Kinas kärnkraft växer så att det knakar

Kinas kärnkraft växer så att det knakar

Shanghai i smog.

Kärnkraften i Kina har utvecklats mycket kraftigt sedan 2005 då regeringen fattade beslut om att bygga ett stort antal nya reaktorer. Nyheterna från Kina har sedan dess duggat tätt. I juni i år har Kinas president Xi Jinping undertecknat ett avtal med Ryssland om att bygga fyra nya ryska reaktorer i Kina. Samtidigt har Taishan 1 nått första kriticitet och blev därmed den första EPR-reaktorn att starta. Kina har nu 40 reaktorer i drift och 18 under uppförande. Yangjiang 5 blev i slutet av maj den senaste reaktorn att fasa in på elnätet. (2018-06-20)

Kinas elefterfrågan har växt enormt

År 1980 bodde en knapp femtedel av den kinesiska befolkningen i städer. Den installerade effekten i elproduktionen var 60 GW. Tjugofem år senare, 2015, bodde mer än halva befolkningen i städer. Den genomsnittlige kinesen förbrukade då 4000 kWh per år, 14 gånger mer än 1980. Kapaciteten i elproduktionen hade växt till runt 1400 GW.

Kinas elförbrukning växer fortfarande kraftigt. Det senaste årtiondet har ökningen i elanvändningen legat kring åtta procent om året. Kina producerar nu drygt 6000 TWh per år. Det är en fjärdedel av världens totala elproduktion, eller fyrtio gånger den svenska elproduktionen. Som jämförelse kan nämnas att den svenska elproduktionen växte under 80-talet från cirka 95 TWh till 140 TWh och har sedan legat på ungefär samma nivå.

Den kraftiga ökningen i elefterfrågan har framförallt mötts genom att kolkraften har byggts ut. Kolkonsumtionen i Kina var 2015 mer än sex gånger större än 1980. Kina står idag för knappt hälften av världens kolanvändning.

Kärnkraftsprogrammet tar fart 2005

Kina fattade 1981 beslutet att bygga en första kommersiell reaktor. Under 1980- och 90-talen byggdes sedan en handfull reaktorer med utländsk hjälp.

På 90-talet när Daya Bay i sydöstra Kina stod färdigt fanns en ambition bland politiker i Guangdong-provinsen, där Daya Bay ligger, att expandera kärnkraften för att stötta ekonomin i provinsen. Centralregeringen i Peking befarade dock att ett ekonomiskt starkt Guangdong skulle leda till att självstyret i Hong-Kong spreds till provinsen. Man motarbetade därför under 90-talet utvecklingen av kärnkraften i sydöstra Kina.

När Kina 2003 fick en ny viceminister för energifrågor, Wen Jibao, ändrades förutsättningarna för kärnkraften radikalt. Vid den här tiden orsakade flaskhalsar i koltransporterna ideliga störningar i elproduktionen. Halva järnvägskapaciteten och en tredjedel av transportkapaciteten på floderna användes för koltransporter från nordvästra Kina till de folkrika delarna vid kusten. Den nya viceministern Wen Jibao var övertygad om att en satsning på kärnkraften var nödvändig för att lösa problemen.

År 2005 ökades takten i kärnkraftsutbygganden dramatiskt. Den kraftiga ekonomiska tillväxten i Kina gjorde att man behövde alternativ till kolkraften för att säkra elförsörjningen och för att hantera de växande problemen med luftföroreningarna. Bara under åren 2000 till 2005 växte kolkraften med 75 procent. Av 13 mål i den tionde femårsplanen som rörde luftföroreningar missade man tio.

Samtidigt hade kärnkraften medvind i de traditionella kärnkraftsländerna. Det talades om en renässans för kärnkraften och det fanns stora planer för ny kärnkraft både i USA och i flera europeiska länder.

I mars 2005 sattes målet att Kina skulle gå från sju gigawatt installerad effekt 2005 till 70 GW 2020, vilket senare ändrades till 58 GW. Utländska bolag bjöds in att bygga reaktorer i utbyte mot att kineserna fick ta del av tekniken bakom reaktorerna för att på sikt kunna bygga sina egna. China National Nuclear Corporation, CNNC, som hade bildats som ett statligt företag ur det tidigare kärnkraftsministeriet började förbereda sig för att bygga ett 30-tal reaktorer.

I samband med beslutet om kärnkraftsprogrammet såg man också till att alla beslut om energiproduktion måste godkännas i Peking och att CNNC ska vara delägare i alla viktiga kärnkraftsbolag.

Den kinesiska ledningen överrumplades när olyckan i Fukushima inträffade 2011, ganska precis sex år efter beslutet om den kinesiska kärnkraftsexpansionen, och man grep återigen in i styrningen av kärnkraften. Direkt efter olyckan la man planerade projekt på is, man stoppade reaktorer som redan fått tillstånd att börja byggas och man beslutade att inte bygga några reaktorer längs floderna förrän tidigast 2015. Det senare moratoriet gäller fortfarande.

