HTGR kärnreaktor Gaskyld

Detta visar tydligt hur denna typ av kärnreaktor fungerar. Det är en vanlig Uranbaserad reaktor. Men i övrigt är det mesta annorlunda än i en vattenkyld reaktor. Denna reaktortyp är ursprungligen utvecklad i Tyskland under 60-talet som Thoriumreaktor. Blev sedan utkonkurrerat av vattenkylda reaktorer. Efter Fukishima vill man ha en annan typ av reaktor i Japan, som inte behöver finnas nära havet. Det andra som som styr är önskan av att producera mycket vätgas billigt. Det enda realistiska sättet är då med kärnkraft. Vätgas behovs för många ändamål. För transporter, för avsalta havsvatten, men även  för producera stål med vätgas. Samma tanke som svenska H2 Green Steel.

Ju mer insatt i fördelarna med denna reaktordesign desto mer säker att den borde finnas i Europa. Har ju också sitt ursprung från Tyskland. Problemet med denna och alla Generation III reaktorer är att ge mycket avfall. En intressant aspect är att man ursprungligen använde uran omvandlad från Thorium. Fungerar det bör uranbrist vara ett mindre problem. Anses inte kunna drabbas av härdsmälta, därför alltså säkrare. Men säker under alla omständigheter är knappas denna. .

Benämns HTGR = High Temperature gas reaktor. Kina har utvecklat en variant HTR-PM med även denna Pebble-bed (stenbädd). Skall vara av Generation IV. Grundförutsättning är att den tillåter mycket höga temperaturen med kylning av Helium. Man får på dryga 900°C.

Den kinesiska HTR-10 prototypen är på 210MW och modulärt uppbyggd. Elproduktionen är på 80MW, Två små reaktorer är sammanbyggda.

Reaktorn använder helium för kylning. Arbetar vid hög temperatur, Upp till 950°C. Kräver att helium pumpas med hög hastighet, då gas har låg värmekapacitet. Vattenkylda reaktorer har ca 30% effekt, mycket av producerad värme används inte idag, utan försvinner i uppvärmda havsvikar. HTGR-reaktorn har högre effekt 40-55%. Värmen kan här användas på olika sätt.

Vanligt är för fjärrvärme. Kärnkraftreaktorer av denna typ kan placeras närmare användare i inland. Användbar effekt är alltså hög hög värme kan användas för en rad industriprocesser, stålproduktion och inte minst för bästa produktion av vätgas vid denna höga temperatur.. Då det finns fler sätt att utvinna ekonomi ger denna reaktortyp bättre möjlighet att bära hög kostnad. Men man räknar kostnad att bygga är 20% högre än en vattenkyld reaktor. Denna har man bara för elproduktion. Denna reaktortyp kan också lätt byggas i moduler. Allt i allt är detta förmodligen den som ger bäst verkan för lägre CO2. Man använder sfäriskt bränsle kring uranet, små kulor, s.k. pebble-bed, där grafit är moderator och kulorna omgivna av keramik. Uran i centrum i kulorna är omgivet av keramik. Keramiken består av kol och kiselkarbid. Borkarbid används. Effekttätheten är 3MW per kubikmeter. En stenbäddsreaktor innehåller 100.-1000. x 1000 st av dessa små kulor, ca 6,7 cm i diameter. Kommer in i toppen, passerar och kommer sedan ut i botten. Tankning är alltså konstant, man behöver inte stanna processen för bränslebyte, som i vattenkylda. En moderator bromsar hastigheten hos neutroner som frigörs vid klyvning av kärnbränslet. Som moderator används grafit, vilket kan bli ett problem då det blir tävlan om grafit med batteriproducenter. Kina har har störst mängd grafit i världen. Landet har insett sin makt, har därför förbjudit export av grafit.

Grafit finns i ganska stor mängd i Sverige, som i Vittangi-gruvan som är på gång att startas.. För säkerhet gäller följande (citat): "Radionuklider kan hållas kvar i anläggningen genom inbyggd reaktoravstängning och härdkylning utan någon utrustning eller operatörs åtgärd i händelse av förlust av kylvätska olycka eller stationsavbrott" Denna reaktor kyler sig självt om något oförutsett sker. En väldigt intressant aspekt för ekonomi är man räknar kontinuerlig drift under 60 år. Andra reaktorer som blykylda räknar man på 30 års drift. Dessa har nämligen stora problem med korrosion. Dessutom utvecklade i Ryssland. Fortfarande finns hopp om fortsatt samarbete. Det är detta Sverige hoppas på med SMR. HTGR kärnreaktor i Kina

Kina måste sänka andelen koldriven elproduktion. Man hoppas kunna minska andel från 65% till 35% 2050. De 150 planerade kärnkraftverken är mest mindre heliumkylda reaktorer. Man vill komma bort från vattenkylning längs kusten. Men kommer ändå finnas kustnära vilket lite förvånar, Den stora delen av produktion finns väl här.

