Kjernekraft er elektrisk energi som produseres i kjernekraftverk ved hjelp av kjernefysisk fisjon eller fusjon. Produksjon av kjernekraft kan også skje i mindre skala ved å utnytte radioaktive prosesser som enten produserer elektrisk energi direkte eller via varme i en radioisotopisk termoelektrisk generator.

Nesten all kjernekraft i verden produseres i store kjernekraftverk der kjernereaktoren er en fisjonsreaktor. Bruk av fusjonsreaktor for dette formålet er fremdeles bare på forskningsstadiet, og teknologien for denne formen for energiproduksjon vil neppe bli kommersiell før etter 2050.

I 2017 var 445 kommersielle kjernereaktorer i drift over hele verden, med en samlet ytelse på omlag 395 GWe. Rundt 60 nye reaktorer er under oppføring. Totalt dekker kjernekraften cirka 11 prosent av den globale elektrisitetsproduksjonen. Andelen kjernekraft har de senere årene gått noe ned. I enkelte land er kjernekraftandelen særlig stor, som for eksempel Frankrike (72 prosent), Ukraina (55 prosent), Slovakia (54 prosent), Ungarn (50 prosent) og Belgia (50 prosent). USA er verdens største produsent av kjernekraft som dekker 19 prosent av landets kraftbehov. Innenfor EU utgjør kjernekraften cirka 30 prosent.

Kommersiell produksjon av kjernekraft startet på 1950-tallet. I den første tiden var bruken av kjernekraft i sterk vekst, men mot år 2000 flatet veksten ut, for så å bli negativ etter 2010. De siste årene har produksjonen tatt seg noe opp. I 2016 var produksjonen av kjernekraft 2,61 PWh , som er lavere enn i toppåret 2006 (2,79 PWh). De andre formene for kraftproduksjon domineres av kullkraft med en andel på cirka 40 prosent.

Verdens første kjernekraftverk som produserte elektrisk energi var det russiske kraftverket Obninsk som kom i drift 1954 og hadde en ytelse på 5 MWe. Reaktoren var kun en prototyp, men den leverte strøm til elnettet fram til 1959. Det britiske kraftverket Calder Hall regnes som verdens første kommersielle kjernekraftverk. Det kom i drift i 1956 og hadde da en kapasitet på 50 MWe.

I den første tiden som fulgte økte verdens samlede installerte ytelse på kjernekraft svært raskt, fra mindre enn 1 GW i 1960 til 100 GW mot slutten av 1970-tallet. Fra 1970 til 1975 vokste kjernekraften med hele 30 prosent per år. Oljekrisen 1973-74 førte til at flere land, blant annet Frankrike og Japan, valgte å fase ut oljekraftverk til fordel for kjernekraftverk. Etterfølgende utbyggingsprogram bidro til en fortsatt sterk vekst i kjernekraft på 1980-tallet. På sitt høyeste bidro kjernekraften med mer enn 16 prosent av all kraftproduksjon (1987).

At veksten i produsert kjernekraft senere flatet ut skyldtes flere forhold. Økte utbyggingskostnader gjennom 1970- og 1980-tallet gjorde kjernekraften mindre attraktiv. Kostnadsøkningen skyldes i stor grad at anleggsperioden for oppføring av nye kraftverk ble lengre. Dette tilskrives endringer i det statlige reguleringsregimet, blant annet som følge av krav om at reaktorene måtte gjøres sikrere. Forsinkelser som fulgte av at prosjekter ble brakt inn i rettsapparatet av aksjonsgrupper mot kjernekraft, har også spilt en rolle. Dessuten har fallende priser på fossil energi svekket kjernekraftens konkurransekraft.

Den viktigste anvendelsen av kjernekraft er å bidra til landets elektrisitetsforsyning. Kjernekraft, og mer generelt kjerneenergi, blir også brukt til andre formål, hvorav noen nevnes i det etterfølgende.

Utnyttelse av kjernekraft til fremdrift av skip er i særlig grad gjort for undervannsbåter. Fremdrift og annen energibruk i skipet kan da gjøres uten kontakt med atmosfæren, slik bruk av forbrenningsmotorer krever. Den første atomdrevne undervannsbåten var USS Nautilus, som ble sjøsatt i 1954. Verdens første overflateskip drevet med kjernekraft var den russiske isbryteren Lenin. Skipet ble sjøsatt desember 1957 og tatt ut av drift 1989. Russiske isbrytere som drives av kjernekraft bruker i dag kjernereaktoren KLT-40.

