Frikostiga forskningsanslag men säkerheten ett krux

av Hans Rosing Forum 1974-11, sida 35-36, 19.06.1974

Taggar: Teman: kärnreaktor

Debatten om bridreaktorn

Frikostiga forskningsanslag men säkerheten ett krux

Den 3 mars i år körde engelsmännen igång sin mycket omtalade Prototype Fast Reactor (PFR), en ny typ av atomreaktor som enligt mångas åsikt kommer att lösa världens energiproblem för flera århundraden framåt. PFR är en sk bridreaktor (av engelska breed = alstra). Namnet kommer därav att reaktorn kan användas för att alstra nytt atombränsle. Bridreaktorn, som också kallas snabb reaktor, skiljer sig från de reaktorer som i dag är i kommersiellt bruk genom att den inte innehåller någon moderator som bromsar ner hastigheten hos de snabba partiklar (neutroner) som bildas vid klyvningen av kärnbränslet. Bridreaktorn har studerats under många år och experimentreaktorer har byggts i de fiesta större industriländer, men den engelska PFR är en av de första prototyperna för kommersiellt bruk.

Forum 11/74

En konventionell atomreaktor använder vanligen uran 235 som bränsle. Men uran 235 är en mycket sällsynt uranisotop. (Jfr artikeln Hur längre räcker uranet, Forum 2. S5.). Endast 0,7 “/o av allt naturligt förekommande uran utgörs av uran 235, medan resten är det icke klyvbara uran 238. Detta betyder att endast ca 19/0 av det uran som i dag bryts är användbart som reaktorbränsle. Resten, alltså omkring 99 9/o, är en ren avfallsprodukt. Bridreaktorns stora fördel är att man med dess hjälp kan omvandla den icke klyvbara isotopen 238 till klyvbart plutonium 239. Bridreaktorn gör det sålunda möjligt att utnyttja mer än 70 /v av det naturligt förekommande uranet i stället för endast 1 ‘/o.

Brist på uran är att vänta

Den brist på uran 235 som är att vänta efter några decennier, om inte tidigare, behöver inte betyda några allvarliga svårigheter för energiförsörjningen om bridreaktorn kan göras acceptabel för kommersiellt bruk i tid. Om bridreaktorn inte kan göras tillfredställande driftsäker är framtidsutsikterna för atomkraften i sanning dystra. Uran 235 kommer sannolikt att ta slut lika snabbt som oljan. (Om fusionsenergin kan tämjas blir bilden givetvis en helt annan, men utsikterna för detta verkar i dag inte särskilt lysande).

Stora förhoppningar på bridreaktorn

Bridreaktorn producerar i själva verket mer bränsle än den konsumerar. I reaktorn placeras uran 238 som en ”filt” runt reaktorkärnan. När de nukleära processerna kommer igång utsänds snabba neutroner som bombarderar det icke klyvbara uranet och därvid omvandlar det till plutonium 239. Efter den första bränslepåfyllningen, som utgör 2,5 till 2 ton plutonium (respektive i hög grad anrikat uran 235) för en effekt på 1000 megawatt, behöver man i fortsättningen endast tillföra uran 238.

Vänd 35

Reaktorn alstrar själv så mycket plutonium att det räcker för dess eget behov och dessutom blir ett överskott. Med tiden kommer överskottet att bli så stort att det kan användas för att starta nya bridreaktorer eller för att driva konventionella kärnkraftverk. Bridreaktorn förefaller sålunda att vara den idealiska lösningen på energiproblemet och det är inte förvånande att politikerna i allmänhet fäster stora förhoppningar till den och är mycket frikostiga med forskningsanslag.

Den engelska bridreaktorn finns i Dounreay i Skottland. Det är ingen tillfällighet att reaktorn placerats i denna avlägsna och folktomma trakt. Bridreaktorn är nämligen än så länge långtifrån riskfri. (Den engelska reaktorn försenades för övrigt i två år på grund av olika svårigheter.) I själva verket finns det många kritiker — och jag tänker då på sakkunniga kritiker, inte på de romantiker som är motståndare till all teknisk utveckling — som menar att bridreaktorn helt enkelt är alltför farlig för att kunna tas i kommersiellt bruk. Jag skall nedan i korthet antyda några av deras argument. Debatten om bridreaktorn har under den senaste tiden varit livlig speciellt i USA.

Snabbare — hetare — farligare

Kritikerna har särskilt pekat på tre omständigheter: bridreaktorn är snabbare och hetare och därför farligare än konventionella reaktorer, bridreaktorn producerar avfall, speciellt plutonium, som är mycket farligt och kan innebära stora risker för kommande generationer, och slutligen medför bridreaktorn att stora mängder plutonium ständigt finns i omlopp och sålunda tillgängligt för terroroch förbrytarorganisationer som vill tillverka egna atomvapen. Bridreaktorerna skulle sålunda göra det omöjligt att kontrollera att förbudet mot spridning av kärnvapen efterföljs.

Kylsystemet måste fungera perfekt

Bridreaktorn = innehåller, som = ovan nämnts, ingen moderator och partiklarna i reaktorn kommer därför att ha mycket höga energier. (105-107 elektronvolt mot typiska 10-! för en termisk reaktor där partiklarna dämpas ner av moderatorn). Energitätheten i reaktorn blir därför mycket hög. Det fordras ett mycket effektivt kylsystem för att transportera bort överskottsvärmen.

