SECURE – den ”idiotsäkra reaktorn” som stoppades av Tankeförbudslagen.

Vi har i flera inlägg de senaste åren tittat på framtiden för kärnkraft. Mindre reaktorer med inbyggd säkerhet är det som är i ropet och det är då väldigt intressant att veta att Asea-Atom redan på 80-talet hade en lösning. Vår ciceron i den utvecklingen är Jonas Rosén som varit aktiv i kommentarsfälten tidigare. Jonas har en Teknisk Licentiat i Teoretisk Fysik från KTH och har under sin yrkeskarriär arbetat med forskning och utveckling vid ett ett flertal svenska företag däribland Asea Atom, Saab Aircraft, Sandvik och Vattenfall.  Jag ser våra gästskribenter som Klimatupplysningens stora fördel och är mycket glad över att kunna lämna ordet till Jonas Rosén.


 

 

Asea-Atom var ju väl medvetna om att det fanns ett motstånd mot kärnkraft. Folk var helt enkelt rädda för olyckor. Man beslöt sig för att utveckla en reaktor som minimerade (eliminerade?) risken för härdsmälta. Detta skedde under 70 och 80-talet. Den drivande kraften bakom utvecklingen var Kåre Hannerz på Asea-Atom.

hannerz

Det nya reaktorkonceptet kallades för PIUS (Process Inherent Ultimate Safety). Man tog fram två konkreta reaktorkonstruktioner baserade på PIUS. Dessa kallades för SECURE-H (fjärrvärmeproduktion) och SECURE-P (elkraftproduktion).

Kåre Hannerz har beskrivit kraven på PIUS:

  1.  vid en nödsituation utgår man från att operatörerna kommer vara helt förvirrade och göra alla möjliga fel med de reglage de kan påverka (vilket var det som hände vid Three Mile Island, TMI),
  2.  man kan inte lita på att aktiva komponenter som t.ex. pumpar/ventiler kommer att fungera som de ska och
  3.  man måste räkna med att strukturella komponenter (typ vattenledningar) går sönder.

Utmaningen är alltså att konstruera en reaktor som klarar 1+2+3 utan att riskera härdsmälta. Asea-Atoms lösning var lika enkel som den var genial. Konceptet är att man placerar reaktortanken i en stor bassäng med bor-haltigt vatten. Bor har den effekten att det absorberar neutroner, d.v.s. det stoppar kärnreaktionen om det kommer in i härden.

Ett försök att lite kortfattat förklara principen:

Vid normal drift så driver en pump ett vattenflöde genom reaktorhärden. Konstruktionen är sådan att vid normaldrift så kan inte det omgivande bor-haltiga vattnet tränga in i härden. Hannertz använder ordet densitetslås (bassängvattnet är kallt och reaktorvattnet varmt). Det varma vattnet passerar en värmeväxlare, och pumpas tillbaka in i härden (figur c).

pius
PIUS – design HT2004: Reactor Physics Future Reactors

Om det sker någon cirkulationsstörning, eller att härdens temperatur ökar, så kommer fysikens lagar automatiskt leda till att det bor-haltiga bassängvattnet tränger in i härden (figur d). Det bor-haltiga vattnet kommer omedelbart få kärnreaktionen att upphöra och temperaturen att avta. I bassängen finns också så mycket vatten att härden inte kan torrkoka.

Man har alltså ett helt passivt system som skyddar härden mot torrkokning (härdsmälta). Det spelar heller ingen roll vad operatörerna gör. Härden förblir kyld. Om Fukushima hade varit en PIUS reaktor så hade ingen härdsmälta inträffat. Detsamma gäller TMI. Chernobyl är en annan historia eftersom det är en annan reaktortyp. Problemet var där inte torrkokning, utan effektrusning i härden. Dock gäller att denna typ av effektrusning inte kan ske i en PIUS reaktor.

ASEA-Atom offererade PIUS (SECURE-H för fjärrvärme). Flera länder var intresserade, bl.a. Finland, Tjeckien och Kina. Så här skriver Hannerz :

This reactor was offered to the city of Helsinki where it was to produce water of 150°C for the municipal district heating grid. In an economic comparison with other alternatives, including coal fired and nuclear fired cogeneration of electricity and heat, it came out on top. However, for political reasons the nuclear option was ruled out for the time being.

Svenska regeringen insåg nog också att SECURE-H var ett attraktivt alternativ för Svenska kommuner. Åtgärden blev den s.k. tankeförbudslagen (förbud att utveckla ny reaktorteknologi). Det satte effektivt stopp för SECURE.

Jonas Rosén

referenser

Kommentarer

Kommentera längst ner på sidan.

