Atomkraftværk (kernekraft): Funktion, brændsel, sikkerhed og ulykker

Atomkraftværk (kernekraft): Få en klar guide til funktion, uranbrændsel, sikkerhedsforanstaltninger og berømte ulykker — fakta, risici og teknologi samlet.

Et atomkraftværk er en type kraftværk, der producerer elektricitet ved hjælp af varme fra atomreaktioner. Disse reaktioner finder sted i en reaktor. Værket har også maskiner, der fjerner varmen fra reaktoren for at drive en dampturbine og en generator til at producere elektricitet. Elektricitet, der produceres af kernekraftværker, kaldes kernekraft.

Kernekraftværker ligger normalt i nærheden af vand for at fjerne den varme, som reaktoren producerer. Nogle kernekraftværker bruger køletårne til at gøre dette. Atomkraftværker bruger uran som brændsel. Når reaktoren er tændt, deler uranatomerne i reaktoren sig i to mindre atomer. Når uranatomerne spaltes, afgiver de en stor mængde varme. Denne deling af atomerne kaldes fission.

De mest populære atomer til spaltning er uran og plutonium. Disse atomer er svagt radioaktive. De atomer, der dannes, når brændselsatomer går i stykker, er stærkt radioaktive. I dag sker fission kun i atomreaktorer. I atomreaktorer sker fission kun, når reaktorens dele er arrangeret korrekt. Atomkraftværker slukker deres reaktorer, når de udskifter gammelt atombrændsel med nyt brændsel.

Der findes omkring 400 atomkraftværker i verden, hvoraf mange ligger i USA, Frankrig og Japan. Nogle berømte ulykker på atomkraftværker var Fukushima-atomkatastrofen i Japan i 2011, Tjernobyl-katastrofen i Ukraine i 1986 og Three Mile Island-ulykken i USA i 1979. En antiatomkraftbevægelse i Australien er imod, at der opføres atomkraftværker i landet.

Hvordan virker en atomreaktor?

Den grundlæggende proces i en atomreaktor er, at tunge atomkerner (typisk uran-235 eller spaltbart materiale dannet af uran) gennemgår fission, hvor de spaltes og frigiver neutroner og varme. Vigtigste komponenter og funktioner:

• Brændselsstave: Indeholder det spaltbare materiale og er samlet i brændselselementer.
• Moderator: Et materiale (fx vand, tungt vand eller grafit), der bremser neutronerne, så fissionsprocessen fortsætter stabilt.
• Styringsstænger (control rods): Indsat eller trukket ud af reaktorkernen for at absorbere neutroner og regulere reaktionshastigheden.
• Kølevæske: Fjerner varmen fra kernen og kan være almindeligt vand, tungt vand, gas eller smeltet salt afhængigt af reaktortypen.
• Containment: En robust bygning af stål og beton omkring reaktoren, som skal forhindre spredning af radioaktive stoffer ved en ulykke.

Typer af reaktorer

Der findes flere reaktorteknologier. De mest udbredte til elproduktion er:

• PWR (Pressurized Water Reactor): Vand under højt tryk fungerer som både moderator og kølevæske. Fordelen er stabil drift og udbredt erfaring.
• BWR (Boiling Water Reactor): Vand koger direkte i reaktorkernen og dampen driver turbinen.
• Andre: Letvandsreaktorer, tungtvandsreaktorer, gas- eller grafitmoderede reaktorer og nyere koncepter som smeltet salt- eller reaktorer med hurtige neutroner.

Brændsel og brændselscyklus

Typisk iscenesættes uran i form af små brændselsstave. Under drift ændres sammensætningen af brændstoffet, og efter en periode udskiftes en del eller hele brændslet. Brændselscyklussen omfatter minedrift, berigelse af uran, fabrikation af brændsel, drift i reaktoren og håndtering af brugt brændsel.

Brugt brændsel er stærkt radioaktivt og afgiver stadig varme. Det opbevares typisk først i køleanlæg eller bassiner ved værket, herefter enten i tørre casks (tømb beholdere) eller i langvarig geologisk deponering, afhængigt af landets politik.

Sikkerhed og beskyttelse

Sikkerhed i atomkraftværker bygger på flere lag af beskyttelse ("defense-in-depth"):

• Designmæssige sikkerheder: Kontrolsystemer, redundante nødafkølingssystemer og robust containment.
• Operativ sikkerhed: Trænet personale, procedures for normale og nødsituationer samt regelmæssig vedligeholdelse og inspektion.
• Regulatorisk kontrol: Uafhængige myndigheder fører tilsyn, godkender drift og stiller krav til beredskab.
• Fysiske sikringer: Beskyttelse mod uautoriseret adgang, sabotage og naturkatastrofer.

Stråling måles kontinuerligt omkring værket, og der findes standarder for, hvor meget stråling personel og offentligheden må udsættes for. Skærmning (beton, bly og afstand) og kontrolleret drift minimerer eksponering.

Atomaffald

Affald fra kernekraft opdeles ofte i lav-, mellem- og højradioaktivt affald. Det højradioaktive brugte brændsel kræver sikker og kontrolleret opbevaring i tusinder af år på grund af lang halveringstid for nogle isotoper. Lande arbejder forskelligt med løsninger — nogle planlægger geologiske lagre, andre ønsker genbrug af plutonium og uran i særlige reaktorer.

Ulykker og læring

Historiske ulykker som Tjernobyl-katastrofen, Three Mile Island-ulykken og Fukushima-atomkatastrofen har ført til ændringer i design, drift og regulering verden over. Typiske årsager kan være tekniske fejl, menneskelige fejl og ekstreme naturbegivenheder. Efter store ulykker er der normalt omfattende uafhængige undersøgelser og implementering af sikkerhedsforbedringer.

Fordele og ulemper

Fordele:

• Stor energiintensitet: kernekraft producerer store mængder elektricitet fra små mængder brændsel.
• Lav CO2-udledning under drift sammenlignet med fossile brændsler.
• Stabil grundlastproduktion uafhængig af vejr.

Ulemper:

• Håndtering og langtidsdeponering af radioaktivt affald.
• Risiko for alvorlige ulykker med potentielt store konsekvenser.
• Høje anlægs- og nedlukningsomkostninger samt politiske og sociale kontroverser.

Regulering, samfund og fremtid

Driften af atomkraftværker er stærkt reguleret. Myndigheder stiller krav til sikkerhed, miljøpåvirkning og beredskab. Offentlig tillid, økonomi og politiske valg påvirker beslutningen om at bygge, drive eller udfase atomkraft i et land. Der arbejdes også med ny teknologi (små modulære reaktorer, avancerede reaktortyper), som lover øget sikkerhed, lavere omkostninger og mindre affald, men som stadig er under udvikling eller i tidlige implementeringsfaser.

Samlet set er atomkraft en kompleks energikilde med betydelige fordele og udfordringer. Diskussioner om dens rolle i fremtidens energisystem vejer klima- og emissionsfordele mod spørgsmål om sikkerhed, affaldshåndtering og samfundsaccept.

Spørgsmål og svar

Spørgsmål: Hvad er et atomkraftværk?

Spørgsmål: Hvordan producerer et atomkraftværk elektricitet?

Spørgsmål: Hvilken slags brændstof bruger atomkraftværker?

Spørgsmål: Hvor kan fission kun ske i dag?

Spørgsmål: Hvor mange atomkraftværker er der i verden?

Spørgsmål: Hvad er nogle berømte ulykker på atomkraftværker?

Spørgsmål: Er der en antiatomkraftbevægelse i Australien?

Søg efter bogstav