Flertalet kärnkraftverk i världen kommer att vara i drift betydligt längre än de ursprungligen var verifierade för. Därför vidtas en rad åtgärder för att förlänga driften och långtidsdrift eller LTO (long time operation), som den engelska termen lyder, har blivit ett begrepp att hålla i minnet. I Nordisk Energis andra uppföljande artikel om de svenska kärnkraftverken kommer vi att titta närmare på vilka utmaningar arbetet med LTO ställer, särskilt när det gäller OKG, kärnkraftverket i Oskarshamn.
Världens kärnkraftverk blir allt äldre. Den överväldigande majoriteten reaktorer har varit i drift i mer än 20 år och enligt Internationella atomenergiorganet IAEA hade så många som 25 procent av reaktorerna varit i drift i mer än 30 år (2007). Med stormsteg närmar de sig gränsen för sin livslängd eller som det på fackspråk heter, deras ursprungligen verifierade drifttid, som för många anläggningar är satt till 40 år.
Budget
Att kärnkraftverken håller för att vara i drift betydligt längre än det var tänkt beror enligt IAEA framför allt på att reaktorernas tillståndsgivna drifttid i första hand är baserad på ekonomiska antaganden, snarare än begränsningar vad gäller kärnteknik eller hos de konstruktionsmaterial som användes när det begav sig. Anläggningarna är med andra ord utformade med en betydande återstående säkerhetsmarginal, som också kan kallas deras ”budget”. Budgeten kan till exempel fastställas efter hur många oförutsedda snabbstopp som en viss komponent är utformad för att klara av innan den går sönder.
– Med ursprunglig budget kan vi köra OKG i 60 år, säger Ken Stenman, projektledare med LTO-ansvar på OKG, och menar med det att kärnkraftverket, förenklat uttryckt, har ett antal ”innestående” beräknade driftstörningar, som inte inträffat.
Andra orsaker till att kärnkraftverken är vid så pass god vigör är att kunskapen om materialslitage och de processer som leder till det ökat.
Åldrande anläggningar
På den internationella konferensen Kärnteknik 2014 i Stockholm var Ken Stenman en av talarna och han talade om just LTO och de utmaningar som är förknippade med det arbetet. LTO-relaterade frågeställningar diskuteras flitigt just nu inom kärnkraftsindustrin och det beror enligt Ken Stenman på att IAEA inlett en internationell diskussion om hur LTO-arbetet ska harmoniseras.
– Men vi har arbetat med de här frågorna länge, säger han.
Anläggningar och utrustning i kärnkraftverk slits eller åldras på många olika sätt – nickelbaserade legeringar utsätts för korrosion, rörsystem och andra komponenter försvagas av temperaturskillnader och den konstanta neutronstrålningen gör efterhand reaktortanken allt sprödare. Mycket av utrustningen som pumpar, ventiler och transformatorer kan bytas ut efter lång och trogen tjänst, men det gäller inte reaktortanken och bara delvis rörsystemet.
Reaktortanken
Men även OKG:s reaktortankar är i gott skick:
– Vi har inga problem att köra ettans tank i 60 år och när det gäller O2 och O3 är det inga problem alls. Där har det knappt skett någon förändring alls, säger Ken Stenman.
OKG, som är en del av Eonkoncernen, har tre reaktorer: O1, O2 och O3, drifttagna 1971, 1974 respektive 1985. Reaktorerna är av typen kokvattenreaktorer och står sammanlagt för omkring 10 procent av Sveriges elproduktion. Kokvattenreaktortankar är generellt formatet större än tryckvattenreaktortankar, som används på bland annat Ringhals kärnkraftverk. Därför har de sistnämnda lägre beräknad livslängd:
– Med en mindre och smalare tank kommer tankmaterialet närmare härden och utsätts därför för en högre neutronbestrålning, förklarar Stenman.
Transienter
Driftstörningar i kärnkraftverk leder till temperaturförändringar i rörsystem och kompontenter, vilket i sin tur orsakar spänningar i materialet. Dessa driftstörningar kallas inom branschen för ”transienter”.
– I samband med designen av anläggningen antogs en budget för de olika identifierade transienterna som sedan fördelades ut på 40 års drift. Vid uppföljning av utfallet av transienterna kan vi nu konstatera att vi kan köra mer än 60 år på ursprunglig budget. Det beror helt enkelt på att vi kört anläggningarna på ett bättre sätt än vad budgeten medgav, förtydligar Ken Stenman.
Ken Stenman framhåller att transienterna i sig är väl tilltagna med en generös felmarginal, vilket ytterligare spär på anläggningens förväntade livslängd.
– Om man tittar på en enskild transient, till exempel en temperatursänkning på 30 grader under 60 sekunder så kanske den i själva verket är 28 grader och varar 98 sekunder. Transienten är alltså mildare än beräknat, säger Ken Stenman, som är övertygad om att det inte är några sådana faktorer, beräknade driftstörningar eller slitage, som kommer att tvinga fram en avveckling av kärnkraftverk.
– Jag är inte ett dugg orolig för att de här faktorerna kommer att fälla avgörandet. Men det gäller för oss att visa att vi har kontroll på läget.
Icke-förstörande provning
Men hur sköter kärnkraftverkens sin egenkontroll? Stor betydelse i det sammanhanget spelar så kallad icke-förstörande provning för att testa såväl material som personal. Proverna utförs av ett oberoende företag och innehåller inbyggda fel i till exempel svetsar.
– Vi måste helt enkelt bevisa att vi kan hitta en skada ner till en viss storlek innan vi får inspektera en svets i anläggningen, säger Ken Stenman.
Tanken med icke-förstörande provning är att verifiera att höga säkerhetskrav uppfylls och att förhindra att kritisk utrustning havererar.
