Reaktorer måste bli billigare
Det grundläggande hindret för en expansion av kärnkraften globalt är kostnaden för att bygga nya reaktorer. Kostnaden överskuggar allt annat, även om det finns andra frågor att hantera.
Den som vill åstadkomma små minskningar av koldioxidutsläppen i ett kraftsystem gör klokast i att ersätta fossil kraftproduktion med sol- och vindenergi. Till en början när väderberoende produktion byggs uppstår inte så stora behov av att investera i lagring och smarta elnät. Man får heller inte så stora problem med att elproduktionen måste styras ner för att matcha efterfrågan.
Men när utsläppen ska elimineras blir systemet billigare om det tillåts innehålla kärnkraft. Beroende på antaganden om vad nya reaktorer kostar visar MIT:s simuleringar att det blir mer effektivt att inkludera även kärnkraften om man strävar mot utsläpp under ungefär 100 g CO2/kWh.
Författarna menar att problemen med reaktorernas höga kostnader kommer att drabba även de nya reaktortyper som diskuteras. Både de små modulära rektorerna och de olika Generation IV reaktorer som föreslagits, kommer att bli för dyra för att bli intressanta om inte reaktorerna standardiseras och man utvecklar nya metoder för att kunna uppföra dem billigare. De här reaktortyperna behöver bli billigare än dagens för att de ska byggas. Andra fördelar som till exempel att snabbreaktorer använder kärnbränslet långt effektivare än lättvattenreaktorer kommer inte att vara tillräckliga. Alltför höga kostnader kommer effektivt att stoppa de nya reaktorerna.
Passivt säkra reaktorer behövs
Förutom kostnaderna hålls kärnkraftens expansion också tillbaka av att det finns en utbredd oro för kärnkraften som sådan i många länder. Författarnas recept för att skapa förtroende för kärnkraften är att utveckla passivt säkra reaktorer. Reaktorer som klarar sig på egen hand genom att inte vara beroende av tillgång till el och som är förlåtande mot mänskliga misstag antas råda bot på människors oro för kärnkraften. Man spår också att sådana här passiva reaktorer skulle bli betydligt enklare än dagens att licensiera i länder som inte redan har kärnkraft.
Regler och förordningar missgynnar kärnkraft
Rapporten konstaterar att de politiska spelreglerna för kraftproduktion i många länder diskriminerar kärnkraften. De stödsystem man har satt upp för att göra fossilfri elproduktion konkurrenskraftig gentemot kol, olja och gas exkluderar ofta kärnkraften. För att locka privata investerare till kärnkraftsprojekt krävs att det här ändras.
Författarna menar att det inte främst är elmarknadernas utformning som leder till att kärnkraften missgynnas, marknadsreglerna är ofta teknikneutrala. Snarare har attityder till kärnkraften tillåtits spela in när regelverken runt omkring elmarknaderna har utvecklats. Det är i stödsystem och andra regelverk särbehandlingen uppstår.
Optimismen kom av sig
När MIT gav ut sin första tvärvetenskapliga studie om kärnkraftens framtidsutsikter 2003 spådde branschen en kraftig tillväxt och bedömningen var att nya reaktorer skulle kunna byggas för runt 2000 dollar per installerad kW elektrisk effekt. Men de låga priserna på fossil gas, framför allt i USA, har helt förändrat den optimism som rådde då. Idag kämpar till och med existerande reaktorer för sin överlevnad. Särskilt i USA har elpriserna på flera håll fallit till så låga nivåer att reaktorerna inte är lönsamma, allt tack vare den billiga fossilgasen (se ”Allvarliga lönsamhetsproblem för amerikansk kärnkraft (2018-05-09)”).
Det har också visat sig vara betydligt svårare än vad man tänkte sig 2003 att bygga nya reaktorer i västländer. Olkiluoto 3 i Finland, Flamanville 3 i Frankrike och Hinkley Point C i Storbritannien uppvisar alla höga kostander. I USA startades bara två nybyggnadsprojekt trots en lång rad ansökningar om att få bygga nya reaktorer. Inget av de två projekten har varit lyckat. VC Summer-projektet har stoppats och Vogtle har blivit betydligt dyrare än det var tänkt.
