SMR och fjärde genera­tionens kärnkraft

SMR-reaktor

Små modulära reaktorer (från engelskans Small Modular Reactor) är reaktorkonstruktioner med en elektrisk effekt på upp till ungefär 300 MW, vilket är ungefär en fjärdedel av kapaciteten hos en konventionell reaktor.

På 1950-talet fanns planer på att bygga ett mycket stort antal små reaktorer. I Sverige ville statliga AB Atomenergi att bygga kärnreaktorer för fjärrvärme i städer med fler än 50000 invånare. Fram till den första oljekrisen 1973 var emellertid priserna på fossila bränslen som olja och kol extremt låga och för att kärnkraften skulle kunna konkurrera prismässigt krävdes betydligt större anläggningar. I USA togs den första privatägda reaktorn, Dresden 1 med en installerad effekt på 197 MW, i drift 1960. Oskarshamn 1, Sveriges första lättvattenreaktor, stod klar 1972 och hade en elektrisk effekt på 400 MW. Den för närvarande största reaktorn i Sverige är Oskarshamn 3 från 1985 som har en elektrisk effekt på 1450 MW.

På 1950-talet planerade man att bygga små kärnreaktorer för fjärrvärme i svenska städer. Illustration ur antologin "Det svenska atomarbetet - nuläge och framtidsperspektiv" som gavs ut 1958.

SMR jämfört med konventionell kärnkraft

Genom att bygga stora reaktorer kan man få ner kostnaden per producerad kilowattimme eftersom hög kapacitet ger skalfördelar. En stor andel av projektkostnaden, exempelvis tillståndsprocessen, är oberoende av reaktorns storlek och därmed har det historiskt varit rationellt att bygga så få och stora enheter som möjligt.

Att bygga större reaktorer har inte bara fördelar. Projekten blir så stora att det bara är ett fåtal aktörer som har tillräckligt stora resurser. På leverantörssidan blir vissa komponenter (exempelvis reaktortankar) så stora att de bara kan byggas av ett fåtal tillverkare, vilket hämmar konkurrens och skapar flaskhalsar i produktionen. Ju större enheter som byggs, desto större blir också påverkan på elsystemet om reaktorn av någon anledning tas ur drift.

Små modulära reaktorer är reaktorkonstruktioner som optimerats för att effektivisera byggprocessen och minska projektrisken. Reaktorerna har lägre effekt, men kan standardiseras och serietillverkas för att få ner kostnaden per enhet. Komponenterna i en SMR monteras på fabrik och transporteras som färdiga moduler till byggplatsen. Standardiseringen medför också att man kan typgodkänna reaktorkonstruktioner, vilket gör att tillståndsprocessen går snabbare och är mindre kostsam.

SMR-reaktorer kan byggas och användas precis som konventionella kärnkraftverk, men tack vare mindre storlek och lägre pris per enhet blir tekniken tillgänglig för fler användningsområden. En SMR kan byggas i anslutning till en industrianläggning och förse den med både processvärme och elektricitet, vilket avlastar elnätet. Andra tänkbara tillämpningar är produktion av vätgas och elektrobränslen.

En konventionell reaktor på mer än en gigawatt lämpar sig bäst för storskalig elproduktion på nationell nivå, medan anläggningar som producerar tiotals eller hundratals megawatt kan finansieras av en kommun eller ett industriföretag. I de fall kapacitetsbehovet är större än en enskild reaktor kan man bygga reaktorparker, så kallade arrayer, där flera identiska reaktorer byggs på samma plats och samkörs.

Det finns idag ett 80-tal olika typer av SMR i olika stadier av utveckling eller drift och storlekarna varierar mellan 2 och 470 MW elektrisk effekt. Vanligast är termiska reaktorer med vattenkylning, men det finns också reaktortyper som använder smält salt, gas eller flytande metall som kylmedel. För svenskt vidkommande är sannolikt någon av de lättvattenmodererade reaktortyperna mest intressant.

Exempel på reaktortyper

EDF Nuward

Nuward är ett kraftverk som består av två av varandra oberoende reaktorer installerade i samma reaktorbyggnad. Reaktorerna är tryckvattenreaktorer (PWR) med vanligt vatten som kylmedel och moderator. Den sammanlagda installerade effekten är 340 MWe och reaktorerna är konstruerade för lastföljning, så att de kan leverera balanskraft i ett system med en hög andel väderberoende produktion. Nuward kan ersätta befintliga kolkraftverk för elproduktion, men även användas för att avsalta havsvatten, producera fjärr- och processvärme eller vätgas. EDF och Fortum samarbetar i en förstudie om ny kärnkraft som påbörjades av Fortum hösten 2022.

Reaktorenheten i EDF:s Nuward är en ståltank som är nedsänkt i en vattenfylld bassäng. Inne i ståltanken finns bland annat reaktortanken (orange) och reaktorns primärkrets med ånggeneratorer (Bild: EDF).

Rolls-Royce SMR

Rolls-Royce SMR är en lättvattenmodererad tryckvattenreaktor (PWR) som är optimerad för låg byggkostnad och kort projekttid. Den elektriska effekten är 470 MW. För närvarande pågår licensiering (myndighetsgranskning) och byggstart för den första reaktorn är planerad 2026.

BWRX-300

BWRX-300 är utvecklad av GE-Hitachi och baserad på företagets konventionella reaktorer men nerskalad till 300 MWe. Den använder beprövad teknik, exempelvis är bränslet identiskt med det som används i företagets konventionella reaktorer, samtidigt som man minskar anläggningens storlek och materialåtgång. Ur ett svenskt perspektiv är BWRX-300 intressant eftersom det är en lättvattenmodererad kokarreaktor (BWR) och det finns lång erfarenhet av sådana reaktorer i Sverige, både hos kärnkraftsbolag och hos myndigheter. En BWRX-300 håller på att byggas i Kanada (Ontario) och förberedelser pågår för byggen i USA, Polen, Estland och Tjeckien.

SMR sänker tröskeln för ny kärnkraft

Sammanfattningsvis är SMR inte en specifik reaktortyp utan ett samlingsbegrepp för konstruktioner som är optimerade för att minska projekttiden genom rationell tillverkning. SMR är inte detsamma som fjärde generationens kärnkraft (Gen IV) men några av reaktortyperna uppfyller kriterierna för att kunna klassas som Gen IV. Den stora fördelen med SMR är att tröskeln för att bygga kärnkraftverk blir lägre och tekniken öppnar för fler användningsområden. SMR ersätter inte konventionella reaktorer utan kommer byggas parallellt med dessa.