  1. Ann+Löfving-Henriksson

    Tankeförbudslagen då,
    ”No Debate” när det gäller användning av fossilkraft nu,
    The Great Reset smyger sig på
    medan MSmedia och ledande politiker tramsar på i sin Bolibompabubbla.
    Vad betecknar vår tid bättre än munskydden!?
    Jonas! Stort Tack för detta avslöjande.

  2. Hur hade utveckling sett ut om Three Mile Island inte hade vänt opinion emot kärnkraft. Hade Sverige idag varit världsledande på utveckling av SMR:s och var och varannan kommun haft en kärnreaktor för fjärrvärme.

    Nu sitter vi i stället här med fyratusen vindsnurror och en havererad elförsörjning.

  3. Lasse

    Hur effektivt stopp?
    Det går väl att bygga vidare på?
    Efter Fukushima krävdes bassänger med vatten för nödkylning. Ser att vissa anläggningar läggs ner eftersom denna lösning blir dyr.
    Med dessa krav -går det inte att utföra anläggningar i bergrum under havsnivån, med aktiv pumpning för torrhållning.
    Noterade i Ny Teknik att Kanada satsat pengar på modulär kärnkraft: https://www.nyteknik.se/artiklar-om/K%C3%A4rnkraft
    Mest får Moltex.

  4. Evert+Andersson

    Tack för den redogörelsen. Daglig läsning av Klimatupplysningen är bildande. Varje dag lär man sig något nytt. Hade bara ett hum om SECURE. Här får man en bra sammanfattning.
    Det kommer väl att ta tid innan skygglapparna blåser av i vårt land. Men det kommer att ske.
    Tack igen!

  5. Stefan+Eriksson

    ”Densitetslås”,, vore intressant att veta lite mer om hur den konstruktionen är tänkt att fungera.
    Handlar det om en ”saltplugg” som skall smälta vid för höga temperaturer?
    Det är ju tänkt att vara ett helt passivt system.

    Men, det framgår väl om man tränger in i idén lite mer.

  6. Fredrik Dhejne

    Det är väl dags att sätta igång en utveckling av en uppgraderad version av Securitas.

  7. #5 Stefan+Eriksson

    Ingen saltplugg utan helt enkelt ett krökt rör (naturligtvis lite mer avancerat) som fungerar som ett omvänt vattenlås. I fig c ser man ”låset” som en krök till vänster. Så länge pumpen fungerar så drivs det varma vattnet runt i kyl-loopen. Stannar pumpen så tränger det heta vattnet förbi vattenlåset och borhaltigt vatten tränger in nerifrån.

  8. #3 Lasse

    ta en titt på Fig 3 i referensen, det tar några minuter innan reaktorn har stannat helt.

  9. Lasse

    #8 😉 Jag syftade på tankestoppet!
    Lite OT-Vi har snart en ny reaktor igång. Kommer ge oss tillgång till 1600 MW.
    Olkiluoto får laddas!
    Full drift februari 2022.(NT)
    Fast på SVD debatt får vi reda på att vi behöver bygga mera:
    ”Utöver det behöver vi bygga produktion motsvarande ytterligare 50–100 TWh per år för att möta de nya behoven.”
    Säger VDn för energiföretagen.
    Tala om orimliga planer eller svårigheter med nollorna?

  10. Stefan+Eriksson

    #7 Johan.
    Idén om det ”omvända” vattenlåset bygger på att flödet i det cirkulära ”kylsystemet” kan styras ”inom ett snävt intervall”, så att inte härden ”bor-förgiftas” vid normal drift.
    Det blir en ”filigran” uppgift, med hänsyn taget till tryckskillnader i ”kärlet” beroende av hur varmt det är.
    Så, idén är att när ”härden” av en eller annan anledning blir för varm, stiger trycket, och det ”pöser över” vid vattenlåset, tryckskillnaden gör att bor-haltigt vatten ges möjlighet att tränga in underifrån.
    En dans ”på slak lina” uppfattar jag det som.
    Inte vid tillbud, men ändock vid normaldrift.
    Mvh.

  11. Christian H

    Reaktorn Secure hade kunnat bli en lysande affär för ASEA och genererat många miljarder i intäkter varje år, men dåvarande energiministern Birgitta Dahl satte stopp för det genom tankeförbudslagen. Jag menar att hon i och med detta är den minister som orsakat Sverige störst skada. De som ville bygga ut kärnkraften benämndes som ”förstockade” och med benäget bistånd från massmedia eldades den befängda oron på.
    Det verkar vara en drift hos de flesta människorna att alltid vara emot det man inte förstår, vilket vi ser inte minst i klimatdebatten. Botemedlet mot detta är kunskap och insikten att skrämselpropaganda är något ont som utnyttjas av ondsinta makthavare.