Kina är också i 2023 kommersiell start av en HTGR kärnreaktor Shidao Bay-1. Detta är två SMR och storleken på dessa är 2 x 200MWt. Kinesiska myndigheter tror att detta är världens första Generation IV-reaktor.  Det här med generation IV är förstås helt avgörande om man verkligen lyckas med detta. Det ger en helt annan hantering av kärnkraft, både vad gäller uranbrytning och avfall. Sverige står lite utanför resten av världen eftersom de med sin generation III, anser sig ha tillräckligt bra avfallshantering. Detta gäller inte resten av världen.

Japan och kärnkraften Det som hände efter Fukushima är det värsta under kärnkraftens historia. Resulterade också till att Tyskland stängde ner sin kärnkraft och kärnkraften stannade av i hela västvärlden. Inte bara i Sverige. Hela det mycket stora Japanska kärnkraftsprogrammet stängdes ner helt 2011. Under några år var det så. Sedan från 2016 har enstaka reaktorer startats igen. Man söker sig fram att för att hitta en säkrare lösning som också är ekonomisk. Rysslands angrepp på Ukraina gjorde att fossil energi blev mycket dyrare. Sverige har nog anledning att se hur andra länder nu ser framåt. Man har så stöddig svensk attityd. Detta är en internationell kris som hade sin höjdpunkt 2017-2019. Sedan vände det i och med Rysslands angrepp på Ukraina. Länge såg man internationellt naturgas som lämplig för elproduktion. Tanken var att kombinera med förnybart. Man kan snabbt stänga ner naturgasgenerator. Hoppas alltså att kunna minska andel naturgas, att denna skal ha mer reservstatus. Ungefär så tänkte tydligen ledarna i Tyskland. Naturgas är ju minst skadlig av fossil energi. Nu börjar även de tänka om det går att återstarta några kärnkraftsverk. Det verkar vara HTGR-reaktorer gaskylda reaktorer Japan kommer satsa på. Satsar även på vätgas i en helhetslösning där vätgas kan produceras till relativt låg kostnad med hjälp av dessa HTGR-reaktorer. Japan har inte riktigt varit benäget att skapa en batterisamhälle. Kanske också i rivalitet med Kina som är absolut ledande när det gäller batterier. Först försökte Japan med bilar som har bränsleceller som omvandlar energin mellan vätgas och syre till elektrisk energi. Denna lösning har egentligen inte fått någon acceptans. Batterier för personbilar kommer nog gälla länge än. Det mest intressanta när det gäller vätgas och transporter är nog att man kommit fram till att vätgas kan användas direkt i förbränningsmotorer. Vätgas för lastbilar, med bara lite diesel som startmedel. Sedan kommer man kunna snabbt tanka vätgas för körning kanske 70-80 mil. Detta alltså direkt i en förbränningsmotor. Tekniken är väldigt lik den in en biogasbil som har bensin för starta. Detta är snabbtankat vilket är väsentligt. Detta känns rimligt då batterier för lastbilar är väldig apparat. MEN fungerar detta verkligen vid hårt kontinuerligt bruk? Bör inte motorer anpassas mer.

Toyota har nu dock tagit fram en förbränningsmotor för personbilar som drivs direkt med vätgas. Alltså inte med bränslecell och sedan el. Denna lösning gör att tankning är snabb och smidig. Tar bara någon minut. Man kan sedan köra lika långt med komprimerad vätgas som med en diesel eller bensin. Att de inte har lika hög effekt som de gamla, kan väl normalanvändarna ta.

Om det slår genom utanför Japan är frågan. Japansk fordonsindustri står i en besvärlig situation om inte detta går. Man har bästa hybrider av vanliga förbränningsmotorer med mindre batterier. Man har alltså efter Fukishima tvingats tänka om hur hela samhället bäst skall fungera, utan samhället drivet av fossil ändlig energi. Haken med denna stora satsning på vätgas är stora kostnader för hantering av vätgas. Det kommer stå stor höga tankar lite överallt i samhället. Vätgasen är komprimerad till 350-700 bar. 2-3 ggr högre kompression av naturgas. Men ändå stora tankar. Och det finns en rätt stor olycksfallsrisk. För att det skall fungera måste stora mängder vätgas finnas tillgängligt. Man måste också försöka göra det hela rimligt säkert. Och ett allmänt nytt tanknings system i det trångt bebodda landet Japan. HGTR-kärnkraft ger den lösning för stor vätgasproduktion som behövs. Grön vätgas kommer inte räcka till. HTGR-kärnkraft producerar el, producera fossilfri vätgas, värme till bostäder och kan användas för att avsalta havsvatten. Om HTGR inte fungerar som en viktig del av väterevolutionen finns det fortfarande behov av annat som kan produceras av denna reaktor. Det är rimligt att när vätgas finns tillgängligt till rimliga priser kommer behovet också att finnas. HTGR kommer att vara central för många industriella processer som idag använder fossila bränslen. HTGR-reaktorer kommer säkerligen att vara den mest använda kärnkraften av alla. Om bara detta insågs. Om gen. IV-funktioner fungerar, det innebär mindre avfall, vilket är det största problemet med kärnkraft.

Det stora problemet är att det fossila kommer i början kunna säljas billigt. Men i takt att allt mer olje och gasfält inte längre ger måste annat ta över. Kärnkraft är enda stora möjliga ersättare. Men sol- och vind måste också finnas parallellt. Leif Lindblom, Fil. Kand. info@leiflindblom.se