Ända sedan kärnenergi uppfanns har den varit en kontroversiell energiresurs, inte minst beroende på dess koppling till kärnvapen.
Kärnenergins historia
Jämfört med alla andra energiresurser har kärnen- ergin en mycket kort historia. Begrepp som radio- aktivitet, atomklyvning och kärnenergi har bara lite mer än hundra år på nacken. Den franske fysikern Henri Becquerel märkte 1896 att grundämnet uran, som upptäcktes 1789 av den tyske kemisten Martin Heinrich Klaproth, gav ifrån sig en ny sorts strål- ning. Den tvåfaldiga nobelpristagaren Marie Curie kom senare att kalla uranstrålningen för radioakti- vitet. Radioaktiv strålning uppkommer när tunga atomkärnor faller sönder till lättare. 1905 presen- terade Albert Einstein sin berömda energiformel E=mc2, som förklarar att materia kan omvandlas
till kolossala mängder energi. Den lade grunden till all kärnenergiteknik som sedan skulle komma. Ett stort framsteg gjordes i Berlin 1938 då fysikerna Lise Meitner, Otto Hahn och Fritz Strassmann lyckades klyva urankärnor med neutronstrålning. Under andra världskriget tävlade USA och Tyskland om vem som först skulle kunna bygga en kärnen- ergibomb – atombomben. I Chicago 1942 lyckades fysikern Enrico Fermi starta världens första självgå- ende kärnreaktion i en kärnreaktor. Hans framgång ledde fram till de båda atombomberna som fälldes över Hiroshima och Nagasaki i Japan 1945.
Efter andra världskriget gjordes stora satsningar på att använda kärntekniken i civila syften och utbygg- nad av kärnkraftverk inleddes. Under 1950-talet fanns fortfarande en tydlig koppling mellan civil och militär kärnenergi och även Sverige hade ett eget kärnvapenprogram. 1968 skrev Sverige på avtalet om icke spridning av kärnvapen och lade ner kärnvapenplanerna. Man beslutade däremot att satsa stort på kärnkraftsenergi och 1972 star- tade Sveriges första kommersiella kärnkraftverk i Oskarshamn. 1980 hölls en folkomröstning om kärnkraftens framtid i Sverige, starkt påverkad av den kärnkraftsolyckan i Harrisburg året innan. Beslutet blev att den svenska kärnkraften skulle vara avvecklad senast år 2010. 1997 togs årtalet 2010 bort som slutdatum. Sverige har som mest haft tolv kärnkraftsreaktorer igång. I dag har vi tio kärnreaktorer i bruk efter att de båda reaktorerna i Barsebäck stängdes 1999 och 2005.
Några av forskarna som upptäckte och undersökte radioaktiv strålning var Henri Becquerel samt Marie och Pierre Curie. Om man skulle vilja titta i Ma- ries anteckningsböcker måste man ha skyddsdräkt på sig. De blev nämligen så utsatta för strålning att de fortfarande är radioaktiva. - TeknikLusten, Värmlands Museum
Allvarliga olyckor;
1979 ”Three Mile Island”, Harrisburg, USA 1986 Tjernobyl, dåvarande Sovjetunionen 2011 Fukushima, Japan
Uran
Bränslet i ett kärnkraftverk är grundämnet uran, en svagt radioaktiv metall med den kemiska be- teckningen U. Uran finns i olika isotoper, alltså olika former, och den klyvbara form som går att använda i ett kärnkraftverk heter U-235. Uranmalm bryts i gruvor eller dagbrott, bland annat i Kanada, Australien och Namibia, och vi importera ca 1500 ton uran om året till våra kärnkraftverk. Efter bryt- ningen mals malmen till pulver och genom olika processer höjs halten klyvbart uran, så kallad anrik- ning. Det färdiga bränslet består av urandioxid som pressas ihop till små cylindrar, så kallade kutsar, un- gefär lika stora som en stenkula. Kutsarna placeras i långa rör, bränslestavar, som sedan sätts ihop till bränsleelement. Reaktorn Forsmark 2 innehåller till exempel 676 sådana bränsleelement som byts vart femte år.
