kraftverk for produksjon av elektrisk energi basert på kjerneenergi. Dagens kjernekraftverk fungerer som et vanlig varmekraftverk, men med den forskjell at varmen som brukes til å drive dampturbinene, utvikles i en eller flere kjernereaktorer. Kombinasjonen av reaktor, turbin og generatorutrustning omtales gjerne som kjernekraftaggregat. 

Kjernefysiske prosesser ble utforsket og utnyttet i fremstillingen av kjernevåpen (atomvåpen) under den annen verdenskrig (for inngående behandling av det teoretiske grunnlag for kjernekraft, se kjerneenergi og kjernefysikk). Straks etter krigen ble denne teknologien utviklet i retning av fredelig utnyttelse av atomenergi i USA og en rekke andre land.

Calder Hall i Storbritannia var verdens første kommersielle kjernekraftverk. Det kom i drift 1956–58 med fire aggregater, hvert på 50 MWe ytelse. Et kraftverk av samme type, Chapelcross (også Storbritannia), kom i drift med sine fire aggregater i årene 1958–59. Begge kraftverkene var i kontinuerlig drift inntil de ble stengt ned i henholdsvis 2003 og 2004.

I de første årene ble kjernekraftverk først og fremst bygd og tatt i bruk i de store atommaktene som USA og Sovjetunionen. Sitt kommersielle gjennombrudd på verdensmarkedet fikk kjernekraften i 1960-årene, og etter Oljekrisen 1973–74 valgte mange land å fase ut oljekraftverk til fordel for kjernekraftverk. Aggregatstørrelsen ble etter hvert økt for å senke kostnaden per produsert kWh. Nå bygges aggregater på 1 200–1 700 MWe, og det er vanlig at kraftverkene utstyres med flere aggregater som kan gjøre dem svært dominerende i kraftforsyningssystemet. Verdens største kjernekraftverk, målt etter installert ytelse, er Kashiwazaki-Kariwa i Japan. Kraftverket har sju aggregater med en samlet netto ytelse på 7 965 MWe som i 2006 produserte 50,8 TWh. Til sammenligning utgjør det nesten halvparten av Norges totale årsforbruk av elektrisk energi på rundt 115 TWh.

I 2011 var 437 kommersielle kjernereaktorer i drift over hele verden, mens 225 nye reaktorer var under planlegging og/eller bygging. Kjernekraften dekket i 2011 15 % av den globale elektrisitetsproduksjon og cirka 5 % av det samlede energiforbruket. Andelen kjernekraft har vært ganske stabil de senere årene. I enkelte land er kjernekraftandelen særlig stor. Se tabell i Kjernekraft i verden.

Det er utviklet en rekke forskjellige typer av kjernereaktorer som brukes i kjernekraftverkene. Reaktorene klassifiseres etter ulike kriterier som type kjernereaksjon, valg av moderator og kjølemiddel. Se nærmere omtale i kjernereaktor.

Virkningsgraden i et kjernekraftverk – det vil si forholdet mellom produsert elektrisk energi og utviklet varmeenergi i reaktoren – er gjennomgående lavere enn virkningsgraden i andre varmekraftverk. Virkningsgraden bestemmes av temperatur og trykk i dampturbinen (se carnotsyklus). Av sikkerhetsmessige årsaker holdes denne noe lavere i et kjernekraftverk. Virkningsgraden i dagens kjernekraft ligger i området 32 - 35 prosent, men de nyeste reaktorene kan oppnå en virkningsgrad på nærmere 38 prosent. 

De fleste reaktorene som er i drift i dag er såkalte lettvannsreaktorer, som har en utbredelse på nærmere 80 prosent. Teknologien for denne typen ble opprinnelig utviklet i USA. Den bygges enten som kokvannsreaktor (BWR) eller som trykkvannsreaktor (PWR). Disse bruker vanlig vann som moderator og kjølemiddel, men krever anriket uran som brensel.

Storbritannia har utviklet en gasskjølt reaktor basert på karbondioksid som kjølemiddel og grafitt som moderator (Magnoxreaktor og AGR), men kraftverkene med denne teknologien blir nå faset ut.

