Svensk kjernekraftselskap bygger testreaktor

Blykalla har i ti år jobbet med utvikling av en ny generasjon kjernekraftreaktor som kjøles med bly og kan bygges liten og kompakt. Nå nærmer det seg målet å bygge en svært sikker og kompakt kjernekraftreaktor SMR (Small Modular Reactor) på 55 MW.

Selskapet har sikret seg 80 millioner kroner i ny finansiering slik at de kan bygge en testreaktor for elektrisitetsdelen og kjølesystemet ved kjernekraftanlegget i Oskarshamn.

De to gründerne, professorene Janne Wallenius og Peter Szakalos ved Kungliga Tekniska Högskolan (KTH) i Stockholm, forsket på hvert sitt område, kjernereaktorer og materialer. For ti år siden dannet de det som nå heter Blykalla.

Szakalos har løst problemene med at bly får vanlig rustfritt stål til å korrodere med å utvikle og patentere flere type stållegeringer, blant annet med aluminium og andre metaller. Ulike deler av SMR-ene har forskjellige legeringer, ut fra funksjon og påkjenninger. Et av de kritiske elementene er pumpene som skal sirkulere bly med en tetthet som er 11 ganger høyere enn vann.

Testreaktor

I Blykalla har Wallenius og Szakalos forenet kunnskapen bygget opp gjennom 25 år og nærmer seg realiseringen av en 55 MW reaktor: SEALER 55 (Swedish Advanced Lead Reactor 55). Den måler 5 x 5 meter og har et passivt sikkerhetssystem der blykjøling er det sentrale.

Administrerende direktør Jacob Stedman, sier at splitting av atomer og blykjøling er kjent teknologi, men at Blykallas utvikling av materialer og kjølesystem er videreutviklet og må testes. Derfor bygges det de kaller Sealer-E, elektrisk testreaktor. Den vil ha samme høyde, men vil ha litt mindre diameter enn en fullskalareaktor.

Testreaktoren bygges i Oskarshamn sammen med OKG (Unipers svenske datterselskap) og KTH.

– Vi må teste alt annet enn selve fisjonsprosessen. Det viktigste er å finne ut hva som skjer ved transienter – det vil si svært små driftsforstyrrelser. I tillegg blir det å dokumentere at materialene holder og se alle komponenter og utstyr i sammenheng – som et system, sier Stedman til TU.

Han ser videre for seg at de skal klare å få den første reaktoren, Sealer One, klar før 2030 og den kommersielle varianten Sealer 55 klar for masseproduksjon etter 2030.

– SMR er raskere å bygge og krever ikke samme tykkelse og dimensjoner på reaktortanken og annet utstyr, sier Stedman. I motsetning til konvensjonelle vannkjølte høytrykksreaktorer operer Sealer på atmosfæretrykk.

Stedman sier at bly er det sikreste kjølemediet og betyr at reaktoren også kan jobbe på høyere temperaturer.

Effektivitet - sikkerhet

– Dersom det skjer noe galt og elektrisiteten blir borte, vil blyet fortsatt sirkulere i lang tid før det stivner og forsegler kjernen. Bly hindrer stråling hele tiden, påpeker Stedman.

Brenselet som får kjerneprosessen til å gå og skape varme, er urannitrid. Det har 40 prosent mer uran per volumenhet. Reaktoren bruker uranet langt mer effektivt slik at det blir lite radioaktivt avfall og med kortere halveringstid. Blykallas SMR vil ha en levetid på 25 år, uten påfyll av brensel. Etter den tid må den stå i noen år før demontering og håndtering av materialer og deponering av avfall.

Janne Wallenius har tidligere forklart TU hvordan Blykallas reaktor fungerer. Den er utformet omtrent som en konvensjonell trykkvannsreaktor. Men her er ikke brenselstavene omgitt av vann under trykk, men av smeltet bly. Blyet har kokepunkt på 1700 grader, mens arbeidstemperaturen skal ligge mellom 420 og 550 grader. Kommer den under 327 grader, fryser blyet.

Kjernereaksjonene skjer i det flytende blyet, og varmen som genereres, varmeveksles mot en sekundær vannkrets som driver dampturbiner.

– Skulle en ulykke inntreffe, trenger man ikke gjøre noe. Reaktoren går ned til 5-10 prosent effekt. Naturlig sirkulasjon tar etter hvert bort også den effekten, sier Wallenius.

El og hydrogen

Enkelte selskaper som viser interesse for SMR er ute etter å benytte energien til å produsere grønt drivstoff, deriblant hydrogen.

Jacob Stedman påpeker at Blykallas reaktor har en svært høy virkningsgrad. I tillegg er temperaturen på dampen så høy at den i tillegg til å drive en generator, også kan brukes til å drive en elektrolysør og lage hydrogen (H₂).

Stedman sier at interessen for SMR har økt voldsomt i løpet av kort tid. Det er selskaper innen stålproduksjon og annen tungindustri, datasentre samt grønn energiproduksjon.

Blykalla er i dialog med Strålsäkerhetsmyndigheten (SSM) om regelverk og godkjenning.

– Myndighetenes primære oppgave er å sørge for sikkerhet. Det gjør de, men er samtidig åpne for ny teknologi. Vi har møter og workshops med dem og de skal følge vår testing nøye, sioer Stedman til TU.

Skip

Blykalla er valgt ut som en av tre samarbeidspartnere til det NTNU-ledede prosjektet NuProShip I (Nuclear Propulsion of Merchant Ships I. Det er et to-årige forskningsprosjektet som startet opp i juni 2022.

Stedman sier at han har tro på at blykjølte SMR kan være aktuelt for skip. Og at det allerede har vært i bruk i ubåter i mange år.

– Det finnes allerede blykjølte reaktorer på ubåter, men med gammel teknologi. Shipping er absolutt interessant for oss, sier Stedman.

Han tror imidlertid det ligger mange år fram i tid, blant annet på grunn av behov for utvikling og tilpassing av regelverk.

– Det er tidkrevende, sier Stedman.