Den första lilla modulära kärnreaktorn godkändes precis av amerikanska tillsynsmyndigheter

Kärnkraft kan spela en viktig roll för att minska koldioxidutsläppen i energisektorn, men reaktorer är helt enkelt för dyra och komplicerade att rulla ut snabbt. En ny, mindre reaktor kan snart ändra på det efter att ha fått certifiering från Nuclear Regulatory Commission förra veckan.

När länder runt om i världen tävlar om att ersätta kraftverk med fossila bränslen, debatten kring huruvida kärnkraft bör spela en roll har värmts upp. Även om tekniken kan tillhandahålla stora och pålitliga mängder kolfri elektricitet, har kostnads- och säkerhetsproblem hållit tillbaka dess utbyggnad som en lösning på klimatkrisen.

Under de senaste åren har dock en skörd av nya företag dykt upp som lovar att kringgå många av dessa problem genom att krympa reaktorerna. Så kallade små modulära reaktorer (SMR) är utformade för att vara tillräckligt små för att byggas i en fabrik innan de skickas dit de behövs, vilket borde minska kostnaderna avsevärt. De är också utformade för att vara mycket säkrare än befintliga reaktorer.

En reaktor designad av ett Oregon-baserat energibolag NuScale Power har blivit den första lilla modulära reaktorkonstruktionen godkänd för användning i USA av Nuclear Regulatory Commission (NRC), banar väg för nya anläggningar som använder reaktorn. Flytten var inte direkt en överraskning, eftersom designen klarade dets slutliga säkerhetsutvärdering tillbaka 2020, men det är ett avgörande steg mot att faktiskt implementera tekniken på fältet.

Medan vissa SMR under utveckling förlitar sig på exotiska nya konstruktioner som använder smält uran eller toriumsalter som bränsle, skiljer sig NuScale-reaktorn, som har fått namnet VOYGR, inte dramatiskt från traditionella fullskaliga. Det är baserat på en design utvecklades vid Oregon State University i början av 2000-talet kallad "Multi-Application Small Light Water Reactor."

Konstruktionen består av ett 76 fot högt, 15 fot brett cylindriskt inneslutningskärl som inrymmer reaktorn. Vatten passerar över en serie uranbränslestavar som genererar värme genom fissionsreaktioner. Det uppvärmda vattnet stiger sedan upp mot ånggeneratorer som använder värmen från vattnet för att producera överhettad ånga. Denna används sedan för att driva en turbin som genererar el.

Varje modul är designad för att generera 50 megawatt energi, men företaget planerar att kombinera upp till 12 SMRs för att uppnå liknande effekt som konventionella kärnkraftverk. SMR:erna kommer med nya säkerhetsfunktioner utformade för att förhindra den typ av katastrofer som har hårdnat den allmänna opinionen mot kärnkraft.

Till att börja med hålls styrstavar som används för att stoppa klyvningsreaktionen genom att omsluta bränslestavarna ovanför reaktorns kärna av en elmotor. Detta innebär att de vid ett strömavbrott automatiskt faller på plats under tyngdkraften. Hela reaktorn är också badad i en vattenbassäng som kan dra bort överskottsvärme i nödfall. Genom att använda mindre mängder bränsle reduceras den totala mängden värme som produceras avsevärt.

Förhoppningen är att dessa extra säkerhetsfunktioner – i kombination med minskade kostnader på grund av möjligheten att masstillverka dessa reaktorer i en fabrik snarare än på plats – skulle kunna leda till en renässans inom kärnkraften. NuScale arbetar med ett antal projekt i USA, bl.a en i Idaho som planeras vara klar 2029.

Men frågor har väckts om huruvida SMR verkligen kommer att leva upp till sin fakturering som ett billigare och säkrare alternativ till traditionella kärnkraftverk. En studie som publicerades i Proceedings of the National Academy of Sciences i maj fann att i motsats till vad SMR-tillverkarna hävdar, kommer dessa mindre reaktorer sannolikt att producera mer radioaktivt avfall än konventionella anläggningar.

I ett artikel i Counter, kärnkraftsexperten MV Ramana påpekar också att kostnaden för förnybar energi som vind och sol är redan lägre än kärnkraftens och fortsätter att falla snabbt. Däremot har kärnkraften faktiskt blivit dyrare med åren.

SMR kan kosta mer än större kärnkraftverk, tillägger han, eftersom de inte har samma stordriftsekonomi. I teorin skulle detta kunna kompenseras genom masstillverkning, men bara om företag får order i hundratal. Talande nog har vissa verktyg redan backat av NuScales första projekt över kostnadsproblem.

Kanske ännu viktigare, konstaterar Ramana, SMR:er kommer sannolikt inte att vara redo i tid för att bidra till klimatkampen. Projekt förväntas inte komma online förrän i slutet av decenniet, då IPCC säger att vi redan måste ha gjort drastiska utsläppsminskningar.

Tekniken har dock några kraftfulla boosters, inte minst president Joe Biden, som nyligen presenterat NuScales "banbrytande amerikanska teknologi" samtidigt som de tillkännager ett bidrag till en SMR-anläggning som företaget kommer att bygga i Rumänien. Teknikjätten Rolls-Royce också nyligen tillkännagav en kortlista för platsen för dess framtida SMR-fabrik, som kommer att användas för att bygga 16 SMRs för den brittiska regeringen år 2050.

Huruvida SMR:er kan hålla vad de lovar återstår att se, men med tanke på omfattningen av klimatutmaningen som vi står inför verkar det klokt att utforska alla tillgängliga alternativ.

Image Credit: NuScale