När de svenska kärnkraftverken byggdes på 1970- och 80-talet var det för en drift på 40 år. Idag finns sex av tolv reaktorer kvar – tre i Forsmark, två i Ringhals och en i Oskarshamn. Nu vill ägarna förlänga anläggningarnas livstid till 80 år och då är frågan om vilka åtgärder som krävs för att det ska vara möjligt.
I ett kärnkraftverk består det mesta av byggnadskonstruktionen av armerad betong. För att ha koll på den driver Energiforsk ett betongtekniskt program sedan flera år tillbaka. Syftet är att hitta ny kunskap och att stötta svenska och finska kärnkraftverk med förvaltningen av de betongkonstruktioner som finns.
– Till skillnad från turbinerna som går att byta ut kan man inte bara ersätta betongen. Det innebär att livstidsförlängningarna till stor del hänger på att man kan visa att betongen fortsätter hålla samma kvalitet och funktion hela vägen, säger Karin Westling, som ansvarar för Energiforsks kärnkraftsforskning.
Kylningen ställer höga krav
Programmet är inspirerat av en motsvarande satsning för vattenkraftverken. Men medan betongen i vattenkraften påverkas av strömmande vatten lever kärnkraftverken i en mer skyddad miljö med i princip alla komponenter inomhus. Trots detta finns det delar som man behöver ha extra koll på.
En av dem är betongkonstruktionen där vattnet som ska kyla anläggningen rinner igenom. Om betongen i vattenvägarna slits finns det risk för att armeringen korroderar, förklarar Christian Bernstone, som är ordförande för det betongtekniska forskningsprogrammet och ingenjör på Vattenfall.
– För att kyla anläggningarna används havsvatten som innehåller salt, vilket ställer höga krav på betongens egenskaper, säger han.
Om en skada uppstår i vattenvägarna kan reaktorn behöva stängas av. Något som kan bli en kostsam historia. Därför är korrosionen i vattenvägarna en viktig fråga för anläggningsägarna, berättar Peter Lundqvist, som arbetar på Vattenfall och är programmets tekniska expert.
– Det är nog det problem som vi har lagt mest resurser på i programmet. Om det finns risk för att kylningen inte fungerar får du inte köra ett kärnkraftverk. Men vår forskning har resulterat i att vi kommit fram till en lösning på hur det går att skydda armeringen så att man undviker korrosion och slipper reparera.
Trycktestar reaktorinneslutningen
En annan kritisk betongkonstruktion i kärnkraftverken är den som innesluter reaktorn. För att skydda från radioaktiv strålning står reaktorn innanför en tätplåt som är täckt med ett tjockt lager armerad betong, både på ut- och insidan. Om plåten ska hållas intakt får det inte finnas några håligheter i betongen med vatten i.
– Strålsäkerhetsmyndigheten kräver att ägarna regelbundet trycktestar reaktorinneslutningens täthet. Om man upptäcker ett läckage måste det åtgärdas, förklarar Christian Bernstone, och berättar om ett fall där en träbit från formsättningen blev kvar när betongen gjöts en gång i tiden:
– Träbiten låg kvar mot plåten vilket hade kunnat skapa korrosion. Men både vi och forskare i Finland har följt upp det här och det pågår en studie för att man ska få förståelse för vad som kan hända om det ligger oönskat material i betongen.
I betongen som innesluter reaktorn består armeringen av spännkablar. De ska förhindra sprickbildning i betongen vid extrema händelser, dock riskerar spännkabelsystemets krafter att avta med tiden. Men med hjälp av olika beräkningsmodeller har Peter Lundqvist – som doktorerat i spännkablars funktion – kunnat fastställa att systemet kommer hålla i 80 år.
– Baserat på dagens kunskap kan vi till och med se att vi har en god marginal även efter 80 år, förklarar han.
Tar fram bra beräkningsmodeller
Att hitta bra beräkningsmodeller är en viktig del av programmet på Energiforsk. För att få indata till modellerna tar forskare prover i de nedlagda kärnkraftverken, som till exempel i Barsebäck där de har tittat på gamla spännkablar. De har även provtagit betongen runt en av de nedlagda reaktorerna i Oskarshamn, för att se om den ändrar sina egenskaper vid långvarig hög strålning.
Nyligen analyserades också äldre betongplattor som utgör golvet i reaktorinneslutningarna. Många av dem saknar så kallad skjuvarmering vilket innebär att de kan spricka om konstruktionen utsätts för belastningar som den inte är byggd för.
– Det kan vara att man bestämmer sig för att ändra konstruktionens användningsområde. Om bärförmågan i bjälklaget inte är tillräckligt hög för det så behöver man förstärka den. Genom att veta detta kan man trygga en fullgod säkerhet, förklarar Peter Lundqvist.
Ambitionen med forskningen är att kärnkraftverkens ägare ska få kunskap om hur de kan förvalta sina anläggningar på ett säkert och kostnadseffektivt sätt. Forskningsresultaten kommer också med största sannolikhet ha betydelse för de beslut som tas om reaktorernas framtid.
– Vår ambition är att säkerställa att de som äger anläggningarna kan hantera sitt bestånd på bästa sätt. Men vi ska också vara ett stöd för de ingenjörer som jobbar med frågeställningarna kring att livstidsförlänga kärnkraftverken, säger Christian Bernstone.
Energiforsks betongtekniska programEnergiforsks betongtekniska program som startade 2007 är ett av sju program inom företagets kärnkraftsportfölj. Syftet är att stötta förvaltningen av de betongkonstruktioner som finns vid svenska och finska kärnkraftverk.Betongprogrammets styrgrupp består av representanter från Strålsäkerhetsmyndigheten, Svensk Kärnbränslehantering och svenska och finska kärnkraftverk med deras ägarföretag. Programmet löper i treårsperioder.
Paula Isaksson