Kärnkraftverk
Ett kärnkraftverk är egentligen en jättelik vattenko- kare. I en kärnreaktor klyver man urankärnor och frigör på så sätt enorma mängder energi. Denna en- ergi används till att koka vatten till vattenånga som sedan driver en turbin kopplad till en generator, precis som ett olje- eller kolkraftverk. Ångan måste sedan kylas ner och kondenseras till vatten som kan kokas upp på nytt. Nedkylning av ångan sker med hjälp av havsvatten och stora mängder värme förs ut i havet till ingen nytta. Därför är verkningsgra- den hos ett kärnkraftverk inte bättre än en bensin- motor – endast ca 30 procent – eftersom så stor del av värmen måste kylas bort. Ett kraftvärmeverk i en fjärrvärmeanläggning, som generar både el och värme, har som jämförelse oftast en verkningsgrad på 80-90 procent.
Kärnavfall
Kärnkraftverken ger upphov till tonvis med radio- aktivt avfall varje år. Avfallet delas in i lågaktivt av- fall, som måste förvaras säkert i 50 år, medelaktivt avfall som måste hållas avskilt från världen i 500 år samt högaktivt avfall, som måste isoleras i 100 000 år innan det kan betraktas som ofarligt. Strålsäker- hetsmyndigheten uppger att de svenska kärnkraft- verken producerar mellan 15 och 25 ton högaktivt kärnavfall per reaktor och år. Enligt miljöorganisa- tionen Greenpeace skapar svenska kärnkraftverk totalt 0,5 ton låg-, medel- och högradioaktivt avfall om dagen.
Svensk kärnbränslehantering, SKB, har ansvaret för att ta hand om det högaktiva avfallet. SKB har utvecklat en metod som går ut på att det använda kärnbränslet läggs i kopparkapslar som sedan bäd- das in i bentonitlera i bergrum femhundra meter ner i urberget. Metoden är ännu inte godkänd. Det finns inte någonstans i världen en garanterat säker metod att slutförvara det farliga kärnkraftsavfallet. Läs mer om radioaktivitet under Miljö och klimat s. 59.
Diskutera
• Varför är det varmt på sommaren men kallt på vintern i Sverige? • Vad använder ni elenergi till hemma? • Hur många elektriska apparater finns
det hemma hos dig?
• Hur många elektriska apparater finns det i din skola?
• Vad slutar fungera när det blir ström- avbrott?
• Hur länge klarar du dig utan elektri- citet?
• Vad skulle du sakta mest under ett längre strömavbrott?
• Vad tror du att det kan innebära för en hel stad att ha brist på el?
• Vart tar elektriska apparater vägen när de går sönder?
• Har du använt energi från vinden någon gång? (flugit med drakar, seglat, vindsurfat)
• Vad använder vi vinden till idag? • Hur kommer det sig att man kan segla
snett mot vinden (kryssa)? • Hur användes vinden förr i tiden? • Kommer vi att använda vinden som
energikälla även i framtiden?
• Vilka fördelar och nackdelar har vinden som energikälla?
• Vet du var närmaste vindkraftverk ligger?
• Vad finns det för kraft i vatten? Låt eleverna komma med egna förslag. Vattnet har kraft när det är i rörelse. Det kan bära med sig små och stora partiklar beroende på vattenhastighet (rörelseenergi)
• Hur har man utnyttjat vattnets kraft förr?
• Vilka förnybara energikällor känner du till?
• Vilken energi tycker du att vi ska ha i framtiden?
• Vilket Europeiskt land värmer sina hus med geotermisk energi tror du? (Island)
• Hur länge tror man att de olika ener- gikällorna kommer att räcka?
• Vad händer om de fossila energikäl- lorna tar slut? Vad tror du händer socialt? Ekonomiskt? Miljömässigt?