Kärnkraft // Kärnenergi

!1
Kärnenergi
En grundlig förklaring.
Daniel Michaeli

Kärnenergi och kärnkraftverk är ord som alla säkert någon gång har hört, men som man
kanske inte förstår. Kärnenergi är en metod för att skapa energi, precis som vatten- och
solenergi. I detta fall använder man sig av atomkärnor från olika ämnen. Det finns många
argument för och emot klassificeringen av kärnenergi som en förnybar energikälla, men
enligt IRENA (International Renewable Energy Agency) räknas det inte till de förnybara
eftersom de använder oförnybara ämnen och skapar problemavfall. Det är trots allt en väldigt
komplicerad process. Vi kommer att på en förenklad nivå gå igenom hur kärnkraftverk
fungerar samt de goda och dåliga sidorna med denna form av energiproduktion, men först tar
vi en liten titt på kärnenergins korta men fartfyllda historia.
Efter att USA under president Harry S. Truman fällt atombomber över städerna
Hiroshima och Nagasaki, lovade man efter fredsavtalen 1947 att teknologin endast skulle
användas för goda ändamål. Det lät väldigt lovande, en ny och effektiv metod för att
producera energi skulle få världen att återhämta sig i rask fart. Man spekulerade vilt, vissa
trodde att man i framtiden skulle ha gratis el, andra drömde om kärnkraftsmotorer i bilar och
andra transportmedel. Efter en tid, då företag vågade investera mer och man bättre förstod
vetenskapen bakom det hela, fick industrin en gigantisk ekonomisk uppsving. Speciellt under
1970-talet, då krig i mellanöstern höjde oljepriset, började stora investerare få intresse för
utveckling av kärnkraftverk. Stora mängder av faciliteter byggdes över världen, och idag är
över 50% av de aktiva kärnkraftverken byggda mellan 1970 och 1985. Men med tiden sjönk
verksamheten och intresset för kärnenergi. Olyckorna på Three Mile Island, Pennsylvania,
1979 och Chernobyl 1986 skapade stor kontroversi gällande säkerheten, och det började
byggas allt mindre kraftverk. Under åren 1981-1984 avbröt USA konstrueringen av hela 51
kärnreaktorer.
!2
Historia.




!3
Olyckorna på Three Mile Island och i Chernobyl skapade stora problem inom kärnkraftindustin.
https://whatisnuclear.com/articles/
nuclear_timeline.html
Att utvinna kärnenergi var inte en uppfinning någon kommit på, utan en lång och mångsidig process där
folk av alla slag är inblandade


Idag finns det ungefär 440 kärnreaktorer i 31 länder. Men hur fungerar de? Fungerar de
på samma sätt eller finns det tydliga skillnader? Det finns olika typer av kärnkraftverk men
alla fungerar mer eller mindre enligt samma principer. Det finns en
kärnreaktor
och en

generator.
Kärnreaktorns uppgift är att hetta upp vatten så att det bildas vattenånga, och med
hjälp av vattenångan kan generatorn producera elström som sedan används i hushåll,
gatulampor och fabriker.
Kärnreaktorer hettar upp vattnet med hjälp av en kedjereaktion som heter
Fission
.
Fission betyder klyvningen av atomkärnor. Man "klyver" atomkärnan i mindre beståndsdelar
och då frigörs neutroner och enorma mängder energi, mycket mer än i andra kemiska
reaktioner. Detta kan dock bara hända med vissa ämnen, till exempel
isotoper
av uran och
plutonium. Isotoper är varianter av ett grundämne med olika antal neutroner. Antalet protoner
och elektroner ändrar inte, eftersom det handlar om samma grundämne. Under
fissionprocessen "skjuter" man neutroner på t.ex. uranatomer. Då en neutron träffar atomen
blir den ostabil och splittras i olika delar samt nya neutroner. På samma tid frigörs energin i
form av strålning, som hettar upp vattnet. De nya neutronerna träffar sedan andra atomer som
frigör mer energi, och då har vi fått vår kedjereaktion.
Allt det här sker inne i kärnreaktorn. Det finns olika sorters reaktorer, men de flesta
kraftverk använder en lättvattenreaktor. Det är inte den effektivaste eller miljövänligaste, men
de var inte alltför dyra. Vi måste komma ihåg att de byggdes på 80-talet. Reaktorn består av 3
viktiga delar:
Bränsleelement
,
moderator
och
styrstavar
. Bränsleelementen är tunna rör
som innehåller kärnor av ämnen som kan genomgå fission, till exempel uran och plutonium.
Vatten fungerar ofta som en moderator, och används för att kyla av samt sakta ner farten på
reaktionen. Neutronerna kolliderar med vattenmolekylerna och förlorar energi, vilket gör att
de saktar ner. Styrstavar är rörformade och ofta gjorda av kadmium och boran. Deras uppgift
är att absorbera överlopps neutroner så att kedjereaktionen går jämnt ut. Rörena kan sänkas
!4
Hur fungerar det?