För en tid övervägdes att överge expansionen av kärnkraften, men regeringen landade istället i ett beslut om att enbart bygga moderna reaktorer. Inga fler tillstånd skulle ges till reaktorer av äldre modell. Kärnkraftsexpansionen fortsätter därmed, men har försenats. Målet för installerad effekt 2020, 58 GW, kommer inte att nås förrän ett par år senare.

Kärnkraftsprogrammet fortsätter men ambitionen är oklar

Kärnkraftens utveckling i Kina och planerna framåt liknar mycket situationen i USA och Europa under 1970- och 80-talen. Sedan beslutet 2005 har tryckvattenreaktorer byggts i rask takt. Det är inte tydligt hur stor man tänker sig att kärnkraftsflottan ska bli, men siffror mellan 150 och 500 reaktorer cirkulerar. Men den tillväxt man tänkt sig är oavsett så stor att man – precis som i väst då det begav sig – ser framför sig att sluta bränslecykeln och ta vara på det använda bränslet. Kina utvecklar därför både bridreaktorer och upparbetningsteknik.

Kina står inför en rad svårigheter både tekniskt, politiskt och ekonomiskt om man ska lyckas expandera kärnkraften och sluta bränslecykeln. Många länder före Kina har försökt gå den här vägen, men än så länge har ingen byggt mer än någon enstaka bridreaktor.

En viktig skillnad i Kina gentemot USA, Frankrike eller Ryssland är att kärnkraften även efter en internationellt sett storskalig utbyggnad fortfarande kommer att utgöra en liten del av Kinas kraftproduktion. Idag står Kinas 40 reaktorer för knappt fyra procent av elproduktionen. Ytterligare 18 reaktorer är under uppförande[1]. Kolkraften dominerar elproduktionen fullständigt och det finns ett tydligt behov av att bygga fler reaktorer.

Sedan 2005 har Kina gjort stora ansträngningar för att bygga upp en underleverantörskedja och en egen kapacitet att bygga reaktorer utan utländsk hjälp. Satsningen har gett effekt och idag har man kapacitet att producera tunga komponenter för åtta till tio reaktorer per år.

Den kinesiska ekonomin är inriktad på investeringar snarare än på privat konsumtion. Nybyggnadsprojekten har tack vare det god tillgång på kapital med förmånliga avkastningskrav. För ett produktionsslag där investeringskostnaden till stor del styr kostnaden för den levererade elen är det här en stor fördel. (Se artikel Stora möjligheter att sänka kärnkraftens kostnader) En eventuell omläggning av Kinas ekonomi mot mer av privat konsumtion skulle kunna verka dämpande på kärnkraftsutbygganden framöver.

Betydelsen av att sluta kärnbränslecykeln

Om den stora expansionen av kärnkraften ska kunna fortsätta behöver Kina sluta kärnbränslecykeln genom att bygga bridreaktorer och anläggningar för upparbetning av använt bränsle. Att den slutna cykeln använder uranet mycket effektivare än idag är en förutsättning för att kunna driva många reaktorer under lång tid.

Tekniken finns och Kina är på god väg att lära sig den. Så här långt har Kina kopierat teknik som utvecklats i väst och i Ryssland men här behöver man få tekniken att fungera konkurrenskraftigt i industriell skala. Det steget har ingen lyckats ta. Det måste Kina göra på egen hand.

Den kinesiska bridreaktorforskningen började tidigt. Man tog en nolleffektreaktor i drift 1970. Arbete kring upparbetning har bedrivits i Kina sedan 1950-talet. Kinas ledning under Deng Xiaoping sjösatte 1986 ett mer fokuserat program för att knyta ihop de olika forskningsprojekt som bedrevs. Målet var att utveckla kommersiell upparbetning och bridreaktorer.

Kina har en pilotanläggning där man utvecklar upparbetningsteknik. En mindre upparbetningsanläggning är också under uppförande i Gansu-provinsen söder om Gobiöknen. Samtidigt slöt CNNC i januari i år kontrakt med franska Orano om att bygga en stor kommersiell upparbetningsanläggning lik den i La Hague. (Länk till artikel Kina på väg bygga storskalig upparbetningsanläggning med fransk hjälp). Det ser ut som att Kina, precis som inom reaktorteknikområdet, utvecklar egen teknik samtidigt som man tar hjälp av andra för att snabbare få på plats en verksamhet i industriell skala.

Bridreaktorutvecklingen drevs länge tillsammans med Sovjetunionen och senare Ryssland. Den kinesiska experimentbridreaktorn i Peking, CEFR, är byggd med rysk hjälp. Ett avtal om att Ryssland skulle exportera en eller två 800 MW natriumkylda bridreaktorer till Kina slöts 2009. Avtalet sades dock upp utan förklaring och Kina bygger nu bridreaktorn CFR-600 i egen regi. Dock innehåller det nya avtalet med Ryssland från juni i år att Ryssland ska bistå med utrustning, bränsle och service till reaktorn, alltså i praktiken ett långtgående samarbete.