Canada har utviklet en reaktor som bruker tungtvann som kjølemiddel og moderator (CANDU) og naturlig uran som brensel. I Sovjetunionen ble det utviklet en lettvannskjølt reaktor med grafitt som moderator (Tsjernobyl-typen – RBMK). Denne typen ble bare bygd i det tidligere Sovjetunionen, blant annet i Ukraina (4 aggregater) og Litauen (Ignalina – 2 aggregater, hvert på 1500 MW, men begge disse reaktorene er nå stengt ned).

En versjon av trykkvannsreaktor ble også utviklet i Sovjetunionen (VVER) og satt i drift gjennom 1970- og 1980-årene. Denne ble senere modernisert og videreutviklet slik at den nå har en tilnærmet vestlig sikkerhetsstandard. VVER-reaktorer er i stor utstrekning installert i Russland, Ukraina og andre østeuropeiske land. Kjernekraftverkene i andre verdensdeler er i det vesentlige basert på amerikansk og kanadisk eller tilsvarende innenlandsk utviklet reaktorteknologi.

Formeringsreaktor (Fast Breeder Reactor – FBR), der atomspaltingen forårsakes av hurtige nøytroner, har fått sitt navn fordi den i drift produserer mer spaltbart materiale enn det som forbrukes. Denne typen er under utvikling og er bygd som forsøksanlegg i noen land. FBR-teknologien har vært prøvd ut ved anlegg i USA, Russland, Skottland (Dounreay) og i Frankrike (Phenix). Det største anlegget –  Superphenix – på 1200 MWe ytelse, ble satt i drift i Frankrike 1986, men ble stengt ned allerede i 1997 på grunn av tekniske vanskeligheter. Det arbeides med å utvikle nye generasjoner av denne reaktortypen blant annet i USA, Japan og Russland.

Produksjon av kjernekraft karakteriseres av relativt høye kapitalkostnader og lave driftsavhengige kostnader. Dette gjør at kraftverkene forbeholdes til produksjon av grunnlast der de kan kjøres med høy og jevn ytelse gjennom hele døgnet. Andre typer kraftverk, som vannkraftverk og gasskraftverk, er mer egnet til å dekke opp variabel etterspørsel, men i land der kjernekraften har en dominerende stilling, som i Frankrike, blir også kjernekraftverkene brukt til dette formål.

Kostnadene for kjernekraft har ligget på omtrent samme nivå som produksjonskostnadene for kullfyrt varmekraft. Dette endrer seg noe gjennom kraftverkets levetid. Etter hvert som de høye kapitalkostnadene blir redusert gjennom avskrivning av kraftverket, blir de samlede produksjonskostnadene lavere desto flere år et kraftverk kan holdes i drift. Man har derfor sett en tendens til at det iverksettes tiltak for å forlenge levetiden til eldre kjernekraftverk framfor å bygge nye. Denne tendensen forsterkes av at flere land i de senere år har opplevd en kraftig økning av investeringskostnadene for nye kjernekraftverk. Det gjelder i særlig grad i USA og Europa. I Asia er bildet annerledes. For eksempel har kostnadene for nye anlegg bygd i Sør-Korea holdt seg stabile.

Sikkerheten ved de kjernereaktorene som ble utviklet på et tidlig stadium, og ikke minst den teknologi som ble valgt i Sentral- og Øst-Europa, har vært gjenstand for oppmerksomhet i lang tid. Dette gjelder særlig de grafittmodererte reaktorene av typen RBMK som ble brukt i det tidligere Sovjetunionen og som ennå er i drift, og de eldste reaktorene av typen VVER-440 (bl.a. de fire reaktorene i  Kola kjernekraftverk  på Kolahalvøya i Russland).

Det arbeides med sikring av eksisterende kjernekraftverk i disse landene, bl.a. er Institutt for energiteknikk i Norge, gjennom det internasjonale Halden-prosjektet, engasjert i kraftstasjonen på Kola. Arbeidet med å gjøre kjernekraften mer sikker har også medført at noen reaktorer måtte stenges ned, som for eksempel reaktorene ved Ignalina kraftverk.

