KTH-professorn: Kärnkraft och vindkraft är perfekta partners

– Kärnkraft möjliggör en mycket större andel förnybart i systemet och är en nyckel till att vi ska kunna elektrifiera Sverige. Kärnkraften är en perfekt partner till vindkraften genom att den kan balansera produktionen. Genom att satsa på fler små reaktorer får vi både bättre ekonomi och större flexibilitet i hela energisystemet.

Pär Olsson, professor i fysik med inriktning mot kärntekniska material vid KTH, är mycket tydlig när vi pratar med honom för att höra mer om framtidens kärnkraft. Han tycker även att kritiken om att det tar alltför lång tid att bygga kärnkraft både är felaktig och kortsiktig.

– Kritiken utgår ofta från ett enskilt reaktorbygge som inte på något sätt är representativt för framtidens flexibla, skalbara och massproducerade kärnkraftverk – så kallade SMR, små modulära reaktorer. Dessutom, framåt 2040-talet kommer en stor andel av dagens elproduktion behöva ersättas. Om vi inte börjar planera för hur vi ska lösa elbehovet redan nu kommer vi att som land stå med brallorna nere. Att ersätta all kärnkraft med förnybart utan att ha tillgång till någon baskraft kommer att bli extremt dyrt – pengar som borde gå till andra och bättre saker.

Från Falun till Forsmark

Pär föddes i Falun, långt ifrån några kärntekniska anläggningar. Vi kan låta det vara osagt om det var arv eller miljö, eller både och, som gjorde att den framtida fysikprofessorn redan från en tidig ålder präglades av ett stort mått av rastlöshet. Samma rastlöshet, i kombination med lusten att upptäcka världen, beseglade Faluns öde och lagom till gymnasiet flyttade Pär till Forsmark.

På den tiden fanns det endast ett fåtal gymnasier med nationellt intag och Forsmark, som var ett av dem, lockade med en utbildning i datateknik. Men Pär upptäckte till sin förvåning att det var fysiken och matten som var roligast. 

En hemmabyggd partikelaccelerator och slumpen ledde till fusionsforskning

Inte sällan har slumpen ett avgörande inflytande över livet. Så också för Pär.

– Jag ville bygga en partikelaccelerator som specialarbete och kontaktade en fysikprofessor vid Uppsala universitet för att få tips. Efter det samtalet la jag planerna på en accelerator på hyllan. Några år senare stötte jag på samma professor i korridorerna på Ångströmlaboratoriet i Uppsala. Jag var precis på väg att slutföra min master i teoretisk fysik när han erbjöd mig att bli doktorand inom hans fusionsprojekt. På den vägen är det.

Fusionskraft var länge sinnebilden av framtidens kärnkraft. Att bemästra fusionen vore att skaffa sig en outtömlig energikälla, helt utan avfall och med havsvatten som bränsle. I praktiken har det visat sig svårt att konstruera en fungerande fusionsreaktor. Och även om Pär jobbar en del med fusion är det på fissionsrelaterad forskning han lägger huvuddelen av sin tid. 

Fransk framåtanda 

Ett samarbete med en fransk forskare som var anställd av det franska elbolaget EDF förde Pär till Frankrike mot slutet av sin doktorandtid. Det som skulle blivit en kortare sejour utvecklades till fem år.

– Jag imponerades verkligen av kompetensen och drivet som fanns där. Det politiska landskapet är också helt annorlunda – där är det inte en fråga om man ska ha kärnkraft eller inte. Alla är helt på det klara med att landets ekonomisk-politiska situation skulle sett helt annorlunda ut utan kärnkraften.

Ett fokus under tiden i Frankrike var att forska på de material som ingår i de franska kärnkraftverken för att se hur man skulle kunna förlänga deras livstid. Bland annat kunde man konstatera att stålet som använts i reaktortanken på i princip samtliga franska kärnkraftverk innehåller en aning för mycket koppar. Över tid leder bestrålningen till att kopparatomerna samlas i kluster, vilket gör materialet sprödare, och därmed extra viktigt att noggrant undersöka inför potentiella drifttidsförlängningar.

Professor med fokus på material

Väl tillbaka i Sverige sökte och fick Pär en tjänst som universitetslektor på KTH, som senare ledde fram till den professur i fysik han idag har.

– Den största delen av min forskning handlar om att förstå hur material växelverkar med strålning och om att designa material som ska tåla väldigt mycket strålning. Utifrån den forskningen jobbar jag även mycket med att utveckla nya typer av bränslekompositioner.

Utan att bli alltför tekniska kan vi nöja oss med att konstatera att Pär bland annat forskar på nya materialkombinationer som kan ge kärnbränslet en jämnare temperatur. Dagens oxider tenderar att ge hög temperatur längst in och en väsentligt svalare temperatur på ytan. Pär berättar att det kan skilja så mycket som 1000 grader på ett par millimetrar. Med inblandning av ett kvävebaserat material får bränslet andra och bättre egenskaper. Dessa egenskaper ökar säkerhetsmarginalerna vid användning. 

Kärnkraften kan bli koldioxiddammsugare

Pär forskar även kring fjärde generationens kärnkraft, eller mer specifikt, konstruktionsmaterial och bränsle till sådan kärnkraft. Med denna typ av kärnkraft blir effektiviteten långt högre och en väsentligt större andel av energiinnehållet i bränslet kan utnyttjas. På KTH bedrivs forskningsprojektet Sunrise där man utvecklar en ny reaktormodell som designas för att även demonstrera blykyld snabbreaktorteknik. Sådana reaktorer kan i förlängningen köras på återvunnet kärnbränsle.

– I anslutning till Sunrise vill vi även visa hur man kan tillverka andra saker med kärnkraften, till exempel vätgas och elektrobränslen. Vi vill vidare titta på hur man kan direktinfånga koldioxid från atmosfären med hjälp av restvärmen från reaktorn. Med den här teknologin kan vi få aktivt negativa utsläpp – och kärnkraften kan indirekt fungera som en koldioxiddammsugare.

Sunriseprojektet på KTH siktar på att få igång en forskningsreaktor 2030. Tanken är att de medverkande företagen parallellt kan licensiera en reaktortyp i form av en SMR som skulle kunna vara i drift 2035.

– SMR:er kan byggas upp vid existerande industriella verksamheter där man till exempel vill tillverka fossilfritt stål och har stort behov av fossilfri el och vätgas. Kärnkraften kan tack vare sin stabila drift producera vätgas dygnet runt, och när den inte gör det producerar den el som matas ut på elnätet.

Tacka Marie Curie

Alla vetenskapliga fält har sina hjältar och hjältinnor, så också den kärntekniska forskningen. Pärs hjältinna är Marie Curie, pionjären inom radioaktivitet som tilldelades två nobelpris, ett i fysik och ett i kemi, 1903 respektive 1911. Tack vare hennes och andras forskning har vi idag nycklarna till att skapa ett helt fossilfritt energisystem.

– I slutändan handlar det om att vi måste lösa den här gigantiska utmaningen som vi har här på planeten. Energisystemet är nyckeln, för vi måste ha en hållbar motor som håller igång det hållbara samhället. Kärnkraften är hållbar och därför en viktig del av lösningen på klimatutmaningen.