  12. Jag gillade Hasse och Tage men Tage Danielssons sannolikhetsmonolog påverkade kärnkraftsopinionen då och till stora delar fortfarande. Olyckligt att komiker använder sin popularitet till att påverka folk utan att ha större sakkunskap än medelsvensson. Gäller politiker i ännu högre grad, vad kunde Birgitta Dahl om kärnkraft tex. Torbjörn Fälldin lyfte C till 25 procent med skräcken för kärnkraft som tändvätska. Jag undrar vad han hade tyckt om alla vindsnurror som täcker Norrland idag. Ett resultat av kärnkraftsskräcken.

  13. Björn

    Hur är det med kraftledningarna till Barsebäck, finns de kvar? Barsebäck skulle ju annars vara en utmärkt plats för ett fullskaleprov. Med dagens utvecklade elektroniska reglersystem, skulle SECURE bli ändå säkrare. Den som tycker att Barsebäck är för nära Danmark, skall betänka att danskarna själva kommer att vara i behov av små reaktorer som SMR, på grund av att all kvarvarande kolkraft inte längre kan ersättas av vindkraft, för det finns helt enkelt inte plats för dem. Annars har vi ju Oskarshamn och Ringhals som utmärkta kandidater för provanläggningar. Här är något för den nya kommande borgerliga majoriteten att bita i. Södra Sverige stannar utan kärnkraft. Att förstöra naturen med vindkraft är politiskt omöjligt. Varför vänta?

  14. #10 Stefan+Eriksson

    Så här skriver Kåre

    ”Critics of the PIUS concept often point to inadvertent boron ingress through the density locks as a potential problem with plant availability. There is no indication that this will be the case;on the contrary analysis shows that severe disturbances such as grid short circuits can be tolerated and extensive test loop operation has never experienced problems of this origin.”

    De byggde en 30 m hög testrigg med en 2.5MW elektriskt värmd härd så de hade nog koll på hur det skulle hanteras.

  15. SatSapiente

    #14
    Apropå testriggar, kanske lite OT men…

    Inne på OKG har man en unik provrigg för styrstavar. På kokarreaktorer skjuts dessa in i härden underifrån för att stoppa reaktorn. Dels hydrauliskt (med hetvatten) vid snabbstopp och dels elektriskt med en motordriven skruvanordning. Provriggen är nedsprängd 3 våningar ned i berget och man kan testa styrstavsutrustningen under ”reaktorlika” förhållanden (tryck och värme men inte radioaktivitet).
    Detta för att ha full koll på att nödstoppsfunktionen verkligen skulle fungera i skarpt läge och för att kontrollera funktionen efter service/reparation av styrstavsutrustningen.
    Mig veterligt finns ingen liknande provrigg någon annanstans.

  16. Bert+Nilsson

    #12 Eskil F

    Jag tror att mycket beror på politikers, inte minst Olof Palmes oförmåga att förstå det här med sannolikheter. Att det finns en viss risk, om än liten, för en olycka per 100 år innbär ju inte att det tar 100 år innan den inträffar utan det kan ske när som helst. Man trodde sig se att risken var jättestor trots att den var densamma både före och efter olyckan.

  17. Hans H.

    Jag tror att det är nödvändigt med en konstruktion som möjliggör återbruk av de mängder ”utbränt” kärnbräsle vi har i CLAB och som andra länder också har. Detta för att få tyst på frågeställningen ”oacceptabelt lång tids risk att lämna efter sig”. Samt diskussionen om miljöproblemen kring uranbrytning.

    Vidare måste vi undvika upparbetning före och påföljande tillverkning av konventionellt MOX-bränsle. Detta för att komma bort från diskussionen om plutonium/atomvapen. Så ett bränsle som går runt problemet, endera genom att det gamla MOX-bränsket löses upp i varm saltsmälta eller i annan lösning är nödvändigt!

    Och givetvis måste konstruktionen ha inbyggd självavstängning.

    Uppfylls dessa tre kriterier tror jag inte opinionen samt den därmed förknippade tillståndsprocessen ska bli omöjlig att hantera. Temporärt kan kanske andra lösningar tänkas med enbart två av de tre ovanstående villkoren uppfyllda.

  18. #16 Bert+Nilsson

    Jag tror nog Olof Palme hade full koll på både kärnkraft och sannolikhet men att han först och främst var en politiker och som sådan har man ett övergripande mål – att bli omvald.

