Vad är kärnbränsle?

Kärnbränsle är det material som klyvs i en kärnreaktor för att frigöra energi. I alla svenska reaktorer, liksom i de flesta av världens kärnkraftverk, är bränslet uran i form av urandioxid, formpressat till kutsar och staplat i långa bränslestavar. Klyvningen sker i reaktorhärden och värmen som frigörs används för att producera ånga och driva en turbin som ger el.

Hur farligt är använt kärnbränsle?

Använt kärnbränsle är starkt radioaktivt direkt efter att det tagits ur reaktorn, men strålningen och radioaktiviteten avtar med tiden. Kortlivade ämnen klingar av inom decennier, medan vissa långlivade ämnen som plutonium förblir farliga i hundratusentals år. Det är därför bränslet först kyls och mellanlagras i flera decennier innan det kan slutförvaras.

Var slutförvaras svenskt kärnbränsle?

Använt kärnbränsle mellanlagras i dag i Clab utanför Oskarshamn. Det permanenta slutförvaret byggs i Forsmark av Svensk Kärnbränslehantering AB (SKB) enligt KBS-3-metoden, där bränslet kapslas in i kopparkapslar, omges av bentonitlera och placeras cirka 500 meter ner i det svenska urberget. Byggprojektet av slutförvaret invigdes i januari 2025.

Kan kärnbränsle återvinnas?

Ja, tekniskt går det att upparbeta använt kärnbränsle och utvinna kvarvarande uran och plutonium, som sedan kan blandas till nytt så kallat MOX-bränsle. Sverige har i dag ingen upparbetningsanläggning, och forskning kring återvinning pågår bland annat med stöd från Energimyndigheten. En upparbetningsanläggning är dock dyr att bygga och förknippad med säkerhetsrisker, vilket gör att slutförvaring fortfarande är den valda metoden.

Hur mycket kärnbränsle finns i Sverige?

De svenska kärnkraftverken innehåller sammanlagt omkring 1 050 ton uran, färskt och bestrålat bränsle inräknat. Sverige har i dag drygt 7 000 ton högaktivt använt kärnbränsle som väntar på slutförvaring, en mängd som växer för varje år kärnkraftverken är i drift.

Kärnbränsle – uran, anrikning, reaktordrift och slutförvar i Forsmark

Kärnbränsle är det material som klyvs inuti en kärnreaktor för att frigöra energi. I praktiskt taget alla kärnkraftverk, och i samtliga svenska reaktorer, består kärnbränslet av uran. När uranatomerna klyvs frigörs värme som används för att koka vatten till ånga, driva en turbin och producera el.

Processen från gruva till använt kärnbränsle är lång och sträcker sig över decennier: brytning, anrikning, bränsletillverkning, reaktordrift, mellanlagring och till sist slutförvaring. De svenska kärnkraftverken innehåller sammanlagt cirka 1 050 ton uran, färskt och bestrålat bränsle inräknat.

Från uranbrytning till bränslestav

Kärnbränsle börjar som uranmalm i en gruva. Naturligt uran består av två isotoper: uran-238, som utgör 99,3 procent, och uran-235, som bara utgör 0,7 procent. Det är uran-235 som är klyvbart och därmed dugligt som bränsle i en reaktor.

För att en vanlig lättvattenreaktor ska kunna använda uranet måste halten uran-235 höjas genom anrikning, vanligen till några få procent. Det anrikade uranet omvandlas därefter till urandioxid, pressas till små kutsar och staplas i långa metallrör som tillsammans bildar bränslestavar. Ett antal bränslestavar sätts ihop till bränsleknippen, den form kärnbränslet har när det till sist laddas in i reaktorhärden.

Så fungerar kärnbränsle i en reaktor

Inne i reaktorhärden klyvs uran-235-atomerna i en kontrollerad kedjereaktion. Varje klyvning frigör värme och nya, lättare atomkärnor, så kallade klyvningsprodukter, som är starkt radioaktiva. Värmen som bildas i reaktorn leds bort med kylvatten och används för att alstra ånga som driver en turbin.

Ett bränsleknippe sitter kvar i reaktorn i flera år innan halten klyvbart uran-235 är för låg för att upprätthålla reaktionen effektivt, och bränslet måste bytas ut. Kärnkraft är en av flera kraftkällor i den svenska elmixen och kompletterar bland annat vattenkraft och kraftvärme i att ge en stabil, planerbar eltillförsel dygnet runt.

Använt kärnbränsle blir kärnavfall: från reaktor till mellanlager

När ett bränsleknippe tas ur reaktorn kallas det använt kärnbränsle, och det är fortfarande mycket radioaktivt. Bränslet kyls först i vattenbassänger vid kärnkraftverket i flera år, för att både kylas ner och för att den mest kortlivade radioaktiviteten ska klinga av.

Därefter transporteras det använda bränslet till Clab, det centrala mellanlagret utanför Oskarshamn, där det förvaras under vatten i ytterligare decennier. Kärnavfallet innehåller både kortlivade ämnen, vars radioaktivitet avtar relativt snabbt, och långlivade ämnen som plutonium, som förblir farliga under mycket lång tid. Sverige har i dag drygt 7 000 ton högaktivt använt kärnbränsle i sina mellanlager, en mängd som ökar för varje driftår.

Slutförvaring: KBS-3-metoden i Forsmark

Använt kärnbränsle måste isoleras från människa och miljö i minst 100 000 år innan strålningen avtagit tillräckligt. Svensk Kärnbränslehantering AB (SKB) ansvarar för att bygga Sveriges slutförvar, som uppförs i Forsmark. Byggprojektet invigdes i januari 2025 och beräknas pågå i många år innan anläggningen tas i drift.

Metoden kallas KBS-3 och bygger på tre skyddsbarriärer som tillsammans ska hindra de radioaktiva ämnena från att spridas: bränslet kapslas in i kopparkapslar, kapslarna omges av bentonitlera som sväller och tätar vid fuktkontakt, och kapslarna placeras cirka 500 meters djup i det svenska urberget. Tanken är att kombinationen av koppar, lera och berg ska ge ett fungerande skydd långt efter att all mänsklig övervakning upphört.

Kan använt kärnbränsle återvinnas?

Använt kärnbränsle är inte helt förbrukat när det lämnar reaktorn. Det innehåller fortfarande stora mängder uran och en mindre andel plutonium som teoretiskt kan användas som bränsle igen. Genom upparbetning går det att utvinna dessa ämnen och blanda dem till så kallat MOX-bränsle för nya reaktorer, en metod som används i flera länder internationellt.

Sverige har i dag ingen egen upparbetningsanläggning, och kärnkraftsforskare arbetar med stöd från Energimyndigheten för att undersöka möjligheterna till återvinning av använt kärnbränsle. En upparbetningsanläggning är dock dyr att bygga och förknippad med säkerhetsrisker, vilket är en del av förklaringen till att direkt slutförvaring i stället för återvinning har valts som svensk strategi. Frågan om att betrakta använt kärnbränsle som en resurs snarare än enbart avfall hänger nära samman med hur industrin i stort arbetar med cirkulär ekonomi och resurseffektivitet.

Sources: