Efter att den amerikanska strålsäkerhetsmyndigheten NRC för första gången utfärdat en designcertifiering för en SMR har NuScale tagit täten i kapplöpningen för att sätta små modulära reaktorer på marknaden.
NuScale SMR är en reaktor av typen små modulära reaktorer. Själva reaktorn är en integrerad tryckvattenreaktor, med ånggeneratorer inuti reaktortanken. Varje reaktor har en elektrisk generatoreffekt på 60 MW. Företagets tanke är att få godkännande för kraftverk med tolv stycken reaktormoduler som tillsammans producerar 720 MW. De ansökningar som nu blivit godkända gäller dock för moduler med en effekt på 50 MW.
Enligt NuScale själva är några av reaktorns största fördelar dess säkerhet. Reaktorn kräver inga operatörsåtgärder, varken likström eller växelström och ingen extra tillförsel av vatten för att tas till kallt avställt läge. Därefter klarar reaktorn även att kyla bort resteffekt på obestämd tid. Däremot innefattas en del operatörsåtgärder i vissa scenarion enligt de probabilistiska säkerhetsanalyser som gjorts.
Strålande framgångar för alla inblandade
Utfärdandet av godkännandet utgör ett stort steg framåt för NuScale. Reaktorn blir den första av en ny typ av mindre reaktorer kallade SMR, små modulära reaktorer, som får ett godkännande från den amerikanska strålsäkerhetsmyndigheten, NRC.
Det var under september som NRC utfärdade det konstruktionsmässiga standardgodkännandet, på engelska kallat Standard Design Approval (SDA). Strax innan hade NRC under slutet av augusti utfärdat den slutliga säkerhetsutvärderingsrapporten, Final Safety Evaluation Report (FSER). Rapporten medger att reaktorn har klarat den sjätte och sista fasen av ansökan om designcertifiering, eller Design Certification Application (DCA).
Förutom att utgöra en stor framgång för NuScale betyder godkännandet också att NRC har lyckats leverera sin granskning inom den tidsram på 42 månader som sattes från början. Därmed utgör godkännandet inte bara en milstolpe för NuScale utan även en milstolpe för den amerikanska tillsynsmyndigheten.
Arbetet med att granska ansökan, som skickades in 2016 och accepterades 2017 av NRC, har varit mycket omfattande för båda parter. Endast den första av de sex faserna i ansökan involverade 115 000 timmars granskning av underlaget. För att förbereda själva ansökan spenderade NuScale 500 miljoner dollar och över 2 miljoner arbetstimmar krävdes. Utöver de 12 000 sidor som utgjorde själva ansökan lämnade NuScale även in 14 separata rapporter och över 2 miljoner sidor med extra underlag för granskning. Enligt NuScale själva visar den jämförelsevis smidiga granskningsprocessen på enkelheten i reaktorns utformning och på hur väl genomarbetat underlaget är.
Själva finansieringen av ansökningsarbetet kommer från Fluor, det ingenjörsföretag som äger NuScale. Även NRC:s arbete finansieras av den som ansöker, men NuScale har också fått finansiering genom den amerikanska energimyndigheten, DOE.
Mindre trassligt, men knappast enkelt
Jämfört med svenska och internationella regelverk är det amerikanska regelverk som reglerar kärntekniska anläggningar och verksamhet både mycket detaljerat och oerhört omfattande. En skillnad från det svenska regelverket är att det är den amerikanska myndigheten som utfärdar både bindande lagar och rådgivande guider. I Sverige utfärdas bindande lagar och förordningar av riksdag och regering medan bindande föreskrifter och råd utfärdas av tillsynsmyndigheten.
Under den amerikanska kärnkraftsrenässansen, moderniserades det tidigare regelverket (benämnt 10 CFR Part 50). Enligt det gamla regelverket krävdes en separat ansökan för både konstruktions- och driftlicens. Det orsakade stor osäkerhet vid ansökningar och därför togs krafttag för att minska denna osäkerhet genom ett nytt regelverk. Det gamla regelverket går dock fortfarande att använda.
Det nya regelverket (10 CFR Part 52) tillåter en kombinerad ansökan för konstruktions- och drifttillstånd samtidigt. Det kombinerade tillståndet kallas combined license (COL) och det finns ett flertal olika sätt att nå fram till ett tillstånd. I samtliga fall krävs dock en kombinerad ansökan, eller combined license application (COLA). Sammanfattat finns fyra olika vägar till ett tillstånd (COL):
- En designcertifiering och en kombinerad ansökan
- Ett standardgodkännande och en kombinerad ansökan
- Ett särskilt tillverkningstillstånd och en kombinerad ansökan
- En direkt eller anpassad kombinerad ansökan
Separata rapporter resulterar i säkerhetsunderlagsrapporter som kan användas för att stärka ansökan i alla olika vägar. En designcertifiering kräver förutom själv certifieringen även en faktisk ändring av myndighetens bestämmelser eller regler, så kallat rulemaking. Certifieringen skrivs då in i myndighetens regler som ett appendix som till exempel kraftbolag kan hänvisa till vid en kombinerad ansökan för konstruktions- och drifttillstånd. Både NuScale och reaktorföretaget Oklo med sin avancerade reaktor, kallad Aurora, ansöker om licenser via ”Part 52”.