    Läs den här artikeln skriven av Erland Tenerz:

    https://www.hembygd.se/industristaden/mote-med-nagra-kanda-industriman-del2

    ”Han höll ett lysande anförande vilket visade mycket klart att han verkligen visste vad han pratade om. Han började med urankärnans klyvning, värmen som alstrades, överföring till vattnet osv. Sedan talade han om konstruktionen, säkerheten, ekonomin. Allt helt perfekt. Vi blev rent förstummade.”

  19. Jonas Rosén

    #10 Stefan+Eriksson

    Jo, det är en utmaning att balansera flödet vid normaldrift. Dock ansåg ASEA-Atom att det var tekniskt lösbart.

    Dels tog man fram ett avancerat beräkningsprogram och dessutom byggde man en testrigg i fullskala. Utifrån dessa arbeten drog man slutsatsen att konstruktionen fungerade.

    Man hade aldrig offererat om man inte varit helt säker på konstruktionen.

    Det är ju lite av finessen i systemet. Om något avviker från normalläget så kommer reaktorn automtiskt att stoppas.

  20. Sune Nordlander

    Jag hörde slutdebatten mellan Olof Palme och Torbjörn Fälldin inför riksdagsvalet 1976.Palme hade en klar uppfattning om risker och han sade klart och tydligt i sin slutreplik att att han trodde att kolkraften innebar en större risk än kärnkraften.Fälldin stödde sig på ett uttalande från Hannes Alfven som egentligen bara handlade om kärnkraftsavfallet. Men Tage Danielsson hade redan gjort sin skada.

  21. Ivar Andersson

    #13 Björn
    400 kV-ledningen mellan Barsebäck och Sege är ålderstigen och behöver förnyas för att fortsatt kunna leverera en trygg och säker elförsörjning i regionen.
    https://www.svk.se/utveckling-av-kraftsystemet/transmissionsnatet/transmissionsnatsprojekt/barseback-sege/om-projektet/

  22. Daniel Wiklund

    OT Läser på text-tv. Regeringens utredning om klimaträtten föreslår att verksamheter som ger stora utsläpp av växthusgaser ska kunna stoppas av regeringen. Man vill få det till att utsläppen ”Äventyrar liv och hälsa”. Aj, aj, då ligger SSAB dåligt till. Kan man inte få det till att miljöpartiets politik äventyrar liv och hälsa.

  23. Stefan+Eriksson

    #20 Jonas Rosén
    Det är en bra ”finess” att låta fysikens grundförutsättningar sätta gränsen för ”drifttemperaturen” i en sådan anläggning.

    Men, varför inte en magnet-ventil som öppnar med hjälp av gravitationen vid bortfall av el för pumparna i det primära systemet?
    Det skulle medge ett något högre temp-intervall för drift.

    Fast, då är risken naturligtvis att mekaniken har ”bekat ihop” när det är så dags att nöd-stoppa aggregatet.

    ”Bor-bassängen” är naturligtvis en mycket bra barriär mot de små neutron-rackarna som vill fly fältet.
    Mindre ”hett om öronen” så.
    Mvh.

  24. Stefan+Eriksson

    #23 Daniel W
    Man kan ju tänka sig att ”åka” med en bil är att ”äventyra liv och hälsa”.
    Äta en glass ?
    Gå upp ur sängen ?
    Sitta framför lap-toppen ?
    Klippa håret ?
    Gå på toa ?

    Livet är ett äventyr både för liv och hälsa för de allra flesta, kanske inte Bolund då?

  25. Lars-Eric Bjerke

    Instressant med Pius är också att

    – den är en tryckvattenreaktor, Asea-Atom har tidigare byggt kokvattenreaktorer.
    – reaktortrycket är 20 bar d.v.s. dålig termisk verkningsgrad
    – reaktorn har inga styr- eller snabbstoppsstavar.
    – effekten regleras med borkoncentrationen
    – raktortanken är i förspänd betong d.v.s. tankbrott kan uteslutas.
    – eventuellt läckage från tanken samlas upp av en trycklös reaktorinneslutning

  26. Gunnar Strandell

    Björn #13
    Jag håller på Marviken som test för en SECURE-P.
    Lagom avstånd till bebyggelse och färdiga elkablar, samt möjlighet till fjärrvärme till Norrköping, Oxelösund och Nyköping.

    Jag har fått lära mig att utlösande faktorn i Harrisburg 1979 var att man jobbat med en ventil och felvänt signalkablarna öppen/stängd. Dvs. likadant som SJ återskapade vid tågkrocken i Lerum 1987.

    Ingen dog i Harrisburg, nio i Lerum.
    Dock finns rapporter om två aborter i Harrisburg som godkändes för säkerhets skull.

