Blogg

Små modulära reaktorer kan effektivt minska klimatförändringarna

26 maj 2020

Kärnkraftens roll i att motverka de negativa effekterna av klimatförändringarna har på senare tid blivit tydligare i debatten. Små modulära reaktorer (SMR) och deras roll på energimarknaderna är en del av denna diskussion. Men vad är egentligen SMR och kan verkligen kärnkraftverk rullas ut direkt från fabriker?

Samma teknik och säkerhetskrav som de stora anläggningarna

En del av definitionen av små modulära reaktorer är att de är mindre, med en effekt på 70 - 300 megawatt. O3, den reaktor vid Oskarshamns kärnkraftverk som är i drift, har en effekt på 1400 MW, och Forsmarks tre reaktorer en totaleffekt på 3 278 MW.  Som jämförelse har Fortums största svenska vattenkraftverk Trängslet i Älvdalen en installerad effekt på 300 MW. I fråga om teknik liknar SMR stora anläggningar och kräver samma säkerhetsnivå som de dessa. De stora kärnkraftverken och SMR producerar båda el effektivt, förutsägbart, stabilt och utan koldioxidutsläpp.

Kostnadseffektiv lösning för klimatneutral elproduktion

Fördelar med SMR är standardisering, och prefabricering vilket gör att det går snabbt att bygga och sätta i drift. De går även att bygga anpassade för att snabbt kunna reglera upp och ned, vilket ökar potentialen för mer varierad användning och ger en hög kostnadseffektivitet. Utöver detta kan säkerheten hos små reaktorer förbättras ytterligare genom t.ex. passiva säkerhetssystem som inte kräver el.

När produktionen av väderberoende vind- och solkraft ökar, kan mindre effekt och reaktorer anpassade för reglering få en viktig roll som balanskraft i elsystemet.

Kärnkraftverk direkt från fabriken?

Små modulära reaktorer  behöver inte byggas på plats utan kan installeras i prefabricerade moduler som levererade dit de ska kopplas in. Sådana moduler kan konstrueras så att de sedan kan anslutas direkt till antingen elnätet, eller som det diskuteras i Finland, till fjärrvärmenätet.

Målet med standardiserade lösningar och serietillverkning är tydliga kostnads- och tidplanefördelar.

Kostnadsfördelarna med att tillverka reaktorerna i fabrik istället för en och en på plats uppnås inte med de första modulerna; det krävs flera innan det händer. Men fördelarna med serieproduktion är väl kända, oavsett om vilken produkt vi pratar om, och på energisidan har priserna för såväl vind- som solkraft och batterier gått ned kraftigt tack vare en effektivt tillverkningsprocess.

Det betyder inte att det behövs tillverkning i varje enskilt land, det är mer realistiskt med serieproduktion på världsdelsnivå eller en region, till exempel inom EU.

Små modulära reaktorer möjliggör ett koldioxidneutralt samhälle

SMR är mindre och producerar därför även mindre än de stora reaktorer som hittills byggts, vilket gör dem perfekta för verksamheter där energibehovet är mindre. De skulle därför kunna användas för uppvärmning av stadsområden och i industrin, för att producera färskvatten eller för el-produktion på isolerade platser, som gruvstäder.

Faktum är att flera finska städer har tagit initiativ till att använda små modulära reaktorer för fjärrvärmeproduktion. Frågan har studerats också i Kina, där flera värmereaktorkoncept under utveckling skulle producera värme för fjärrvärmenät. Med en mindre produktion skulle de också kunna placeras närmare städer, till exempel i industriområden. En värmekälla för industrin kan i sin tur vara de hög temperaturreaktorer som just nu utvecklas, då de kan generera över 700c.

Stark myndighetskontroll av kärnkraft

För närvarande kräver stora kärnkraftverk tillstånd i de länder de finns och trots samarbete skiljer sig regleringskraven mellan länder - även om toppnivåkraven är ganska likartade.

Med små modulära reaktorer måste nya och effektivare tillståndsrutiner utvecklas, särskilt om de ska kunna serieproduceras. Tillverkning i en fabrik kräver standardiserade strukturer och system. För att samma lösning ska kunna användas i olika länder måste antingen myndighetskraven standardiseras eller att en lösning som godkänts i ett land måste kunna tillämpas i ett annat.

Förmodligen kommer det att ske ett skifte från fokus på övervakning, till kontroll av tillverkning och någon form av typ- och fabriksgodkännande för koncept. Det finns fortfarande mycket arbete att göra här och i samarbetet mellan fabriksleverantörer, energiproducenter och myndigheter - nationellt och internationellt.

Internationell kapplöpning

Det finns för närvarande flera SMR-utvecklingsprojekt runt om i världen. Många av koncepten är fortfarande på ritbordet, men de första prototypanläggningarna ligger nära installationsfas eller har redan kommit igång. De mest avancerade projekten sker just nu i Kina, Ryssland och USA. Ett betydande statligt drivet SMR-projekt pågår i Kanada. Fortum deltar i en konsultroll i ett estniskt projekt för att bygga SMR.

Inom Fortum har små modulära reaktorer varit en del av FoU-programmet för kärnkraft i flera år. Vi utvecklar kontinuerligt vår egen expertis och verktyg för exempelvis simulering av små reaktoranläggningar. Vi ser små modulära reaktorer som en del av kärnkraftens framtid och följer noga vad som händer runt om i världen. Vi deltar i olika nationella och internationella projekt för att påskynda utvecklingen av och möjligheterna att använda SMR.

Antti Rantakaulio
Project Manager
Small modular reactor research & development project
antti.rantakaulio@fortum.com