En enklare väg avsedd för avancerade reaktorer
Förutom de två existerande vägarna, ”Part 50” och ”Part 52”, tillkännagav NRC i april planer för en så kallad rulemaking för avancerade reaktorer. Denna nya regeländring, formellt SECY-20-0032 eller preliminärt ”Part 53”, skulle skapa ett särskilt licensieringsspår avsett för avancerade reaktorer. De befintliga två spåren kan anses utgöra del av en preskriptiv licensieringstradition baserad på stora lättvattenreaktorer som ställer mycket detaljerade krav, till exempel på antalet operatörer per reaktor.
Undantag från dessa regler utvärderas individuellt från fall till fall och är mycket resurskrävande. Eftersom processen med undantag också innebär stora osäkerheter har både demokrater och republikaner i den amerikanska kongressen kommit överens om en ny lag, kallad Nuclear Energy Innovation and Modernization Act (NEIMA), som trädde i kraft 2019. Den nya lagen ger NRC både mål och medel för att modernisera licensiering av avancerade reaktorer till 2027.
I maj 2020 skickade den kommitté i amerikanska senaten som står över NRC ett brev för att uppmuntra strålsäkerhetsmyndigheten att identifiera åtgärder som kan skynda på arbetet för att komma i mål innan 2027.
En avgörande del av den nya licensieringen, ”Part 53”, är att den kommer vara prestations- och riskbaserad istället för preskriptiv. Det betyder att regelverket kommer att ställa färre krav på särskilda konstruktionsegenskaper och istället kravställa konstruktionens förmåga att uppfylla säkerhetskrav på högre nivå.
Vägen framåt för NuScale
NuScale har kommit långt sedan det grundades som en avknoppning av ett forskningsprojekt vid universitetet i Oregon år 2007. Trots det återstår en hel del arbete framöver.
De ansökningar och underlag som NuScale lämnade in 2016 var för reaktormoduler med en effekt om 50 MW. År 2018 bestämde man sig sedan för att öka effekten med 20 %, och därmed öka effekten från 50 MW till 60 MW elektrisk effekt. Detta skulle i sin tur minska kostnaden med 18 %, från 5 000 USD/kW till 4 200 USD/kW. Det är troligt att ett godkännande av reaktormoduler med 60 MW effekt kommer att kräva en ny ansökan. En sådan ansökan kan, åtminstone till viss del, även kräva nya underlag eftersom beräkningarna i underlaget inte är utförda med parametrar för 60 MW.
Flera mindre kunder
Den första kunden, Utah Associated Municipal Power Systems (UAMPS), består av en förening för 47 stycken kraftbolag, huvudsakligen kommunala. Genom föreningen kan kraftbolagen delta i olika gemensamma projekt. Vid avtalade tidpunkter kan medlemmarna välja att öka eller minska sitt deltagande i olika projekt.
UAMPS driver det gemensamma projektet CFPP, Carbon Free Power Project, för att uppföra det första kraftverket med tolv stycken reaktormoduler vid det nationella laboratoriet INL i Idaho. I dagsläget deltar 32 av kraftbolagen i projektet, efter att tre medlemmar nyligen lämnat projektet. Man förväntar sig dock att ett annat kraftbolag ska gå med i projektet, och alltså öka antalet deltagare till 33 stycken.
Ett samarbete med DoE
Förutom NuScale och UAMPS ingår även den amerikanska energimyndigheten i samarbetet för att bygga kraftverket vid INL. Tanken med placeringen vid INL är att kraftverket ska utgöra en testbädd och underlätta utvecklingsprojekt för tillämpningar som bland annat termisk lagring, vätgasproduktion och avsaltning av vatten. Projektet kallas Joint Use Modular Plant, JUMP.
Därefter är tanken att JUMP-projektet ska kunna integreras med befintliga projekt vid INL. Ett exempel på ett sådant projekt är Systems Integration Laboratory, SIL. SIL-projektet arbetar för smartare kraftnät och integrering av olika kraftslag som vindkraft, solkraft och kärnkraft samt energilagring.
Optimism trots förseningar
UAMPS har nyligen beslutat sig för att ändra kyllösningen för kraftverket för att minska påverkan på lokala vattendrag. Därför utvecklas, istället för kyltorn med vatten, en lösning med fläktar som beräknas minska vattenåtgången med 90 procent. Ändringen har påverkat elproduktionen, eftersom fläktar inte är lika effektiva. Det gör att elproduktionen minskar med mellan fem och sju procent. Kostnaden ökar också något, dels till följd av den minskade produktionen och dels till följd av den dyrare kyllösningen. Även schemat för konstruktionen har skjutits något och den första modulen förväntas nu vara på plats 2029, med resterande elva moduler på plats under 2030.
UAMPS talesperson, LaVarr Webb, berättar att man fortfarande räknar med att projektet ska klara sitt kostnadsmål – att producera el för 55 USD/MWh eller mindre under kraftverkets beräknade livslängd på 40 till 60 år.
Källa: Energiforsk Kärnkraft