    Länkar:
    https://en.wikipedia.org/wiki/Three_Mile_Island_accident

    https://sv.wikipedia.org/wiki/J%C3%A4rnv%C3%A4gsolyckan_i_Lerum

  27. Peter Hallberg

    Det är så länge sedan och jag minns bara fragmentariskt om Secure. Debatt och intresse bland allmänheten för kärnkraftsteknik var livligare under sjuttio – åttiotalen. Det liksom bara dog ut under nittiotalet. Tack Rosén.

  28. Lasse

    Ni har missat att Ryska minireaktorn (Piral X 2) fungerar och ger energi idag.
    Ryssland skall satsa mer på att få exportera denna reaktor.
    De är i begrepp att visa upp denna reaktor i hamnar runt om i världen.
    Faktum är att de idag skall genomföra en uppvisning med lasershow på gränsen till Norge.
    De hoppas att ljuset skall kunna ses i websändning från Skarsvåg, Norge efter kl 21 den 1 april 2021
    https://www.youtube.com/watch?v=c4kpeZHcke8
    https://siberiantimes.com/home/

  29. #29 Lasse

    Reaktorn är väl en vidareutveckling av URALD-42 som de använde för isbrytare mm. Jag kommer sitt klistrar i kväll! 🙂

  30. Claes-Erik Simonsbacka

    Emission and Economic Implications for Canada of
    Using Small Modular Reactors (SMRs) in Heavy Industry

    ”Research conducted by EnviroEconomics and Navius Research studied the economic and climate implications of employing small modular reactors (SMRs) in Canada’s high-emitting industrial sectors.”

    https://cna.ca/wp-content/uploads/2021/03/GHG-Study-Slide-Deck.pdf

    Mvh,

  31. Jonas Rosén

    #26 Lars-Erik Bjerke

    Som du säger så innehåller PIUS fler tekniska innovationer än de jag nämnde. Hela konceptet är ju byggt utifrån säkerhet.

    Det faktum att man inte har styrstavar utan reglerar med bor i matarvattnet innebär ju att man inte är beroende av en mekanisk säkerhet.

    Bara för att undvika missförstånd så innehåller bassängvattnet hög bor-koncentration. Matarvattnet innehåller en väsentligt lägre koncentration som används för att reglera reaktorn.

    SECURE-H har ju per definition hög verkningsgrad. All energi i härden omvandlas ju till värme (= slutprodukten).
    Om man har en ångcykel med turbin och generator så måste man ju operera vid högre tryck för att få upp verkningsgraden (från värme till el)

    Korrekt att ASEA-Atom byggde kokarreaktor. Dessa opererar dock vid 70 bars övertryck, så PIUS är inte nytt i det avseendet.

  32. Lars-Eric Bjerke

    Jonas Rosén,

    Jag borde ha vetat att Secure P arbetar med högre tryck i primärkretsen d.v.s. 90 bar och 40 bar till turbinkretsen. Det ger lite sämre verkningsgrad än de flesta PWR där motsvarande tryck ligger på ca 155 bar respektive 70 bar.
    Lite kul är att amerikansk lag 10CFR50 angav att man skulle ha två sätt att stänga av en reaktor varav det ena var snabbstoppsstavar. ABB-Atom var tvungna att ansöka om dispans för detta vid deras arbete med licensiering i USA.

  33. Håkan Bergman

    Gunnar S. #27
    Hade man lärt sig av det fördärvliga flyget hade varken Harrisburg eller Lerum behövt hända.

  34. Stefan+Eriksson

    #33 Lars-Eric Bjerke
    Det ”går trögt” för mig personligen att ta till mig funktionaliteten av ett så kallat ”densitetslås” som då skall ”ta upp” tryckskillnaden motsvarande 90 bar mellan primärkretsen och ”poolen” med bor-vatten.

    Jag menar att 90 bar är inte så lite och har svårt att greppa hur ett ”upp och nedvänt” ”vattenlås” skall kunna skilja dessa medium åt.

    Men prototypen finns uppenbarligen i verkligheten,
    så jag får väl ”hugga i mig” denna förklaring.
    Mvh.

  35. Lars-Eric Bjerke

    # 35 Stefan Eriksson

    Secure P har 90 bar på båda sidor om densitetslåset. Reaktorvattnet passerar ju en ånggenerator i Secure P, precis som i alla PWR. Den ligger utanför betongtryckkärlet och har 70 bar på sin sekundärsida.

  36. Lars-Eric Bjerke

    #36 rättelse

    Det ska vara 40 bar på sekundärsidan.