktiv för att ätas i vissa områden liksom kött från vilt och ren. På senare år har halterna av cesium minskat i svamp och vilt, men fortfarande får en del rådjur kasseras som föda i de värst drabbade områdena utanför Gävle. Man har beräknat att cirka 300 dödsfall i cancer kommer att inträffa i Sverige till följd av den ökade strålningen. Antalet kan jämföras med de 20 000 dödsfall i cancer som inträffar varje år av andra orsaker.
Olyckor i kärnkraftverk
Kärnkraftverken omfattas av sträng lagstiftning som innebär att allt som sker ska dokumenteras. Varje avvikelse från normaltillstånd noteras och graderas enligt INES-skalan som anger hur allvarlig en händelse anses vara.
Fusion som energikälla?
Solens energi kommer från fusion. Om denna kärnreaktion kunde användas för energiproduktion skulle vi få fram stora mängder energi. Kärnreaktionen i solen illustreras på bilden nedan. Energimängden som frigörs är enorm. En kemisk reaktion ger några få elektronvolt (eV), men vid fusion handlar det om miljontals eV. Omräknat till vanliga energienheter kan 1 kg väte som fusioneras till helium ge energimängden 0,17 TWh. Om man inte har några förluster krävs det 800 kg vätgas för att försörja Sverige med elektricitet under ett år. De fusionsreaktorer man försöker utveckla bygger på fusion som är lite annorlunda än den som sker i solen. Man använder tunga isotoper av väte som har en eller två neutroner i atomkärnan (deuterium och tritium).
Fusion i solen
I solen sker fusion av fyra protoner (fyra vanliga vätekärnor), till en heliumkärna. Samtidigt frisläpps enorma mängder energi. Enheten eV står för elektronvolt.
Fusion mellan deuterium- och tritiumkärnor kräver en temperatur av 40 miljoner grader. Vid så hög temperatur bildas en plasma som är en blandning av kärnor och elektroner. Elektronerna i plasman är inte knutna till någon speciell kärna. En plasma är så het att den inte kan inneslutas i något material. Man försöker därför hålla den på plats med hjälp av magnetfält. Det är mycket svårt att hålla plasman stabil någon längre tid. Ännu har man inte lyckats att få ut mer energi än man använt för att hetta upp plasman. I södra Frankrike byggs under år 2008 en experimentreaktor som förhoppningsvis skall kunna lösa ytterligare några problem på vägen mot en fungerande fusionsreaktor.