I Sydkorea, Kina och Ryssland däremot har byggena i stort genomförts inom tidplan och budget. En liten del av kostnadsskillnaderna mellan de asiatiska reaktorbyggena och de västerländska kan förklaras av skillnader i lönenivåer mellan olika länder. Men det är långt ifrån tillräckligt för att förklara de stora skillnaderna i projektkostnader. I USA utgör lönekostnader runt 1000 dollar per installerad kW när man bygger en ny reaktor. I Frankrike och Sydkorea står lönerna för 600 $/kW och i Kina för 100 $/kW. Skillnaderna i kostnad mellan kärnkraftsprojekt i de nämnda länderna är långt större. Nu femton år efter den första rapporten räknar MIT med att ny kärnkraft i USA kostar 5500 dollar per installerad kW. I Korea har man byggt för 3000 $/kW I Kina har kostnaderna varierat mellan 2000 och 5000 $/kW. I USA, Frankrike och Finland däremot ser de pågående projekten ut att kosta mellan 6500 och 8500 $/kW. För samtliga dessa siffror tillkommer kostnaden för finansieringen fram till dess reaktorn tas i drift.
Modularisering av reaktorbyggen
Rapportförfattarna menar att modularisering av reaktorbyggen skulle vara ett bra sätt att sänka kostnaderna och höja kvaliteten i nybyggnationsprojekten. Genom att tillverka färdiga moduler i fabriker eller på skeppsvarv som sedan sätts samman till en helhet på byggplatsen får man bättre kontroll över byggprocessen. Modulariseringen är enklast att genomföra för små reaktorer och det finns forskning som visar att vinsterna för små reaktorer skulle kunna bli så stora att de kan kompensera för att småreaktorer saknar de skalfördelar man får när bygger stora reaktorer. Därmed skulle enbart modulariseringen i sig göra räcka för att de små reaktorernas elkostnad skulle kunna mäta sig med kostnaden för el från stora reaktorer. Författarna exemplifierar sin tes med ABWR-byggena i Japan. De byggdes modulärt vilket pressade tidplanen med 20 % och arbetstiden i de kärntekniska delarna i bygget med 40 % gentemot tidigare byggen.
Länder med hög produktivitet i byggsektorn – till exempel i Asien - har mindre att vinna på att uppföra en reaktor i prefabricerade moduler. Vinsterna i Europa och USA däremot skulle kunna bli stora, särskilt om modulerna tillverkas i låglöneländer.
Nackdelarna med modulariseringen är att det innebär extra arbete att sammanfoga modulerna. Det måste också visas att transporten inte har skadat modulerna. Fabriken där modulerna ska byggas innebär en investering i sig och det krävs att det läggs flera reaktorbeställningar innan den betalar sig och modulariseringen blir möjlig.
Kärnkraftens stora styrka är som verktyg mot klimatförändringarna
Även om kärnkraften har en rad fördelar gentemot annan elproduktion så menar författarna att det är som verktyg mot klimatförändringarna den verkligen är värdefull. Författarna pekar särskilt ut att det är viktigt att bibehålla de existerande reaktorerna och att säkerställa att expertisen som behövs för att driva reaktorerna finns kvar.
Förändrad licensiering krävs för att göra reaktorutvecklingen meningsfull
Bland de reaktorer som idag är under utveckling ser MIT framför sig att de som bygger på teknik som det finns erfarenhet av, natriumkylda reaktorer och grafitmodererade högtemperaturreaktorer, skulle kunna kommersialiseras om drygt tio år, 2030. De mer exotiska koncepten däremot, blykylda snabbreaktorer, gaskylda snabbreaktorer och saltsmältereaktorer, ser man inte finns kommersiellt tillgängliga förrän framåt 50-talet om de ska licensieras inom dagens regelverk.