Mangel på ferskvann mange steder i verden kan i noen grad avhjelpes ved hjelp av avsalting av havvann. Prosessen er energikrevende og kjernekraft har potensial til å bli en viktig CO 2-fri energikilde for dette formål. Foreløpig er avsalting av havvann ved hjelp av kjernekraft bare gjennomført i mindre skala, gjerne i kombinasjon med ordinær kraftproduksjon. Slike forsøksanlegg er prøvd ut blant annet i Japan, India og Kasakhstan. Hvorvidt anlegg i stor skala vil komme i kommersiell bruk er i stor grad avhengig av økonomiske faktorer. Det er foreløpig anslått at ferskvann kan produseres til en kostnad av USD 70-90 cent per kubikkmeter, som er sammenlignbart med anlegg basert på fossil energi. Flere land i Midtøsten, blant annet Saudi-Arabia, planlegger avsalting basert på kjernekraft.

Den russiske reaktoren KTL-40S og den sør-koreanske reaktoren SMART, begge av kategorien små modulære reaktorer, er utviklet med tanke på kombinert produksjon av kraft og ferskvann for leveranse i avsidesliggende områder.

Hydrogen er en foreslått energibærer som i fremtiden kan erstatte bruk av olje og kull. I den forbindelse blir det avgjørende å kunne produsere hydrogen i stor skala uten bruk av fossile brensler. En fremtidig og energieffektiv metode vil være å produsere hydrogen av vann i en såkalt svovel-jod syklus. Prosessen krever kun varme med høy temperatur. Til dette formål vil en høytemperaturreaktor være egnet.

Når det gjelder utslipp av klimagasser, kan kjernekraften ses på som en form for tilnærmet utslippsfri elektrisitetsproduksjon, som kan sammenlignes med kraftproduksjon fra fornybare energikilder. En livsløpsanalyse gjennomført av IAEA viser at kjernekraft er den form for kraftgenerering som har lavest utslipp av CO 2 -ekvivalenter per produsert kWh, nemlig 21 gram CO2/kWh mot kullkraft cirka 1 300 gram CO2/kWh, hvorav rundt 1000 gram CO2 kommer direkte fra forbrenning av kull. De samlede miljøkostnader under normal drift er også små, særlig sammenlignet med kullkraft som er den energikilden som bidrar mest til luftforurensning.

En overgang fra kraftproduksjon basert på fossile brennstoffer til kjernekraftproduksjon vil derfor føre til en vesentlig reduksjon av utslipp til atmosfæren. Som eksempel kan nevnes at utbygging av kjernekraft i Frankrike fra 1980 til 1992 reduserte landets utslipp av CO2 med 60 prosent, SO 2 med 77 prosent, NOx med 60 prosent og støv og partikler med 86 prosent.

Kjølevann som benyttes i kjernekraftverket varmes opp med 6–8 °C, og der det slippes ut kan det påvirke livet i elver, vann eller hav. Brukes elvevann til kjøling kan temperaturen i elven bli så høy at kraftverket må stanse driften gjennom en varmeperiode om sommeren.

Miljøinngrep skjer også ved anlegg der det utvinnes uran til kjernebrenselet, og som følge av bygging og fabrikasjon av utstyr til slike anlegg. Disse ulempene kan sammenlignes med vanlig gruvedrift og anlegg av andre typer kraftverk.

Håndtering av brukt radioaktivt kjernebrensel er et problem som har fått mye oppmerksomhet, ikke minst fordi plutonium kan utvinnes fra det brukte brenselet og komme på avveie, og eventuelt brukt til fremstilling av atombomber. Radioaktivt avfall vil også kunne være en alvorlig forurensningskilde og helsefare dersom det ikke lagres på forsvarlig måte. Sluttforvaring av langlivet radioaktivt avfall må skje under forhold som må være stabile og sikre over meget lange tidsrom (opptil hundre tusen år).

Resirkulering av brukt kjernebrensel foregår i spesielle anlegg. Også denne virksomheten har vært mye omdiskutert, blant annet i forbindelse med de tidligere britiske planer om utbygging av et anlegg i Dounreay.

