Nuclear Power

Innehållsförteckning

Innehållsförteckning 1
Inledning 2
Vad är kärnkraft? 3
Fission 3
Fusion 4
Lite historik om kärnkraften 5
Kärnkraftverk 6
Hur ett kärnkraftverk fungerar 6
Olika typer av kärnreaktorer 6
Bridreaktor 8
Intervju med Sten-Ove Beck 9
Kärnavfallet 10
Radioaktivitet 11
Folkomröstningen 1980 12
Kärnvapen och atombomber 13
Ordförklaringar 14
Källförteckning 16





Inledning

Jag har valt att skriva om kärnkraft för att det är ett ämne som rör oss alla, och dessutom är spännande. I Sverige står kärnkraften för en stor del av energiförsörjningen, men vad är kärnkraft? Är det farligt? Finns det något bättre än kärnkraften? Vad är kärnvapen? Det är flera frågor som säkert många har frågat sig själv, men egentligen aldrig fått något riktigt svar på. Dessa frågor skall jag försöka svara på i detta arbete, med hjälp av information från böcker, tidningsartiklar och material från kärnkraft-verket Ringhals. Jag hoppas att detta arbete skall hjälpa dig att besvara några av de frågor som du kanske ställt dig, eller kanske hjälpa dig till ett ställningstagande för eller emot kärnkraft i Sverige. Jag har tänkt skriva om kärnkraft i både civilt syfte (kärnkraftverk) och i militärt syfte (Atom-bomber och kärnvapen) och lite om folkomröstningen om kärnkraften i Sverige 1980.



Vad är kärnkraft?

Kärnkraft kallas även ofta för atomenergi eller kärnenergi, vilket är exakt samma sak. Atomenergi är en omvandling av materia till energi och kan genomföras genom två olika metoder, fission och fusion. Fusion är en sammanslagning av lätta atomkärnor till tunga atomkärnor, och fission är klyvning av tunga atomkärnor. I båda fallen frigörs det energi som tas till vara.

Fission
Fission är den metod som dagens kärnkraftverk använder sig av. I en fissionsreaktion använder man grundämnet uran. Det finns tre olika sorters uranatomer, som skiljer sig ifrån varandra i fråga om antal partiklar i atomkärnan. Sådana atomer brukar kallas isotoper. Den mest sällsynta uran-isotopen består av 234 partiklar, och kallas därför URAN 234. Den vanligaste uranistopen har 238 partiklar och kallas därför URAN 238. Den tredje har 235 partiklar, och är det viktigaste bränsle-källan till kärnkraft. Om man sammanför ett tillräckligt stort antal av dessa atomer så uppnår man den "kritiska massan", då det av sig själv utlöser en kärnreaktion, fission.
Fission (kärnklyvning) är den metod som våra kärnkraftverk använder sig av. Det bygger i stort på att uranatomskärnor träffas av fria neutroner och delas. När kärnan träffas av den fria neutronen blir det av uran-kärnan två andra kärnor och några fria neutroner. De två atomkärnor som bildas brukar kallas för klyvningsprodukter, och är inte uran utan andra radioaktiva ämnen. Sammtidigt frigörs det en massa energi. (Se bild nedan.)






Fusion
Kärnkraften idag använder som sagt en fissionsreaktion som kraftkälla, vilket innebär klyvning av tunga atomkärnor till lättare atomkärnor. Men man kan även utvinna energi genom att slå ihop lätta atomkärnor med varandra så det blir tyngre atomkärnor. Det kallas för fusion. Solen och stjärnorna har utnyttjat denna metod i miljarder år, men här på jorden har vi bara lyckats att använda den i så kallade vätebomber, som är den starkaste bomben på jorden. Skulle vi däremot lyckas med att använda fusion i fredliga ändamål skulle vi ha energi i flera århundraden framåt.

