Reaktortyper og reaktorsikkerhet

Tilbake

Publisert 13.11.2013, oppdatert 13.03.2017 14:39

Stikkord: Atomsikkerhet og kjernekraft, Kjernekraftverk

Her finn du ei oversikt over dei mest vanlege reaktortypane.

Hovudmålet for sikkerheita ved ein atomreaktor er å forhindre at det oppstår situasjonar som fører til utslepp av radioaktivitet til omgjevnadane. Sikkerheita ved ein reaktor kjem an på fleire faktorar, der reaktoren sin design og den menneskelege faktoren er to av dei viktigaste. Prinsippet for reaktorsikkerheita er å bruke «defence-in-depth». Dette inneber at det finst fleire parallelle sikkerheitssystem, og dersom eitt sviktar, så vil eit anna system byrje å verke.

Reaktorsikkerheita har utvikla seg i takt med at ein har fått meir kunnskap om reaktordrift, og framfor alt dei lærdommane ein har fått frå dei større ulykkene som har skjedd. Ein kan ikkje vurdere sikkerheit berre ut frå reaktortype, sidan to reaktorar av same type kan vere bygde til forskjellig tid og derfor ha forskjellig sikkerheitsutstyr. Det vil også vere skilnadar mellom ulike reaktoranlegg når det gjeld både drift og vedlikehald. I tillegg kan ulike anlegg i ulik grad har vore gjenstand for sikkerheitsmessige forbetringar etter at anlegget blei teke i bruk. Nedanfor er det gjeve ei kort oversikt over dei mest vanlege reaktortypane.

Trykkvassreaktoren

Trykkvassreaktoren er den mest vanlege reaktortypen i verda i dag, og meir enn 60 % (290 stykke i 2017) av alle reaktorar som blir brukte i kommersiell kjernekraft, er av denne typen. Dette er ein reaktortype som både blir kjølt og moderert av vanleg vatn, og har tre separerte kjølekrinsar.  I slike reaktorar blir energien frå kjernereaksjonen brukt til å varme opp vatn i eit lukka krinsløp (primærkrinsen). Denne varmen går til eit anna vasskrinsløp (sekundærkrinsen) der vatn blir omdanna til damp. Dampen driv ein turbin som er kopla til ein generator (som på eit vasskraftverk) der elektrisitet blir produsert. Etter å ha passert turbinen blir dampen kjølt ned og kondensert til vatn igjen ved hjelp av kjølevatn frå eit vatn eller ei elv eller ved luftavkjøling i store kjøletårn.

Three Mile Island-ulykka i USA i 1979 skjedde ved ein trykkvassreaktor. Denne ulykka førte til at brenselet smelta, og til noko utslepp av radioaktivitet utanfor anlegget.

Ein russisk variant av trykkvassreaktoren er den såkalla VVER-reaktoren, som det finst flest av i Aust-Europa og Russland. VVER-reaktorar har blitt produsert i fleire ulike designgenerasjonar. Manglande sikkerheit er først og fremst knytt til dei eldste reaktorane (første og til dels andre generasjon). Dei fleste av dei eldre VVER-reaktorane har fått oppgradert sikkerheita si, og fleire av dei er no like sikre som eldre vestlege reaktorar.

Det har ikkje vore nokon ulykker med VVER-reaktorar med store utslepp utanfor anlegget.

Inni ein trykkvassreaktor. Foto: Mitsubishi Heavy Industries.

Inni ein trykkvassreaktor. Foto: Mitsubishi Heavy Industries.

Kokvassreaktoren

Kokvassreaktoren har også stor utbreiing, og om lag 20 % (84 stykke i 2013) av alle reaktorar som blir brukt i kommersiell kjernekraft er av denne typen. Også denne reaktoren blir både kjølt og moderert av vanleg vatn, og har to separate kjølekrinsar. Slik namnet indikerer, er denne reaktortypen ”kokande” ved at vatnet i reaktoren sin primære kjølekrins fordampar og blir leidd til turbinane (for produksjon av elektrisitet) før det blir kondensert og leidd tilbake til reaktortanken. Vatnet i den sekundære kjølekrinsen (som blir brukt til å kondensere vatnet i primærkjølekrinsen) kan takast frå ei vasskjelde i nærleiken av kraftverket eller kjølast ned i store kjøletårn.

RBMK-reaktoren – ”Tsjernobyltypen”

RBMK er ein sovjetisk reaktortype, som i dag berre er i drift i Russland, der det er 11 RBMK-reaktorar i drift. RBMK er ein grafittmoderert lettvasskjølt reaktortype. Reaktortypen tillèt byte av reaktorbrensel medan reaktoren er i operasjon. Reaktortypen blei bygd i ein tidsperiode frå tidleg på 1970-talet til tidleg på 1980-talet. Særleg dei tidlegaste reaktorane hadde store manglar i sikkerheita. Reaktortypen er kjenneteikna av ein positiv damp-reaktivitets-koeffisient (eng: ”void reactivity coefficient”). Dette fører med seg at kjernen sin reaktivitet vil auke dersom kjølevatnet forsvinn. Dette i motsetnad til vassmodererte reaktorar der reaktiviteten vil minke under tilsvarande forhold.

Tsjernobyl kjernekraftverk i Ukraina hadde RBMK-reaktorar, og det var ved den eine av fire reaktorar Tsjernobyl-ulykka skjedde i april 1986.

 

Prinsippskisse av ein RBMK-reaktor. Figur: med løyve frå OECD-NEA

Prinsippskisse av ein RBMK-reaktor. Figur: med løyve frå OECD-NEA

Gasskjølte reaktorar

Gasskjølte reaktorar er ein typisk britisk reaktortype, og det finst 14 reaktorar av denne typen i drift. Reaktorane nyttar uranoksid som brensel. Kjølinga er CO2-gass, som gjennom ein varmevekslar varmar opp vatn for å drive dampturbinane. Desse gasskjølte reaktorane er vanlegvis mindre enn andre kjernekraftreaktorar.

Det har vore éi ulykke med betydelege utslepp utanfor anlegget med denne reaktortypen; Windscale-ulykka i England i 1957.

CANDU – Kanadisk tungtvassreaktor

Kanadisk tungtvassreaktor (CANDU = CANada Deuterium Uranium) er mest utbreidd i Canada og i Det fjerne austen. Dette er ein reaktortype der kjernen blir kjølt ned og moderert ved hjelp av tungtvatn, og der ein brukar naturleg uran som brensel. Dette gjev god brenselsøkonomi ved at ein unngår å anrike brenselet, som er ein kostbar prosess. CANDU er saman med RBMK den einaste reaktortypen som tillèt byte av brensel medan reaktoren er i drift på full effekt.

Forskings- og testreaktorar

Forskingsreaktorar kan nyttast til forsking knytt til drift og sikkerheit ved kjernekraftreaktorar, til opplæring og utdanning av personell, til nøytronbestråling og kjernefysisk grunnforsking. Enkelte forskingsreaktorar har dessutan blitt nytta til produksjon av plutonium for atomvåpen. Dei aller fleste forskingsreaktorar er små. Over halvparten av dei har ein termisk effekt som er lågare enn 1 MW, berre om lag 10 % har ein termisk effekt som er høgare enn 20 MW.