Kernekraft i det 21. århundrede

Del 1: Hualong 1

I Søren Hansens nylige debatindlæg “Kina sætter kul på” kunne vi læse, at det forudses, at kineserne i perioden 2020-2025 vil have tilføjet 270 gigawatt kulkraft. Et enormt tal, der umiddelbart nok giver panderynken, hvis man tænker ikke kun på gavnen af den billige energi, men også miljøkonsekvenser i form af ødelagte landskaber, vandforurening, mineulykker, og den medfølgende luftforurening der angives at være fjerdestørste dødsårsag på verdensplan,  og som Kina er meget berømt/berygtet for.

Dog skal man ikke drage de forkerte konklusioner og udlægge dette som et tegn på, at Kina storsatser på fossile brændstoffer som landets fremtidige energiform. Kina er nemlig i gang med at opføre de første 3.-generationsreaktorer med det for vestlige øre velklingende navn “Hualong One”, der for resten oversat betyder ”Kinesisk Drage Nr. 1”.

De vigtigste 5 ting som huskeliste:

• Netto elproduktion af lidt mere end 1 GW og en byggetid på 5 år
• Sikkerhedskonceptet inkluderer både aktive og passive principper (safety by design, f.eks. varmeveksling, tyngdekraft)
• Den første reaktor blev taget i kommerciel drift den 30. januar 2021, 12 andre er under opførelse i Kina. Efter planen går typen i serieproduktion.
• Typegodkendt af EU’s og UK’s myndigheder og dermed ”salgsklar”.
• Hualong One er blevet eksporteret til Pakistan (2 i drift, 1 under opførelse) og Argentina (kontrakt underskrevet)

Teknisk konstruktion

I 2012 besluttede styret i Beijing at lægge deres egne kinesiske udviklinger ”ACP1000” og ”ACPR1000” om til en standardiseret model ”Hualong One”. Målet var at skabe en tredje-generations reaktor, hvor alle erfaringer fra Fukushima-ulykken (2011) også udtrykkeligt skulle tages i betragtning mht. sikkerheden.

Hualong One, også kendt som HPR-1000, er en trykvandsreaktor med tre kredsløb og en nominel ydelse på 1180 MW elektricitet. Den er designet til en levetid på (mindst) 60 år. Den har en dobbeltvægget indkapsling, som er designet mod flystyrt mv. Brændselselementlageret og bygningen til sikkerhedssystemer er ligeledes sikret mod flystyrt mv. Nødafbrydelsen fungerer fuldautomatisk. Menneskelig indgriben er først nødvendig efter 30 minutter. Ekstern hjælp er først nødvendig efter 72 timer (f.eks. påfyldning af vand i det indvendige bassin). Hver reaktor er designet ikke kun til basisbelastningen, men også til ekstrem spidsbelastnings-drift.

Inde i reaktorens indkapsling befinder der sig en stor vandtank, der kan erstatte vandtab i kredsløbet (f.eks. ved et knækket rør i primærkredsløbet). Det bliver derfor ikke nødvendigt at “skifte” til andre dele af bygningen. Der er tilstrækkeligt med vand i tanken til at sætte hele den bygning, hvori reaktortrykbeholderen er placeret, under vand. Dette forhindrer radioaktivitet fra en kernenedsmeltning i at undslippe fra reaktortrykbeholderen. Hele henfaldsvarmen frigives til miljøet via passive systemer med naturlig cirkulation og varmevekslere. I denne henseende er Hualong One en rigtig reaktor af den såkaldte Generation III+.

Desuden kan denne tank bruges til at tage vand ud, der ”sprøjtes” som regn (se de lyserøde trekanter øverst i Fig.1) der i et nødstilfælde regulerer tryk og temperatur i beholderen. Som en lektion lært fra Fukushima kan ”regnen” tilsættes kemiske stoffer, der udvasker og binder eventuelle frigivne radioaktive stoffer, hvilket aflaster reaktorens filteranlæg. 

Sikkerhedsprincip

Hualong One forbinder aktive og passive sikkerhedskoncepter. Så længe det primære kredsløb er intakt, hvis kølesystemet (køletårn, havvandsindtag, pumper osv.) skulle svigte som var tilfældet i Fukushima, kan varmen sikkert bortledes via dampgeneratoren i naturlig cirkulation (passiv sikkerhed). Til at genopfylde vandtab bruges 2 x 50 % motorpumper og 2 x 50 % pumper med dampturbiner, som trækker vand fra tanke (aktiv sikkerhed). Sikkerhedsforanstaltningerne udviser dermed ikke kun redundans, men også systemdiversitet som princip.

Nødstrømforsyningen er to nøddieselgeneratorer i separate bygninger for hver reaktor. Derudover er der en anden nødstrømforsyning i kraftværket via et gasturbinesystem (lektion fra Fukushima) og transportable nødstrømsgeneratorer. Derudover er der batterier til en leveringstid på 72 timer (lektion fra Fukushima). Alle instrumenter, nødbelysning, EDP og de passive sikkerhedsanordningers ventiler er tilsluttet denne DC-strømforsyning.

Sandsynlighedsberegninger viser en forventet kerneskade (CDF) for Hualong One inden for maksimalt en million års drift. Med et udslip af store mængder radioaktive stoffer til miljøet (LRF) i maksimalt 10 millioner års drift. Bemærk, at der er tale om driftsår, ikke kalenderår. Hvis 10 ens reaktorer kører i et kalenderår, giver det 10 års drift.

Fremtidsudsigten for Hualong One og afsluttende bemærkninger

Det er svært at spå, især om fremtiden, lyder et ordsprog. Hualong One viser vejen frem for en kernekraftteknologi, der kan bygges på relativt kort tid (5 år) til en relativt fornuftig pris, hvis levetiden er 60 år som prognosticeret og hvis den produceres og sælges i serie. At der er efterspørgsel efter denne teknologi, kan der ikke herske nogen tvivl om. Efterfølgeren, Hualong Two, er allerede på tegnebrættet og skal kunne bygges på endnu kortere tid, nemlig 4 år. Konstruktionen af Hualong reaktortypen har taget til lære fra Fukushima ulykken og fundet løsninger til at forhindre en sådan ulykke i at ske igen. Dette fortjener kineserne at få ros for. De må også roses for at have fået typegodkendelse af både UK og EU.

Men Hualong One er stadigvæk en nyere udgave af en gammel teknologi (trykvandsreaktorer) der bruger uran som brændstof. Reaktoren løser ikke de problemer der ligger i hele produktionslivscyklussen, der starter med minedrift, uranudvinding og ender med oparbejdning eller håndtering af radioaktivt affald. Men et godt bud – og en nytænkning af nuklear sikkerhed – det er det vist.