I fusionsprocessen spelar deuterium och tritium den viktigaste rollen. Även de är så kallade isotoper och består bara av en proton och en respektive två neutroner i atomkärnan vardera. Om man skulle kunna utnyttja det deuterium som finns i en kubikmeter havsvatten till fusion skulle det ge lika mycket energi som 200 ton olja. Till skillnad från fissionsprocessen avger fusion relativt ofarliga ämnen. För att få en fusionsreaktion krävs en temperatur på 100 miljoner grader. Det är unge-fär sex till sju gånger varmare än i solens inre, att det däremot kan ske inne i solen beror på den otroligt höga gravitationen. Vid denna höga temperatur bastår deuterium- och tritiumatomerna av en "gröt" av partiklar i atomen. Detta kallas plasma. Om dessa två kolliderar i plasma slås de ihop och bildar en tyngre atomkärna (Helium) och en fri neutron, eftersom deuterium- och tritiumatomerna tillsammans har en neutron för mycket än i en heliumkärna. Den "extra" neutronen frigörs tillsammans med en massa energi. Man har gjort experiment med fusionskraft i USA, Sovjet, Europa och Japan men hittills har det krävt mer energi än fusionskraften ger.








Lite historik om kärnkraften

Ordet "atom" betyder på grekiska odelbar. Man trodde först alltså att atomerna var odelbara. Senare kom man på att elektronerna kunde fri-göras, men atomkärnan var odelbar. Så småningom upptäckte man att även atomkärnan kunde delas, och att den bestod av mindre partiklar (protoner och neutroner) som hölls samman av starka krafter. Albert Einstein kom 1905 på en formel för att beräkna den energi som kan fri-göras vid splittring av atomkärnan.

Under andra världskriget sades det i USA att Hitler höll på att utveckla en atombomb. Därför var USA mycket angelägna om att forska fram en atombomb innan Hitler lyckades. USA lyckades att göra en atombomb, och den 6 augusti 1945 klockan 08:15 släppte ameri-kanarna sin atombomb över stade Hiroshima i Japan. 80000-90000 människor dog direkt, men många fler har dött efter det av den farliga strålningen. 3 dagar senare fällde amerikanarna sin andra atombomb, nu över staden Nagasaki i Japan. En del påstår att spräng-ningen i Nagasaki skedde för att amerikanarna ville "testa" sin plutoniumbomb.

Man förstod snart att atomenergins väldiga krafter kunde användas i fredliga ändamål. Många länder försökte utveckla ett kärn-kraftverk, och 1953 togs den första reaktorn i bruk i Storbritanien. Den första amerikanska reaktorn stog klar först några år senare. Sverige ville inte vara sämre och bildade därför bolaget AB Atomenergi 1947, som skulle driva forskning och utveckling av kärnkraften i civila ändamål. 1954 byggdes det en forskningsreaktor vid Tekniska Högskolan i Stockholm, men först 1972 togs den första reaktorn i drift, Oskarshamn I. Nu har vi fyra stycken kärnkraftverk i drift i Sverige: Oskarshamn, Barsebäck, Forsmark och Ringhals. I en statlig utredning om kärnkraften i Sverige från 50-talet kan man läsa följande:
"De radioaktiva klyvningsprodukterna betraktas idag som ett besvärligt avfallsproblem. De utgör emellertid samtidigt en ny strålningskälla av en styrka men ej haft tillgång till, och lovande arbeten är igång att finna användning för dem, t ex för konservering av livsmedel och för genom-förande av kemiska processer."
Detta kan ha lett till att många riksdagsmän trott att vi skulle kunna använda hela eller stora delar av avfallet. 1980 hade Sverige en folk-omröstning om kärnkraften i Sverige, läs mer om den senare i arbetet.