ner i, eller dras upp från reaktorn vid behov, vilket ger kraftverket stor kontroll över
reaktionen. Energin hettar sedan upp vattnet så att det förångas. Vattenångan leds genom ett
rör och börjar driva en
turbin
. En turbin är en
maskin som omvandlar flödet från gasen till
mekaniskt arbete. Vattenångan kyls sedan ner
och övergår till flytande vatten, och med hjälp av
ett pumpsystem förs vattnet tillbaka till
kärnreaktorn.
Turbinen producerar sedan elström
tillsammans med generatorn. Generatorns
uppgift är att producera elektricitet, och den gör
det med hjälp av en magnet och en spole. Spolen
roterar i magnetfältet som uppstår, och då skapas
växelspänning över polerna. Om du skulle
koppla en voltmeter till generatorn skulle du
märka att mätarn först går upp till en viss mängd
och sedan gå ner till negativa tal. Det här beror på
att det skapas växelspänning, och inte likspänning. Här är en bra video som visar hur
generatorn fungerar, samt hur det ser ut på en voltmätare och som en linje (funktion):
https://www.youtube.com/watch?v=i-j-1j2gD28
Elströmmen går sedan igenom
transformatorn
, som sänker spännings- och
strömnivån. Till slut far strömmen till elnätet och sänds ut till alla hushåll, fabriker, och
gatulampor.
!5
Turbinen producerar mekaniskt arbete m.h.a.
vätske- eller gasflöde.

Energin från kärnkraftverk är ungefär 10% av världens energibehov, vilket är enorma
mängder, men långt från vad vi behöv. Idag finns det ungefär 440 kärnreaktorer utspridda
över 31 länder på jorden, och antalet växer helatiden. I Finland finns 2 kärnkraftverk med 2
reaktorer var, en i Loviisa och den andra i Olkiluoto, och de utgjorde ca 30% av Finlands
energibehov år 2007. Dessutom har man börjat bygga ett till i Hanhikivi som blir aktiv ca
2020, och då spekuleras det att numrorna kan stiga upp till 60%. Mellan 2015 och 2017 har
det påbörjats nya byggarbeten för 70+ kärnreaktorer, främst i snabbt växande länder i t.ex
Asien. Dessutom finns en hel del planer på renoveringar och utvecklingar av existerande
kärnkraftverk. De flesta är gamla, och använder fortfarande gamla lättvattenreaktorer och
teknologi, vilket varken är det effektivaste eller miljövänligaste. Dessa länder börjar en efter
en stå inför ett och samma val: De kan renovera kärnkraftverken med nyare system och
reaktorer, vilket skulle öka effektiviteten och miljövänligheten men också kosta mycket
pengar, eller sakta lägga ner kärnkraft och börja investera i nyare eller gamlare
energiutvinningsmetoder såsom solenergi eller olja. Båda valen har sina risker, men kan vara
till nytta på olika sätt. Nya kärnreaktorers fördelar har vi redan gått igenom, men eftersom de
inte är lika mycket testade kan det ske enorma olyckor som sätter miljontals människor i fara.
Andra energimetoder kan vara miljövänligare men mindre effektiva, eller tvärt om, mer
effektiva men miljöfarliga. Så är det värt att fortsätta? Vinner fördelarna över nackdelarna?
Kärnenergi är som sagt en väldigt komplicerad process, och med den kommer olika
fördelar och nackdelar. Men dom flesta vet inte riktigt vad de är, och överdriver en hel del när
det gäller det här. Därför har många en negativ syn på kärnenergi, främst unga som inte vet så
mycket om det, och som förknippar det med t.ex. kärnvapen.
!6
Kärnenergi idag.
För- och nackdelar.