Kjernekraft representerer en sikkerhetsmessig utfordring da teknologien gjør det mulig å kombinere kraftproduksjon med produksjon av våpenmateriale. I reaktoren dannes det nemlig plutonium som et biprodukt. Plutonium er et fissilt materiale som er egnet for produksjon av atomvåpen. Utbygging og drift av kjernereaktorer krever dessuten ekspertise og forskningslaboratorier av en type som også kan bli brukt for utvikling av kjernevåpen.

Sikring mot misbruk av fissilt materiale til våpenformål er derfor en viktig oppgave som er tatt opp av FN. En internasjonal avtale om ikke-spredning av slikt materiale er per 2005 ratifisert av alle FNs medlemsland bortsett fra India, Pakistan og Israel, mens Nord-Korea trakk seg fra avtalen 2003.

Blant store deler av befolkningen finnes sterk motvilje mot kjernekraft. Derfor har utbyggingen stoppet opp i mange land, selv der hvor man har stor kunnskap og avansert teknologi på området.

I påvente av at den teknologiske utvikling 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 f.eks. 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. Også Finland ønsker å møte utfordringene med å begrense utslippene av klimagasser gjennom å bygge et nytt kjernekraftverk. Der kjernekraft utbygges skjer det i henhold til bestemmelser og internasjonale avtaler om sikkerhet og inspeksjon organisert av Det internasjonale atomenergibyrået (IAEA).

Den største ulykken som har rammet et kjernekraftverk fant sted i en av reaktorene ved Tsjernobyl kraftverk i Ukraina i april 1986 (Tsjernobyl-ulykken), hvor flere hundre mennesker omkom. Ulykken fikk også konsekvenser for svært mange mennesker over et vidt geografisk område.

Den 11. mars 2011 ble Japan rammet av et jordskjelv av styrke 9,0 på Richters skala med en påfølgende tsunami. I følge de japanske myndighetene var dette den største og mest katastrofale ulykken som har rammet landet siden 2. verdenskrig. I kjernekraftverket i Fukushima, ca. 250 km nordøst for Tokyo, ble 4 av kraftverkets 6 reaktorer totalt ødelagt. Nødaggregatene, som skulle sørge for kjøling av restvarmen i reaktorkjernene sviktet etter kort tid. I de følgende ukene ble det arbeidet intenst med improviserte løsninger som gikk på oversprøyting med havvann. Som en følge av dette ble det konstatert en del radioaktiv forurensning i havet, samt i landbruksprodukter produsert i området. I ettertid er det blitt opprettet et avsperret område med en radius på 20 kilometer rundt kraftverket, som det er ulovlig å oppholde seg i. Tusenvis av mennesker som bodde i dette området måtte flytte. Ingen mennesker omkom som en direkte følge av reaktorulykken, men status for ulykken er per dags dato langt fra klar.

Ellers har flere uhell forekommet ved kjernekraftverk; det mest alvorlige før Tsjernobyl-ulykken skjedde ved Three Mile Island i USA i 1979. Ved det britiske kjernekraftverket Dounreay, som var i drift fra 1960-tallet til 1998, ble det i løpet av en tiårsperiode meldt om 1262 uhell. Ingen mennesker har imidlertid omkommet som direkte følge av radioaktivt utslipp fra kjernekraftverk andre steder enn ved Tsjernobyl. Utenom denne ulykken, og uhell med en prøvestasjon i Idaho i USA 1961, er det heller ikke kjent at noen har mistet livet fordi de har hatt befatning med kjernekraftvirksomhet.

Under normal drift slippes det ikke ut stoffer fra et kjernekraftverk som påvirker miljøet, verken til luft eller vann. Dermed kan en overgang til kjernekraftproduksjon fra kraftproduksjon basert på fossile brennstoff føre til en 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 %, SO2 med 77 %, NOx med 60 % og støv og partikler med 86 %.

Kjølevann som bringes inn i turbinaggregatet varmes opp med 6–8 C°, og der det slippes ut kan det påvirke livet i elver, vann eller hav. Dessuten skjer miljøinngrep ved utvinning av uranbrenselet, og som følge av bygging og fabrikasjon av utstyr til slike stasjoner. Disse ulempene kan sammenlignes med vanlig gruvedrift og anlegg av andre typer kraftstasjoner.