Kärnkraftverk

Hur ett kärnkraftverk fungerar
Ett kärnkraftsverks principer bygger på en fissionsreaktion. När uran-atomer klyvs slungas neutronerna iväg i en väldigt hög fart. I kärnkraft-verket bromsas neutronerna av en så kallad moderator som kan vara grafit, tungt vatten eller vanligt vatten, för att sedan klyva andra atomkärnor. Den värmeenergi som då bildas används för att värma upp vatten till ånga, denna ånga driver en turbin som får en generator att alstra elström. Denna process är lite olik för olika typer av reaktorer. Bränslet till kärnkraftverken finns i så kallade bränslepatroner, som vanligtvis är fyllda med uranoxid. Dessa bränslepatroner byts ut varje eller vartannat år. För att värmeenergin skall vara lika stor både när patronerna är nya och i slutet, använder man så kallade kontrollstavar. Dessa sitter i reaktorn emellan bränslepatronerna. Kontrollstavarna är gjorda i ett ämne som drar till sig neutroner. Ju fler kontrollstavar som sitter i ju mer bromsas fissionen. I en reaktor har man så många kontrollstavar så fissionen kan stoppas helt. De förbrukade bränsle-patronerna är mycket radioaktiva och måste förvaras säkert, detta är det debatterade kärnavfallet. Mer om detta senare i arbetet.

Olika typer av kärnreaktorer
Det finns flera olika typer av kärnreaktorer vilka illustreras enkelt på denna och nästa sida. Den vanligaste reaktorn i Sverige är kokar-reaktorn. När värmeenergin kommer från fissionsprocessen kokar den vatten så att det kokar till ånga som alstrar ström. Tryckvattenreaktorn förekommer i Sverige bara på Ringhals, men är vanlig i hela västvärlden.I den används vatten under högt tryck både som kylare och moderator. Moderatorns uppgift är att bromsa neutronerna. En annan reaktortyp är den gaskylda reaktorn, som är den äldsta. Denna typ förekommer endast
på ett fåtal ställen i Storbritanien. I denna typ använder man koldioxid som kylare och grafit som moderator. Den sista reaktortypen före-kommer endast i Canada, Indien och Argentina. Den kallas CANDU-reaktor och använder tungt vatten både som moderator och kylare. Tungt vatten ser precis ut som vanligt vatten men är effektivare som moderator. Tungt vatten består av en syreatom och två deuterium-atomer.























Bridreaktor
Det finns också en annan sorts reaktor som använder vanliga kärnkraft-verks avfall som bränsle. Dessa reaktorer kallas bridreaktorer. De använder plutonium och uran 238 som bränsle, som båda är avfall från vanliga kärnkraftverk. Bridreaktorn skiljer sig från vanliga reaktorer på flera viktiga punkter, bland annat att den saknar moderator och därför ibland kallas för snabb reaktor. Temperaturen är mycket högre än i vanliga reaktorer och därför använder man natrium i stället för vatten. (Se bild) Små reaktorer av denna typ har varit igång i Frankrike och Storbritanien sen 70-talet, men många hävdar att de är osäkra.



Intervju med Sten-Ove Beck

Jag ringde Ringhals kärnkraftverk, som ägs av Vattenfall, för att intervjua Sten-Ove Beck. Sten-Ove Beck arbetar på RInghals informationsav-delning. Jag frågade honom om allmänna saker om kärnkraften. På frågan om han tycker vi skall avveckla kärnkraften i Sverige svarar han att han tycker vi skall avveckla den om det finns något annat alternativ, och det finns det inte enligt honom idag. En fråga som jag ställde som blivit aktuell på senare år är U-länders och Sovjets osäkra kärnkraftverk, som till exempel Tjernobyl. Sten-Ove svarar att han tycker vi skall hjälpa dem så mycket vi kan. Vidare säger han att de verkligen behöver sin energi och att vi kan hjälpa dem ekonomiskt i stället för att satsa extra pengar på våra egna kärnkraftverk, som redan är bland världens säkraste kärnkraftverk. Han nämde också en del nackdelar om kärnkraften bland annat den bristande kunskapen om strålning och om kärnavfallets problem. Han säger vidare att Sverige har en av världens bästa metoder att förvara kärnavfall på, alltså nere i bergrum i urberget. Jag delar hans åsikter om både U-länders kärnkraftverk och hans åsikter om avveckling av kärn-kraften.


På bilden nedan ser vi Ringhals väldiga kärnkraftverk med sina tre tryck-vattenreaktorer och sin kokarreaktor. Tryckvattenreaktorerna är de svart-vita runda byggnaderna och kokarreaktorn är den stora fyrkantiga grå-vita byggnaden med hög skorsten.