Nackdelarna är dock inte riskfria. Vid tillverkningen av kärnenergi förändras ämnena
som används och bildar radioaktivt avfall. Det är väldigt giftigt, och det kan ta upp till flera
tiotusentals år innan det har blivit ofarligt igen. En människa kan dö av ett milligram (mg) av
dessa ämnen. Man "löser" det här på två sätt: antingen förvarar man de farliga ämnena i
isolerande förvarare som sedan kan borras ner i jorden eller förvaras på en speciell plats
väldigt länge, eller så kan man omvandla avfallet till ämnen som sedan pånytt kan användas i
kärnkraftverken. Problemet är att det är mycket dyrare och svårare att omvandla än att
förvara, och därför utförs det inte av många länder. Av alla länder som utvinner kärnenergi är
Finland det enda landet som tar miljöfrågor på största allvar, och lägger ner stor tid på att
förvara avfall så säkert som möjligt.
En till risk med kärnkraftverk är att det är lätt för länder att i hemlighet utveckla
kärnvapen vid sidan om energiproduktionen. Dessa länder är ofta i svåra politiska situationer,
och då konflikter blir heta kan många länder vara i stor fara.
Under den tiden vi har utvecklat och använt kärnkraftverk har 7 stora olyckor hänt. 4 av
dessa var extremt katastrofala eftersom de släppte ut stora mängder radioaktivitet i naturen
och städer, vilket ledde till massevakueringar och sjukdomar. Olyckan i Chernobyl 1986
skedde då ett säkerhetstest gick fel. Styrstavarna sänktes inte ner i reaktorn vilket ledde till
överhettning och till sist en enorm explosion som släppte ut radioaktiva ämnen i atmosfären.
Man hamnade evakuera stora områden i Ukraina, och vissa av dem är fortfarande för farliga
att bo i. Man började kontrollera livsmedel mycket noggrannt i stora delar av Europa, och
senare statistik har visat att olika former av cancer hade stigit som följd av olyckan.
Chernobyl är tillsammans med Fukoshima Daiichi olyckan år 2011 de största och farligaste
kärnkraftverksolyckorna i vår historia. Är vi beredda på att riskera att sånt här kanske händer
igen?
Poblemet är att kärnkraftindustrin lätt blir svartmålad. Det må bildas radioaktivt avfall,
men det är samma sak med t.ex solenergi, i Kalifornien bildades det år 2014 över 13 miljoner
ton av giftigt avfall genom tillverkningen av solpaneler. Det må ha skett katastrofala olyckor,
men om man ser på statistiken är kärnkraftindustrin den minst farliga av alla
!7

energiutvinningsmetoder vi använder. Till och med sol- och vindkraftverk leder till mera
dödsfall. En Nasa forskning (http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/es3051197?source=cen&)
har visat att användningen av kärnenergi har räddat cirka 1,8 miljoner liv mellan 1976 och
idag, trots olyckorna på Chernobyl och Fukoshima. En förklaring till detta är att det farliga
avfallsprodukterna lagras på isolerade platser, medan avfallsprodukter från fossila bränslen
pumpas ut som gaser i atmosfären. Det här sker under långa tidsperioder, och gör inte stora
nyheter som en olycka på ett kärnkraftverk, där stora skador sker under en relativt snabb tid.
Det kommer ta en tid förrän vi 100% kommer att klara oss på förnybara energikällor.
Åtminstone 40 år, säkert längre. Tills dess skulle det vara bättre om vi använder oss av
metoder som är miljövänligare och säkrare än fossila bränslen. Kärnenergi släpper ut mycket
mindre växthusgaser såsom koldioxid CO2 i atmosfären. Dessa gaser ger upphov till
Växthuseffekten, ett fenomen som leder till global uppvärmning. Du kan läsa mer om
växthuseffekten här: https://sv.wikipedia.org/wiki/Växthuseffekten. Användningen av
kärnkraftverk har förhindrat utsläppningen av ca 64 gigaton (= 64 000 000 000 000 kilogram)
växthusgaser under de senaste 50 åren.
Dessutom utvecklas teknologin helatiden, vilket leder till idéer om effektivare och
miljövänligare reaktorer förverkligas. Det finns redan en ny sorts reaktor som använder
Torium. Torium är mycket effektivare än plutonium eller uran och avfallet är inte lika farligt,
plus att det är svårt att bygga kärnvapen av det. Förutom det håller forskare på att testa olika
metoder för att förstöra det farliga avfallet med hjälp av kemiska reaktioner. Med kloka
hjärnor och lite tid kan kärnenergi bli det effektivaste och säkraste sättet för en lång tid.
!8
Kärnenergi är miljövänligare än både sol- och vindenergi när det gäller utsläpp av växthusgaser.