Författarna efterfrågar ett nytt innovativt sätt att se på reaktorutveckling. Man föreslår att fullskalereaktorer ska byggas direkt utan att man först bygger en prototyp i liten skala. Fullskaleprototyperna skulle istället utformas med större marginaler. MIT menar att de datormodeller som finns tillgängliga idag gör en sådan här ansats möjligt. Det finns gott om exempel från andra industrier där man har gått precis den här vägen.
Vidare behövs det ett särskilt regelverk för prototyperna. Det nya regelverket skulle ha betydligt lägre krav på bevisföring i säkerhetsfrågor än vad regelverket för kommersiella reaktorer har. Istället skulle man utforma reaktorerna med breda marginaler och på ett sådant sätt att missöden kan accepteras. Tanken är att det ska bli möjligt att testa teknik inom en rimlig tid till en rimlig kostnad. Man menar att det här sättet att ta fram nya reaktortyper skulle kunna korta utvecklingstiden så pass mycket att även mer oprövade reaktortyper skulle kunna kommersialiseras under 30-talet.
USA behöver återta sin ledande roll
Författarna efterfrågar också insatser från den amerikanska staten för att stötta utvecklingen av nya reaktorer. Dels behövs olika former av forskningsstöd, men man lyfter också fram behovet av att staten ska tillhandahålla platser där privata aktörer kan testa prototyper till nya reaktormodeller. Statens uppgift skulle vara att tillhandahålla infrastruktur i traditionell mening, att ta ansvar för säkerhetsfrågor och miljötillstånd, men också att hjälpa till med till exempel hanteringen av bränslet till prototypreaktorerna.
Författarna pekar också på att den amerikanska tillsynsmyndigheten, Nuclear Regulatory Commission, idag till runt 90 procent finansieras av avgifter. Det skulle behövas ett statligt tillskott för att ge myndigheten utrymme att arbeta med nya reaktortyper oberoende av det avgiftsfinansierade arbetet mot den befintliga kärnkraftsflottan.
Rapporten menar att USA:s inflytande över icke-spridningen av kärnvapen globalt hänger nära samman med att man haft en ledande roll inom utvecklingen av kärntekniken och att man haft en stark kärnteknisk industri. En stark kärnkraftsindustri möjliggör också export av reaktorer till nya länder, vilket i sig för med sig ett geopolitiskt inflytande under flera årtionden. Författarna efterfrågar att USA fortsatt ska ha ett inflytande över de här frågorna, vilket kräver att man återtar en ledande roll.
Internationellt samordnad licensiering
När utvecklingen av nya reaktorer tar fart behövs också en internationellt samordnad licensiering. Det behövs enligt rapportförfattarna både ett internationellt regelverk för reaktorsäkerhet och standardiserad utformning av reaktorerna. Som ett första steg ser man framför sig internationell samsyn i vissa frågor som till exempel hur kärnkraftsstationen ska hantera ett totalt bortfall av elförsörjningen. Ett annat tidigt steg skulle kunna vara att flera länder går samman för att gemensamt licensiera nya reaktorer.
Lärdomar för Norden
Flera av de slutsatser som dras i rapporten är högst relevanta för Sverige och Finland. Båda länderna har haft problem med att projekt i kärnkraftsbranschen har blivit dyrare och tagit längre tid än man tänkt sig. Båda länderna kommer också att ha kärnkraft i många år framöver och behöver därmed säkerställa att det finns kompetens att driva anläggningarna. Det gäller både vid kraftverken som sådana, men också inom myndigheter och hos leverantörer. Se även artikeln om SSM:s kompetensutredning.
Att regelverk och annan styrning missgynnar kärnkraften i förhållande till annan kraftproduktion går det att se exempel på även i de nordiska länderna.
Slutligen är studiens analyser av de samhällsekonomiska kostnaderna för olika typer av kraftsystem intressanta då de går på djupet och analyserar systemkostnader snarare än att jämföra kostnaden för att tillföra produktion på marginalen.