Motstand mot kjernekraft ble registrert allerede på 1970-tallet. Bekymringene som ble kommunisert knyttet seg til mulige kjernekraftulykker, spredning av radioaktivt materiale over store områder og sårbarhet mot terrorisme. Dessuten ble det pekt på det prinsipielt betenkelige i at det radioaktive avfallet som dannes, i stor grad blir overlatt til fremtidige generasjoner å ta vare på. Endelig medfører kjernekraftproduksjon en risiko for illegal omsetning og spredning av plutonium, som kan brukes til fremstilling av atombomber. I tillegg blir det hevdet at kjernekraften kan øke faren for stråleskader og lokal forurensning ved utslipp av store mengder kjølevann. Skepsisen til kjernekraft ble ytterligere styrket etter kjernekraftulykkene ved Three Mile Island (1979) og Tsjernobyl (1986), som førte til at flere utbyggingsprosjekter ble kansellert.

I flere land har motstanden mot kjernekraft skapt betydelige politiske problemer. Både i Tyskland og Frankrike har det blant annet i 1970-årene vært voldsomme sammenstøt i forbindelse med utbygging av kjernekraftanlegg, både når det gjelder bygging av kraftverk og gjenvinningsanlegg, og transport og mellomlagring av radioaktivt avfall. Mest kjent er de store demonstrasjonene som fant sted i Tyskland i perioden 1995–1997, og som ble utløst av transport av radioaktivt avfall til lagringsområdet i Gorleben.

Den folkelige motstanden hadde betydning da innføring av kjernekraft ble avvist i enkelte land (for eksempel Danmark). Etter de alvorlige ulykkene i 1979 og 1986 økte skepsisen til kjernekraft ytterligere. Samtidig er det satt spørsmålstegn ved lønnsomheten til mange kjernekraftanlegg, ikke minst om man tar de politiske kostnadene med i regnestykkene.

Kjernekraften har også skapt konflikt mellom enkelte land. Byggingen av det omstridte Barsebäck-verket i Sverige, bare 20 kilometer fra København, førte til konflikter mellom Sverige og Danmark. Norge har blant annet protestert mot byggingen av Dounreay-anlegget i Skottland, og den dårlige standarden på kjernekraftverkene i Russland, Litauen og Ukraina har skapt bekymring i nabolandene.

BEGRENSNING OG AVVIKLING

I flere land ble det gjort forsøk på å innføre kjernekraft som ikke førte frem. Det gjelder blant annet i Danmark, Norge og Irland. Fem land – Polen, Italia, Østerrike, Sveits og Sverige – har hatt folkeavstemninger der utfallet var nei til utbygging og/eller stans i utbyggingen av kjernekraft. I Polen og Østerrike stanset man byggingen av igangsatte kjernekraftverk, Italia stengte sine to kjernekraftverk, og i Sveits ble all nybygging stanset. I Sverige ble det ved folkeavstemningen 1980 vedtatt en nedleggingsperiode på 15 år fra 1995. Som et første skritt vedtok Riksdagen 1997 å stenge den ene av Barsebäck-reaktorene i 1998 og den andre innen 2001. Den første ble endelig stengt ned i 1999 og den andre i 2005. Tyskland har i 2011 vedtatt å avvikle all kjernekraft innen 2022.

På begynnelsen av 2000-tallet oppsto det en ny interesse for å øke bruken av kjernekraft. Dette ble omtalt som en renessanse for kjernekraften. Omslaget hadde blant annet sin bakgrunnen i en erkjennelse av at dagens kraftproduksjon, som i hovedsak er basert på fossil energi, har bidratt til de klimaendringene som verden nå er vitne til. Kjernekraftteknologien kan tilby en tilnærmet utslippsfri kraftproduksjon som også er stabil nok til å fungere som grunnlast. For å løse de problemer som er forbundet med dagens reaktorer tok den amerikanske regjeringen i 2001 et initiativ til å opprette Gen IV-programmet, som er et internasjonalt forum som skal samarbeide om å utvikle en ny generasjon kjernereaktorer. Dette arbeidet pågår fremdeles, men det er ikke ventet at de nye reaktorene vil komme i kommersiell bruk før etter 2030.

Kjernekraftens renessanse fikk et tilbakeslag etter kjernekraftulykken i Fukushima, som førte til at flere utbyggingsprosjekter ble kansellert, og var også den utløsende årsak til at tyske myndigheter besluttet å avvikle kjernekraften innen 2022. I andre land skjer det derimot en oppsving i utbyggingen av kjernekraft. Det gjelder i særlig grad i Russland og Asia. Per 2019 er 60 nye reaktorer under oppføring, og det foreligger konkrete planer om å bygge ytterligere 150 reaktorer.