Kärnavfallet

Kärnavfallet brukar delas in i följande tre grupper:
Högaktivt avfall
Detta är det använda bränslet från kärnkraftverken. Det dröjer tusentals år innan detta avfall blir ofarligt för människan. Man har beräknat att det kommer bli totalt 7800 ton av detta avfall fram till år 2010 om alla reaktorer som idag är i drift.
Låg- och mellanaktivt avfall
Detta är avfall från kärnkraftverk till exempel filter, överdragskläder, skrotade verktyg med mera. Detta avfall behöver bara isoleras i några hundra år innan det blir ofarligt för människan.
Rivningsavfall
Detta är det radioaktiva avfall som blir vi nedläggning av kärnkraftverken. Detta behandlas på samma sätt som låg- och mellanaktivt avfall.

Låg- och mellanaktivt avfall från kärnkraftverken, sjukvården, industrin och forskningen tas om han av SFR (Slutförvar för radioaktivt avfall). Avfallet placeras femtio meter under havsytan, där det får ligga i några hundra år tills det blir ofarligt för människan. Det högaktiva avfallet transporteras till CLAB (Centralt lager för använt bränsle) där det mellanlagras i 40 år. Lagringen sker i vattenfyllda bassänger 25 meter under markytan. Vattnet fungerar både som kylmedel och som avskär-mare. Efter 40 års mellanlagring skall det slutförvaras. (Än så länge har inte slutförvaringen påbörjats, den beräknas starta 2010) Man har flera ideér för hur sluförvaringen skall ske, den vanligaste är att avfallet gjuts i koppar och grävs ner 500 meter ner i urberget. Det finns även förslag om att vi skall skicka ut det i rymden.

De som har hand om allt kärnavfall i Sverige är SKB. (Svensk kärnbränslehantering AB) De har ett specialbyggt fartyg (m/s Sigyn) för transporter av kärnavfall. De äger även speciella fordon för transport till fartyget och behållare för avfall. Ett litet räkneexempel från SKB visar att en om svensk normalfamilj på fyra personer årligen gör av med 8000 kWh (Ej inräknat uppvärmning av bostad) och får all sin elenergi från ett kärnkraftverk så blir det en liter kärnavfall per år för den familjen.

Radioaktivitet

Vi utsätts dagligen för radioaktiv strålning, både från rymden, solen, kroppen och från marken. Många får även i sig radioaktiv strålning genom röntgen och av att de bor i så kallade radonhus. Om det radio-aktiva avfallet skulle komma ut till människoroch djur i större mängder kan det orsaka cancer. Avfallet från kärnkraften måste inte enbart skydda människor från den den direkta strålningen utan även från förgiftning av till exempel grundvattnet. För att förhindra detta behandlas alltid kärnavfallet i fast form.


Folkomröstningen 1980

En söndag 1980 gick 75 % av Sveriges röstberättigade personer till vallokalen för att rösta för eller emot kärnkraften. Det fanns tre olika röst-alternativ, linje 1, linje 2 och linje 3. Man fick självklart även rösta blankt. Linje 1 stod för en utbyggnad av 6 reaktorer till och sedan en långsam avveckling av kärnkraften i Sverige. Linje 2 stog för ungefär samma saker, men var mer detaljerad hur det skulle ske. Linje 3 var helt emot kärnkraften, och en avveckling inom tio år. (Se nedan hur röstsedlarna såg ut.) Resultatet i omröstningen blev så här:

Antal röster Procent
Linje 1 904.968 18,9%
Linje 2 1.869.344 39,1%
Linje 3 1.846.911 38,7%
Blanka röster 157.103 3,3%
Antal röstande 4.781.479 75,6%
Antal röstberättigade 6.321.165

Valdeltagandet var som synes lågt. Många trodde att linje 3 skulle bli vinnaren i valet, mycket beroende på opinionsundersökningar innan och Harrisburg-olyckan några år tidigare, men vinnaren blev med knapp marginal linje 2.


