Små reaktorer, store misforståelser

Kjernekraft-debatten i Norge har de siste årene handlet nesten utelukkende om små modulære reaktorer (SMR). Argumentet går igjen: store kjernekraftverk er for dyre og for vanskelige, så vi bør heller bygge mange små.

Men ser man på fysikken og historiske erfaringer, er det god grunn til å revurdere dette.

Allerede i 1973 slo NVE fast at kjernekraft må bygges i «relativt store aggregater, over ca. 500 MW» for å lønne seg. Og det var nettopp det Norden gjorde: de svenske og finske kokevannsreaktorene vokste fra beskjedne 440 MW på 1970-tallet, til over 1100 MW på under femten år.

Årsaken var rent økonomisk: man skalerte opp etter hvert som teknologien ble mestret.

Mindre stål per kW

Med en «first principles»-tilnærming skalerer effekten av en reaktor med volumet av kjernen, mens tapet av nøytroner skalerer med overflatearealet. En større reaktor er derfor en mer effektiv reaktor.

Det samme gjelder kostnaden: Bygninger og komponenter skalerer med overflaten, mens effekten skalerer med volumet. En større reaktor krever derfor mindre stål og betong per kilowatt enn en liten.

Reaktortanken illustrerer problemstillingen godt: for en 300 MW SMR er den 485 tonn, mens for en 1520 MW konvensjonell reaktor er den 853 tonn. Dobbelt så mye stål, men fem ganger så mye effekt.

Dobbelt så mange arbeidere

En fersk studie viser at å bygge ut en flåte med SMR-er krever dobbelt så mange arbeidere som store reaktorer. I et arbeidsmarked der fagfolk allerede er mangelvare byr dette på utfordringer.

Sentrale kjernekraftaktører har også poengtert at energikostnaden for SMR-er ikke er like gunstig som for større anlegg. Det samme gjorde eksperter fra Canada, USA og Frankrike i en rapport om kostnadsreduksjoner. 

Kina er lengst fremme og har rundt 40 reaktorer under bygging, hovedsakelig store konvensjonelle anlegg. 

Kina har ett SMR-pilotanlegg under konstruksjon, hvor man estimerer dobbelt så høy byggekostnad per kilowatt som for de konvensjonelle anleggene.

Modulbygging

Men hva med det modulære? Her ligger det også en stor misoppfatning. Modularisering, hvor deler av anlegget ferdigstilles på verft eller fabrikk og løftes på plass, er en byggemetode, ikke isolert til en reaktorstørrelse.

Faktisk er det raskeste kjernekraftverket som er bygget et stort anlegg. Japans avanserte kokevannsreaktorer på over 1300 MW ble reist på rundt fire år ved hjelp av prefabrikkerte moduler og tunge løftekraner. Anleggene fikk modulene fraktet på lektere fra eget verft og løftet på plass fra kaia.

En liten reaktor er altså ikke automatisk modulær, og en stor reaktor trenger ikke bygges bit for bit på stedet, slik det har vært vanlig historisk.

SMR et nisjeprodukt

Betyr det at SMR-er er bortkastet? Ikke nødvendigvis. Men styrken er ikke den rimeligste strømmen, den ligger i markeder der store reaktorer ikke passer; mindre kraftsystemer (off-grid løsninger), shipping, varmekraft til industri og fjernvarme.

SMR er et nisjeprodukt, ikke en enklere og billigere erstatning for store anlegg. 

Det er her den norske (og vestlige) kjernekraftdebatten bommer. Den allmenne oppfatningen er at SMR er noe nytt og revolusjonerende. I praksis er de fleste nedskalerte varianter av velkjent lettvannsreaktorteknologi, markedsført under et nytt navn.

Heller ikke de SMR-ene som benytter seg av andre teknologier enn lettvann, er nye og revolusjonerende. De ble utforsket i kjernekraftens spede barndom, men klarte ikke kommersialiserings-kappløpet mot lettvannsteknologien. Det gjenstår å se om de klarer å ta igjen forspranget nå, 50 år senere.

I stedet for å avfeie de konvensjonelle lettvannsreaktorene som dyre og vanskelige, la oss heller se på en smartere måte å bygge dem på. Med en modulær metodikk som japanerne og offshorenæringen i Norge har mestret. 

Å se bort fra de fysiske realitetene rundt skalafordeler, vil uansett være en stor tabbe. Derfor må konvensjonelle reaktorer inn i debatten om kjernekraft i Norge.