Kärnenergins framtid är väldigt svår att förutspå på grund av olika länders inställningar.
Alla är överens om att det är ett väldigt effektivt sätt att producera elström, men när det
kommer till nackdelarna är åsikterna delade. I Tyskland har man sedan år 2000 dragit sig ut
ur industrin, och man har som mål att stänga av de sista kärnkraftverken i landet innan 2022.
Det började med att gröna miljöpartier motsatte sig kärnenergi, men idén har sedan spritts till
flera partier. I Finland är det däremot annorlunda. Majoriteten är för kärnenergi och man
planer på att bygga nya kärnkraftverk verkställs helatiden. En undersökning 2008 kom fram
till att ca 60% av befolkningen stöder utvecklingen av kärnkraftindustrin i landet. Finlands
befolkning är alltså en av de mest kärnkraftvänliga i hela EU, där medeltalet är 44%.
En annan faktor är landets ekonomi. Kärnenergi är väldigt lönsamt, men början är
väldigt krävande. Kärnkraft kostar väldigt mycket att bygga och uppehålla, och om det slutar
!9
Energiformens framtid.
Demonstrationer mot kärnkraftindustrin i Tyskland.

med en olycka har allt gått till spillo. Därför är största delen av dagens aktiva kärnkraftverk i
Nordamerika och Västeuropa, medan man nu först börjar i Asien.
Om vi kommer på en ny, revolutionerande teknik kan industrin skjuta i höjden. Tvärtom
kan den också dö ut väldigt snabbt om vi hittar på ett sätt att utveckla, eller skapa en helt ny
energiutvinningsmetod. Forskare har i flera år försökt skapa energi med hjälp av
Fusion
, en
så kallad omvänd reaktion jämfört med fission. Fusion är en process där atomkärnor "slås
samman" istället för att splittras, och det är så här vår sol och alla andra stjärnor producerar
energi. Vid väldig höga temperaturer (i t.ex. solens kärna) separeras elektronerna från
atomerna och då rör sig kärnor och elektroner fritt och väldigt snabbt. Till sist går kärnorna
samman och bildar större kärnor, och på samma gång frigörs det energi. Det är den här
energin som vi kallar som solstrålar. Så vi vet att det funkar, problemet är att vi nu måste
uppfinna ett sätt att skapa vår egen fusion samt kontrollera den. Forskningen har kommit
väldigt långt och vi har redan skapat så höga temperaturer att fusion skulle vara möjligt.
Olika sorters experiment i Frankrike och USA har redan lyckats m.h.a. magnetfält och lasrar.
Men vi är ännu långt ifrån klara. Just nu använder processen mycket mer energi än vad vi får.
Att satsa på utvecklinen av fusion kommer kosta flera miljarder, och många länder tycker att
pengarna borde läggas på andra energiutvinningsmetoder. Vi har trots allt solen, ett väldigt
stor "fusionkärnkraftverk", och genom att utveckla teknologin i solpaneler kan vi använda
energin från fusion utan att behöva skapa någonting här på jorden.
Kärnkraftindustrin är väldigt stor idag, men med dagens teknologi vet man inte hur det
kommer se ut om 20 år. Medan du väntar kan du ta en titt på den här videon :) https://
www.youtube.com/watch?v=ggg3C87UVCY.
!1...