Den framtida synen på kärnkraften världen över är helt avhängig hur Kina lyckas. Om Kina kan industrialisera bridreaktorerna och de bränslecykelanläggningar som krävs för att sluta bränslecykeln och dessutom gör det ekonomiskt konkurrenskraftigt så kan bilden av kärnkraften globalt komma att bli den av en energikälla som i tusentals år framåt kan täcka stora delar av mänsklighetens energibehov. Om Kina å andra sidan misslyckas med kommersialiseringen så kommer bilden av bridreaktorer och upparbetning som en utopi att stärkas. Ytterligare ett bridreaktorprogram skulle i så fall få räknas till de avbrutna programmen som aldrig ledde till en kommersialisering av tekniken.

Att de omfattande ansträngningar, som gjordes i bland annat USA, Frankrike, Tyskland, Japan och Storbritannien, för att kommersialisera bridreaktorer och få den slutna bränslecykeln att fungera i stor skala avbröts, hade sin grund i kombinationer av politiskt motstånd, opinion mot projekten och rena lönsamhetsskäl. Hur samma faktorer kommer att påverka de kinesiska ansträngningarna återstår att se. På lång sikt behöver Kina tekniken för att kunna fasa ut kolkraften, men på kort sikt måste tekniken gång på gång överleva i det politiska beslutsfattandet för att nå den mognad där den på allvar kan bidra.

Förutom ambitionen att sluta bränslecykeln satsar Kina brett på forskning inom kärnkraftsteknik och driver utveckling av en rad olika reaktorkoncept. Det mesta av det som görs bygger på tidigare program i väst och i Ryssland och än så länge handlar det mer om att återta kunskapen inom olika områden än om att utveckla ny teknik. Bredden i forskningen är dock imponerande, samtidigt som större delen av det man gör än så länge är långt ifrån kommersialiserbar teknik.

Kärnkraftsutbyggandens politiska betydelse

Kärnkraften har en central betydelse för Kinas kamp mot luftföroreningarna i de växande städerna. Sju hundra miljoner människor bor i kinas städer och dålig luftkvalitet är en av de frågor som skulle kunna hota det styrande partiets makt i Kina. Frågan tas på största allvar av de styrande.

Kina är också angeläget att ta krafttag mot klimatförändringarna. Dels vill man vinna utrikespolitiska poäng på att visa upp ett ledarskap inom området, men man är också konkret bekymrad över vad klimatförändringarna ställer till med på hemmaplan. Kärnkraften är ett av de verktyg man har för att begränsa sina koldioxidutsläpp.

Det är strategiskt viktigt för Kina att bygga upp en exportmarknad för reaktorer, utrustning och bränsle. Genom att kärnkraftsinvesteringar är så långsiktiga – ofta uppemot hundra år från de inledande diskussionerna till dess reaktorerna rivs – så bygger man långsiktiga relationer med andra länder. Man får ett inflytande under lång tid. Möjligheten att kunna exportera reaktorer är i sig ett argument för en stark utbyggnad på hemmaplan.

Samtidigt pågår en politisk kamp i Kina där förespråkare för olika elproduktionsslag argumenterar för sin sak. Kolkraften har ett mycket starkt stöd, inte minst genom att den skapar sysselsättning för sex miljoner människor. Peking har haft svårt att minska beroendet av kol inte minst för att de åtgärder man tagit till för att minska kolbrytningen ofta har motarbetats till exempel genom att försenas av lokala partiföreträdare som är lojala mot kolindustrin och dess betydelse för de lokala samhällena.

Framtiden oviss men spännande

Inför den fjortonde femårsplanen 2021-2025 finns det ännu inget ställningstagande politiskt om hur mycket kärnkraften ska byggas ut. Siffror mellan 150 och 500 GW installerad effekt till 2050 nämns.

Det har gått en tid sedan Kina senast startade ett nytt reaktorbygge. Under 2017 startade inga byggen av lättvattenreaktorer. Det var bara bygget av CFR-600 kom igång under året. Det har spekulerats en del i om det här betyder att kärnkraftsutbyggnaden är på väg att avstanna. Därför är avtalet med Ryssland om export av fyra VVER-1200 till Kina en viktig signal om att Kinas program fortsätter.

Utvecklingen i Kina de närmaste åren kommer att få stor betydelse för kärnkraften globalt och för möjligheten att hantera klimatförändringarna. Kina står inför flera vägval angående kärnkraftens framtida utveckling. Det är inte klart ännu om man kommer att fortsätta att satsa stort och om man lyckas kommersialisera den slutna bränslecykeln, eller om utbyggnaden kommer att bli mer modest. Oavsett vilken väg Kina väljer, så påverkar det oss alla.

 

[1] IAEA väntar på bekräftelse på att den natriumkylda snabbreaktorn CFR-600 kommer att generera el och räknar den ännu inte som ”under uppförande”. De första säkerhetskritiska gjutningarna gjordes dock sent i december 2017.