Det är en vanlig uppfattning att utbränt kärnbränsle är ett elände. Det är farligt och dyrbart och svårt eller omöjligt att transportera. Det måste slutförvaras i hundra tusen år. Även om det kan tyckas nyttigt just när det används, är kostnaderna för slutförvaring och säkerhetsarrangemang hårresande, hela tio procent av produktionskostnaden. Hamnar det gamla bränslet i fel händer kan dessutom terrorister utvinna plutoniumet och göra kärnvapen.
Men behöver det vara så här? Eller är det tvärt om? Sitter Sverige i själva verket på en guldgruva?
Dagens kärnkraftverk av generation två, med vatten som moderator, förbränner inte mer än 0,7 procent av energin i kärnbränslet. Sedan har mängden uran-235 blivit för låg. Allt uran som återstår är stabilt uran-238 och bränslet måste bytas. Vi tar alltså bara toppen ur bränslestavarna.
Med den nya tekniken i fjärde generationens kraftverk kan man använda de resterande 99 procent uran, göra om det till plutonium och driva kärnkraft i dagens omfattning i 5 000 år utan att behöva bryta nytt uran. Mängden högaktivt avfall kan minskas till en hundradel. Vi kan alltså fortsätta med kärnkraft, men helt sluta bryta uran!
Satsa på blykyla
Därför föreslår Janne Wallenius, professorn i reaktorfysik på KTH, att Europa bör satsa på Electra, European lead cooled training reactor, mer känd under namnet LFR, Lead-cooled fast reactor. Det är en blykyld reaktor med snabba neutroner som kan eliminera allt det gamla, oanvändbara bränslet.
Blykyld? undrar vi med förvånad min. Det är väl inget bra för neutronerna?
– Jodå. Bly är relativt transparent för neutroner. Man får skärma med stål eller borkarbid i stället. Däremot är bly väldigt bra på att skärma gammastrålning, säger Janne Wallenius.
– Jag har forskat på transmutation av kärnavfall och fjärde generationens reaktorer i 15 år. För att kunna återanvända kärnavfallet från dagens reaktorer på ett sätt som både är säkert och förhoppningsvis ekonomiskt, måste man använda så kallade snabba reaktorer. Det är reaktorer där man inte bromsar in, eller modererar, neutronerna som uppstår i kärnklyvningen.
Med snabba neutroner blir neutronekonomin bättre – man producerar flera neutroner vid varje kärnklyvning. Det innebär framför allt två saker. För det första får man tillräckligt många neutroner för att kunna tillverka lika mycket nytt kärnbränsle i form av plutonium-239 från uran-238 – man kan alltså använda nästan 100 procent av det uran vi en gång grävt upp ur marken.
För det andra kan man använda de snabba neutronerna för att transmutera annat onyttigt långlivat högaktivt avfall, som americium, till kortlivat. Americium är svårt att hantera och hittills har man bara struntat i det och låtit det följa med i avfallet.
Inte bara plutoniumet
Snabba reaktorer har funnits länge och körs i relativt stor omfattning. De är kända som natriumkylda bridreaktorer och är vanliga i Ryssland, Indien och Kina. I dessa reaktorer återanvänder man bara plutonium, men för att göra något åt bränslets farlighet på lång sikt måste man alltså återvinna även americium. Det är den stora knäckfrågan.
När man bränt av en vanlig bränslestav i ett gammaldags kärnkraftverk återstår huvudsakligen stabilt uran-238, men dessutom får man 1 procent plutonium och 0,1 procent americium. Man kan tycka att det är väldigt lite och inte så problematiskt, men det är just vad det är. Hälften av farligheten är plutonium och den andra halvan är americium.
– Om man ska återvinna americium behövs nya metoder, som nu är utvecklade men som ännu inte används. Men natriumkylda reaktorer är ostabila och olämpliga för americium-återvinning. Dessutom är det otrevligt med flytande natrium, för om man får en läcka får man en natriumbrand. Det händer regelbundet, säger Janne Wallenius.
– Eftersom natrium inte är så bra har vi och våra kolleger i Ryssland, Italien, Tyskland och Belgien beslutat oss för att utveckla blykylda reaktorer i stället, både för att göra kärnkraften uthållig och för att kunna återvinna americium. Bly reagerar som bekant inte våldsamt med vatten, och bly kokar vid betydligt högre temperatur, 1 749 grader Celsius, än natrium, 883 grader Celsius, så risken för voiding, alltså bubblor i kylmediet, minskar.