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). For eksempel kan gruveganger eller spesiallagede tunneler og fjellhaller i geologisk og seismologisk stabile områder brukes til dette formål. I 1998 åpnet et slikt anlegg i Himdalen, Akershus fylke.

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

Særlig fra 1970-årene kom det i mange land til uttrykk stor skepsis mot utbygging og bruk av kjernekraft. Hovedinnvendingen er at kjernekraft innebærer farer for reaktorulykker med spredning av radioaktivt materiale over store områder. Dessuten blir 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 har det av kjernekraftmotstandere blitt hevdet at kjernekraften kan gi strålingsproblemer og lokal forurensning ved utslipp av kjølevann.

I flere land har motstanden mot kjernekraft skapt betydelige politiske problemer. Både i Tyskland og Frankrike har det bl.a. i 1970-årene vært voldsomme sammenstøt i forbindelse med utbygging av kjernekraftanlegg; både når det gjelder bygging av kraftstasjoner, gjenvinningsanlegg og transport og mellomlagring av radioaktivt avfall. Mest kjent er de store demonstrasjonene som fant sted i Tyskland i perioden 1995-97, 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 (f.eks. Danmark). Etter de alvorlige ulykkene 1979 og 1986 økte skepsisen til kjernekraft ytterligere, men tilhengerne av kjernekraft fikk vind i seilene etter at truslene om drivhuseffekt og klimaendringer ved utslipp av CO2 (fra bl.a. kullfyrte kraftverk) fikk mer oppmerksomhet i 1990-årene. 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 km fra København, førte til konflikter mellom Sverige og Danmark. Norge har bl.a. protestert mot byggingen av Dounreay-anlegget i Skottland, og den dårlige standarden på kjernekraftverkene i Russland, Litauen og Ukraina har skapt bekymring i nabolandene. Israel bombet et kjernekraftanlegg i Irak 1981 og signaliserte dermed at landet ikke ville godta kjernekraft i noen av sine fiendtlige naboland.

I flere land ble det gjort forsøk på å innføre kjernekraft som ikke førte frem. Det gjelder bl.a. 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 verk, Italia stengte sine to verk, og i Sveits ble all nybygging stanset. I Sverige ble det ved folkeavstemningen 1980 vedtatt en nedleggingsperiode på femten 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 stengt i 1999 og den andre i 2005. Tyskland har i 2011 vedtatt avvikling av all kjernekraft innen 2022. 

Mange eldre kjernekraftverk er nedlagt, men fortsatt er en rekke reaktorer som ble bygd på 1960- og 1970-tallet, i drift. Kraftverkene ble opprinnelig bygd med sikte på en levetid på 30 - 40 år, men gjennom renovering og oppgradering har flere av kraftverkene oppnådd en forlenget levetid til opp mot 60 år. Nyere kraftverk planlegges for en levetid på 40 - 60 år.

Før eller senere må kraftverket uansett nedlegges eller som det også kalles dekommisjoneres. Nedlegging av kjernekraftverk er både dyrere og mer omfattende enn nedlegging av andre typer kraftverk siden mye av utstyret er blitt utsatt for ioniserende stråling over lang tid og dermed selv blitt radioaktive. Se egen artikkel om Nedlegging av kjernekraftverk.

Foreslå endringer i tekst

Foreslå bilder til artikkelen

Kommentarer

1. desember 2011 skrev Knut A Rosvold

Jeg foreslår at denne artikkelen får endret temanavn fra "kjernekraft" til "kjernekraftverk", og at henvisningsartiklene "kjernekraftverk" og "atomkraftverk" slettes. Atomkraftverk tilføyes som alternativt temanavn.

2. desember 2011 svarte Svein Askheim

enig. det gjelder å være presis i dag. det finnes mange former for kjernekraft.

Har du spørsmål til artikkelen? Skriv her, så får du svar fra fagansvarlig eller redaktør.

Du må være logget inn for å kommentere.