SMR - Små modulära reaktorer

Små modulära reaktorer (SMR) definieras som kärnreaktorer som i allmänhet producerar 300 MWe eller mindre, designade för serietillverkning i moduler som ger korta byggtider.

Blykallas reaktor: mycket mindre, mycket billigare. Och säker.

Fyra huvudvarianter: lättvattenreaktorer, neutronreaktorer (FNR), grafitmodererade högtemperaturreaktorer och olika typer av smältsaltreaktorer (MSR). Den första har den lägsta tekniska risken, men den andra (FNR) kan vara mindre, enklare och med längre drift mellan laddning.

• Lättvattenreaktor (LWR) använder lättvatten, det vill säga vanligt vatten (H2O), som kylmedium och moderator. Tryckvattenreaktor (PWR och VVER) och kokvattenreaktor (BWR) är de två vanligaste typerna av lättvattenreaktor. Lättvattenreaktor är den absolut vanligaste reaktortypen i världen och utgör över 80 % av antalet reaktorer i världen. Vattnet är avjoniserat och därmed mycket rent.
• En neutronreaktor (FNR) är kärnreaktorer där klyvningskedjereaktionen upprätthålls av snabba neutroner till skillnad från för att bromsa termiska neutroner som används i termiska neutronreaktorer. En sådan snabb reaktor behöver ingen neutronmoderator, men kräver bränsle som är relativt rikt på klyvbart material. Globalt har ca 20 landbaserade snabba reaktorer byggts med tillsammans över 400 reaktorår i drift globalt.
• Högtemperaturreaktor (VHTR) använder en grafitmodererad kärna med engångstillförsel av uranet i bränslecykeln. Denna reaktorkonstruktion utlovar höga temperaturer som möjliggör tillämpningar såsom processvärme eller väteproduktion. Den skulle också bli passivt säker.
• En saltsmältareaktor (även smältsaltreaktor) har smält salt är kylmedium. De kan ha kärnbränslet upplöst i smälta fluoridsalt, där grafit tjänade som moderator. Bränslet kan vara spritt i grafitmatrisen, där det smälta saltet ger kylning vid hög temperatur men lågt tryck.

SMR kan byggas fristående eller som moduler i ett större komplex, med kapacitet som läggs till stegvis efter behov. Skalekonomi uppnås genom stort antal enheter.

Utveckling av små enheter för avlägsna platser är på gång. Små enheter är mer hanterliga investering än stora anläggningar.

En ytterligare anledning till intresset för SMR:er är att de kan ersätta nedlagda koleldade anläggningar, vars enheter sällan är särskilt stora - mer än 90 % är under 500 MWe, och vissa är under 50 MWe .

Privta investeringar

Bakom SMR-utvecklingen finns ofta privata investeringar. Dessa nya investerare tyder på en övergång från statligt ledd och finansierad kärnkraftsforskning till en större privata sektor inklusive personer ibland med socialt syfte. Det syftet är ofta utbyggnad av prisvärd ren energi, utan koldioxidutsläpp.

Mindre risker

SMR:er har vanligen större enkelhet i design, ekonomi i serieproduktion till stor del i fabriker, korta byggtider och lägre kostnader för mark. De flesta är också utformade för en hög nivå av passiv eller inneboende säkerhet i händelse av felfunktion. En del är utvecklade för att placeras under marknivå, vilket ger hög motståndskraft mot terroristhot.

En rapport från 2010 av en särskild kommitté inom American Nuclear Society visade att många säkerhetsåtgärder som är nödvändiga vid stora reaktorer inte är nödvändiga i de små konstruktionerna som kommer.

Då små reaktorer som är tänkta att ersätta anläggningar för fossilt bränsle, är den nödvändiga säkerhetszonen inte större än cirka 300 m radie.

Tillståndsregler

Tillståndsregler är en utmaning för utvecklare SMR. Kostnaderna behöver inte lägre än för stora reaktorer. Flera utvecklare har engagerat sig i Canadian Nuclear Safety Commissions för licensiering av en designprocess, som identifierar grundläggande hinder för att licensiera en ny design i Kanada.

Granskningen av förhandslicenser är i huvudsak en teknisk diskussion, vars fas 1 uppskattas till cirka 5000 timmars personaltid, med tanke på den konceptuella designen. Fas 2 tar dubbelt så mycket och för upp designen till systemnivå. En rapport från World Nuclear Association 2015 om SMR-standardisering av licensiering och harmonisering av regulatoriska krav.

Framgången för SMR bygger på flera faktorer:

1. På grund av sin ringa storlek och modularitet kan SMR nästan helt byggas i en kontrollerad fabriksmiljö och installeras modul för modul, vilket förbättrar nivån på byggkvalitet och effektivitet.
2. Deras ringa storlek och passiva säkerhetsfunktioner gör att de kan användas i länder med mindre nät och mindre erfarenhet av kärnkraft.
3. Storlek, konstruktionseffektivitet och passiva säkerhetssystem (som kräver mindre redundans) kan leda till enklare finansiering jämfört med större anläggningar.
4. Serietillverkningen ger en skalekonomi som minskar kostnaderna ytterligare.

Kärnfull

Det svenska företaget Kärnfull tecknade i mars ett avtal med GE Hitachi om lansering av BWRX-300 i Sverige. Det är Small Modular Reactor - SMR. GE Hitachi har utvecklat kärnkraft sedan 1950-talet och är en av världens största leverantörer.

THE BWRX-300 SMALL MODULAR REACTOR

THE BWRX-300 SMALL MODULAR REACTOR
https://nuclear.gepower.com/build-a-plant/products/nuclear-power-plants-overview/bwrx-300

Tidigare har GE Hitachi tillsammans med några andra företag avtalat om leverans av 10 BWRX-300 till Polen i början av 2030-talet

Svensken Christer Dahlgren är en av uppfinnarna av BWRX-300-designen. Hans svarar för den teknisk ledning för BWRX-300-designen. Dahlgren är specialist på internationell anpassning av ny kärnteknik, med fokus på licensiering, säkerhetsanalyskrav, byggbarhet och låg kostnad.

Christer Dahlgren. Han utbildade sig i kärnkraftteknologi på KTH 1991-994. Han arbetar nu med projekt både i USA och Sverige.

Se även Kärnkraft,

Källor

• Small Nuclear Power Reactors, World Nuclear Association (2021-12)
• Small modular reactor, Wikipedia
• Canada's Small Modular Reactor Action Plan, Government of Canada (2022-02-15)
• Small Modular Reactors, Rolls-Royce
• Advanced Small Modular Reactors, Energy.gov, USA
• What is a small modular reaktor (SMR)? (A complete guide), TWI (2022)
• Kärnkraft, Klimatfakta.info
• SMRs "ideal fit" for Australian market, report finds, World Nuclear News (2021-10-06)
• NuScale