Som kylvätska används vanligen flytande natrium. Natrium är visserligen myc 3 ket lämpligt för detta ändamål, men samtidigt är natrium, som bekant, svårt att handskas med. Det brinner i luft och exploderar i vatten. För att reaktionen skall hållas under kontroll är det av utomordentlig vikt att kylningen fungerar utan störningar. Natriumpumparna, som pumpar kylvätska med en hastighet av ca 6 kubikmeter per sekund genom reaktorn måste fungera perfekt.

I England har man bla haft svårigheter just med dessa pumpar. En minskning av kyleffekten medför mycket snabbt så stor temperaturstegring i reaktorn att bränslestavarna smälter, vilket i värsta fall kan leda till en explosion. Detta kan inte inträffa i en konventionell reaktor där bränslet är anrikat till endast 2—5 9/0, men är möjligt i en bridreaktor där anrikningsgraden är mycket högre. Nedsmältning kan innebära att en kritisk massa bildas och en explosion, som skadar reaktorn så att farliga ämnen läcker ut i omgivningen, inträffar.

År 1966 råkade Enrico Fermi-reaktorn i USA, en av världens första större försöksanläggningar för elproduktion med en bridreaktor, ut för ett dylikt missöde. Till all lycka skedde ingen explosion, men en del av bränslet smälte ner och det tog två år innan reaktorn på nytt kunde tas i bruk.

Denna olycka orsakades av den mest oberäkneliga av alla faktorer, nämligen den mänskliga. Man har gjort stora ansträngningar för att minimera riskerna för störningar, men kritikerna menar att riskerna fortfarande är alltför stora. De försöksreaktorer som nu är i gång borde med tiden kunna ge ett svar på frågan hur stora riskerna är.

Hemmagjord atombomb fullt möjlig

Om bridreaktorer blir vanliga i framtiden innebär det att stora mängder plutonium ständigt kommer att befinna sig i omlopp, vilket i sin tur betyder att den som önskar göra en hemmagjord atombomb inte torde ha några större svårigheter att lägga vantarna på de 5—10 kg plutonium som erfordras.

Den amerikanska fysikern T B Taylor, som bla under sju år varit medlem i atomenergikommissionen och därvid sysslat med att konstruera små och effektiva atombomber, påpekade nyligen i en rapport att det troligen skulle vara möjligt för en amatör att med relativt ringa kostnader och utrustning göra en atombomb, förutsatt att han har tillgång till plutonium med tillräckligt hög grad av den klyvbara isotopen 239. Det uran som används i dagens reaktorer har alltför låg anrikningsgrad för att kunna användas och att anrika uranet ytterligare är en kostsam process som fordrar stora investeringar i pengar och kun skap. Det plutonium bridreaktorn producerar kan emellertid mycket väl användas.

Överskottet av plutonium från den engelska bridreaktorn i Dounreay kommer enligt nuvarande planer att transporteras per landsväg till atombränslefabriken i Windscale, Cumberland, en sträcka på 550 km. Man räknar med en transport med 100 kg plutonium i månaden. Denna mängd räcker väl till för minst tio bomber, Transporterna kommer troligen att bevakas, men det har, som ber kant, hänt tidigare i England att bevakade transporter rånats.

Skärpt säkerhet

Plutonium är ett av de farligaste radioaktiva ämnena. Man har nyligen diskuterat hur farligt det egentligen är som cancerframkallande ämne. Två kända amerikanska kritiker, AS Tamplin och TB Cochran, båda före detta medlemmar i atomenergikommissionen, har nyligen hävdat att gränsen för den tillåtna strålningen i närheten av en atomanläggning bör sänkas med en faktor av 115 000. De hävdar att tidigare beräkningar är baserade på felaktiga premisser, och att plutonium är så farligt att en enda partikel av plutoniumdioxid kan åstadkomma lungcancer.

Deras beräkningar har visserligen kritiserats, men det verkar i alla fall som om den existerande gränsen för strålning från plutonium räknat för hela kroppen, som för närvarande är 40 nanocuri, skulle komma att sänkas i framtiden. Detta rapporterades för någon tid sedan i tidskriften Science av två amerikanska vetenskapsmän som är med i en internationell kommitté som utreder problemet.

Är satsningen förnuftig?

Bridreaktorn är ännu på prototyp-stadiet. Kommersiella reaktorer är inte att vänta förrän mot slutet av detta decennium i bästa fall. I vilket fall som helst bygger de flesta större industriländerna i dag på förutsättningen att bridreaktorn efter ett tiotal år kommer att stå för en avsevärd del av energiproduktionen. Mycket stora investeringar har redan gjorts och ännu större måste göras innan bridreaktorn blir ekonomiskt lönsam.

Kritikerna har frågat sig om denna stora satsning verkligen är förnuftig. De frågar sig om det inte vore bäst att skynda långsamt med bridreaktorn och i stället använda litet mer pengar på att utveckla konventionella bränslen, speciellt kol, av vilket det finns mycket stora reserver, samt för att utveckla andra okonventionella men mer miljövänliga energikällor. (Hans Rosing).

Forum 11/74