Kärnvapen och atombomber

Kärnvapen och atombomber tillhör en grupp av vapen som kallas ABC-stridsmedel, vilket betyder Atom-, biologiska- och kemiska vapen. (Engelska: Atomic-, biological- and chemical weapons) Till kärnvapnen räknas uran-, plutonium- och vätevapen. I uran- och plutoniumvapen sker en kärnklyvning (fission) med uran eller plutonium. Vätevapen fungerar genom en sammanslagning av lätta atomkärnor till tyngre. (fusion) Strategiska kärnvapen är vapen som är riktade mot befolknings- och industricentra eller mot militära flyg-, flott- eller robotbaser. Mindre kärnvapen kallas taktiska kärnvapen och används mot taktiska mål såsom flygplan, fartyg och militärförband. Man brukar mäta kärnvapens sprängverkan i hur många tusen kilo vanligt sprängämne sprängsverkan motsvarar:
1000 Kg = 1 KiloTon (KT) 1 miljon Kg = 1 MegaTon (MT)
Bomberna som släpptes i Japan 1945 hade en sprängverkan på 20 KT, det motsvarar alltså 20000 Kg vanligt sprängämne.

Det finns tre olika sorters atombomber, väte-, uran- och plutoniumbomb. Vätebomben använder sig som sagt av en fusions-reaktion och är tusentals gånger starkare än uran- och plutonium-bomber. Atombomben som släpptes den 6 augusti 1945 över staden Hiroshima i Japan var en uranbomb på cirka 20 KT. Förutom de 80.000-90.000 människor som dog och lika många skadade vid själva explosio-nen har många dött långt senare på grund av den radioaktiva strålningen från bomben. För att åstadkomma effekten av den 7 ton tunga bomben med ungefär 40 kg uranbränsle skulle det i Europa krävas 1000 flygplan vid samma tid.



Ordförklaringar

Atom är den minsta del ett ämne kan delas i. Atomen består av en atomkärna, vilken det kretsar elektroner runt.

Atomkärna är kärnan av atomen. Den består av protoner och neutroner som hålls samman av starka krafter.

Deuterium är en väteisotop, som består av en proton och en neutron. Används vid fusionsreaktioner.

Effekt är energi på en viss tid. Ex. hästkraft, watt.

Elektron är en negativt laddad partikel som kretsar runt atomkärnan.

Fission är en kärnklyvning av tunga ämnen då energi frigörs.

Fusion är en sammanslagning av lätta atomkärnor till tyngre atomkärnor samtidigt som energi frigörs.

Gravitation är den kraft som verkar mellan alla föremål. Ju större massa och ju kortare avstång ju större är gravitationskraften.

Härd är den del av en kärnreaktor där bränslet placerats.

Isotop är en variant av ett grundämne som har samma egenskaper men har olika antal neutroner i atomkärnan.

Den kritiska massan är den minsta mängden kärnbränsle för att starta en kedjereaktion.

kWh (kilowattimme) är en enhet för energiförbrukning.

Kärnreaktor är en annordning där en kärnreaktion äger rum.

Moderator är ett ämne som bromsar neutronernas fart så att en fission kan ske. Används i kärnkraftverk.

Neutron är en kärnpartikel utan elektisk laddning.

Plasma är ett gasliknande tillstånd då atomerna inte har några elektroner.

Plutonium är ett klyvbart grundämne. Det finns ej i naturen men kan framställas av uran i en kärnreaktor.

Proton är en kärnpartikel med positiv laddning

Tritium är en väteisotop med en atomkärna bestående av en proton och två neutroner.

Uran är en naturligt förekommande radioaktiv metall. Används som bränsle i kärnreaktorer. Uran är ett grundämne med den kemiska beteckningen U.

Watt (W) är en enhet för effekt. Watt = Joule/sekund













Källförteckning



Material från Vattenfall - Ringhals
Material från SKB (Svensk kärnbränslehantering AB)
Bra Böckers Lexikon
Svenska Dagbladet
Media Familjelexikon - Bonniers
Kärnkraften av Per Kågeson och Kerstin Ahlgren .- Prisma
Fängslad vid kärnkraften? av Per Kågeson och Björn Kjellström - Liber
Kärnavfallet av Anna Schytt - Sveriges Radios Förlag
Upptäck energi av Frank Frazer - Bonnier Fakta