I påvente av at den teknologiske utviklingen skal gjøre det mulig å utnytte nye fornybare energikilder også i stor skala, anses likevel kjernekraft mange steder å være den energikilde som kan tas i bruk for å erstatte eldre kraftverk drevet med fossilt brensel. Dette forhold, sammen med problemene man står overfor med den store økningen av elektrisitetsproduksjonen i for eksempel Kina og mange utviklingsland, der det er få alternative løsninger til kullfyrt varmekraft, gjør at kjernekraft kan fremstå som en økonomisk og miljømessig interessant løsning. I Europa har både Storbritannia og Finland valgt å møte utfordringene med å begrense utslippene av klimagasser gjennom blant annet å bygge nye kjernekraftverk. Der kjernekraft utbygges skjer det i henhold til bestemmelser og internasjonale avtaler om sikkerhet og inspeksjon organisert av Det internasjonale atomenergibyrået (IAEA).

De kjernereaktorer som er i drift i dag omtales som annen- og tredjegenerasjonssystemer.

I det tidligere omtalte Gen IV-programmet deltar 14 land i arbeidet om å utvikle en ny generasjon kjernereaktorer som kan løse mange av de problemene som er forbundet med dagens reaktorteknologi. De nye reaktorene skal redusere behovet for langtidslagring av radioaktivt avfall, oppnå en vesentlig bedre utnyttelse av kjernebrenselet samt bedre sikkerheten ved å konstruere reaktorene med en form for innebygd passiv sikring.

Kjernekraft basert på kjernefysisk fusjon regnes for å kunne bli vesentlig sikrere og mindre miljøskadelig enn det som forbindes med fisjonsreaktoren. Forskning knyttet til fusjonsreaktorer ble trappet opp rundt 1970, men vanskelighetene har vært større enn de man først forestilte seg. Arbeidet med å bygge en eksperimentell fusjonsreaktor, som skjer innen det internasjonale samarbeidsprosjektet ITER, har vært utsatt for mange forsinkelser. Det forventes at reaktoren ikke vil komme i full drift før i 2027. Kommersiell kraftproduksjon basert på fusjon vil neppe finne sted før etter 2050.

Hybrid kjernekraft produseres ved å kombinere kjernefysisk fusjon med fisjonsprosesser. Metoden går ut på å bruke hurtige nøytroner fra en fusjonsreaktor til å utløse fisjon i isotoper som ellers ikke er fissile, slik som 238 U og 232 Th. Dette gjør det mulig å utnytte kjernefysisk brensel som er uegnet i konvensjonelle reaktorer, og i tillegg behandle («brenne opp») de transurane elementene som er i det radioaktive avfallet som dannes i en fisjonsreaktor. Ideen ble fremmet av kjernefysikeren Hans Bethe på 70-tallet, men ble først ikke ansett som realiserbar. Etter flere fremskritt innen fusjonsforskningen ble ideen gjenopptatt etter 2009.

Hybrid kjernekraft kan sammenlignes med det som skjer i andre reaktorsystemer. I en hurtigreaktor er det reaktoren selv som frembringer hurtige nøytroner, mens i et akseleratordrevet system frembringes hurtige nøytroner uten buk av kjernereaktor.

Foreslå endringer i tekst

Foreslå bilder til artikkelen

Kommentarer

31. januar 2016 skrev Faraidon Ahadi

Hei !
har et spørsmål. Hopper får svar i løpet i dag eller imorgen tidlig.
spørsmålet er, hvor det første nøytronet i et kjernekraftverk kommer fra?
takk for svar

1. februar 2016 svarte Knut Hofstad

Normalt kommer det fra en spontan fisjon som skjer naturlig i noen tyngre grunnstoffer som uran (235). Hvis konsentrasjonen av dette stoffet er stort nok, utløser det en kjedereaksjon. Se artiklene fisjon og kjernereaktor for mer detaljer.

Har du spørsmål om eller kommentarer til artikkelen?

Kommentaren din vil bli publisert under artikkelen, og fagansvarlig eller redaktør vil svare når de har mulighet.

Du må være logget inn for å kommentere.