Fransk-svenska forskningsdagar om kärnenergi

Den 26:e upplagan av de fransk-svenska forskningsdagarna (9 och 10 oktober 2023), som anordnades i samarbete med Kungliga tekniska högskolan i Stockholm (KTH) och den franska kommissionen för atomenergi och alternativ energi (CEA), fokuserade på kärnenergi och hölls i KTH:s lokaler. Följande ämnen behandlades: ny kärnkraft (SMR, Small Modular Reactor, och EPR, European Pressurized Reactor), förlängning av livslängden på befintliga anläggningar, utbildning och kompetens inom kärnenergiområdet, kärnkraftsinnovation med AMR (Advanced Modular Reactor), icke-elektrisk användning av kärnkraft och långsiktig hantering av radioaktivt avfall.

Konferensens första dag inleddes med tal av KTH:s rektor Anders Söderholm och Frankrikes ambassadör i Sverige Etienne de Gonneville. Dessa tal belyste den nya dynamik som har uppstått mellan Frankrike och Sverige när det gäller samarbete i kärnkraftsfrågor, driven av politisk vilja. Ett fördjupat samarbete skulle kräva utökade utbyten samt harmonisering av bestämmelserna kring kunskaper och färdigheter med pilotprojekt i båda länderna. Behoven av utbildning, forskning, teknikutveckling och ingenjörer kommer att vara stora under de kommande åren.

Anders Söderholm påpekade att KTH erbjuder den enda civilingenjörsutbildningen i kärnteknik i Sverige och att forskningen inom detta område är på stark frammarsch. ”I en värld av snabba samhällsförändringar behöver vi ett ökat samarbete mellan discipliner och över nationsgränser. Vi är därför mycket glada över att få samarbeta närmare med franska universitet och forskare för att tillsammans bygga en hållbar framtid.”

Etienne de Gonnevillle talade om det nära samarbete som planeras mellan Frankrike och Sverige när det gäller utvecklingen av kärnenergi, och betonade vikten av det fransk-svenska strategiska partnerskapet. ”Vi måste nu arbeta tillsammans för att möta de tekniska, forskningsmässiga och samhälleliga utmaningar som följer av höga ambitioner för kärnenergi, liksom de tillhörande kompetensutmaningarna. Och jag hoppas att denna tvådagarskonferens kommer att bidra till detta genom att ge de olika aktörerna möjlighet att lära känna varandra bättre och bygga nätverk för att föra vår fransk-svenska gemenskap framåt.

Konferensen fokuserade på forskning och utbildning inom kärnkraftssektorn. Tjugoen talare från den franska och svenska kärnkraftssektorn (forskning, utbildning, säkerhetsmyndigheter och industri) talade inför en högkvalitativ och välinformerad publik på cirka 120 personer.

Anders Söderholm, rektor för KTH och Etienne de Gonneville, Frankrikes ambassadör i Sverige vid de fransk-svenska forskningsdagarna om kärnenergi (foton av Magnus Glans).


9 oktober 2023

Konstruktion av nya kärnreaktorer (SMR – EPR)

Den första halvdagen inleddes med en presentation av Mats Jonsson, professor och biträdande chef för avdelningen för tillämpad fysikalisk kemi vid KTH, om ANItA-excellenscentret (Academic-Industrial Nuclear Technology Initiative to Achieve a sustainable energy future), ett industriellt och akademiskt initiativ inom kärnteknik för en hållbar energiframtid. Detta centrum för spetskompetens lanseras 2022 och är inriktat på SMR-teknik. Centret är baserat vid Uppsala universitet och samlar aktörer från den akademiska världen (KTH, Chalmers tekniska högskola i Göteborg, Uppsala universitet), företag (Uniper, Vattenfall, Fortum, Westinghouse, Studsvik, etc.) och offentliga myndigheter (Energimyndigheten, kommuner, etc.).

Olivier Godon, chef för utveckling av ny kärnkraft vid EDF, presenterade de olika reaktortyper som EDF erbjuder, med fokus på tredje generationens reaktorer: EPR (1 650 MWe), EPR1200 (1 200 MWe) och Nuward SMR (340 MWe). EDF deltar i byggnationen av nya reaktorer i Europa och stöder den europeiska utvecklingen av kärnreaktorer. Frankrike beslutade nyligen att bygga ytterligare sex EPR och diskuterar möjligheten att bygga ytterligare åtta. ”Samtidigt fortsätter utvecklingen av Nuwards SMR-teknik, främst på den europeiska marknaden”, säger Olivier Godon.

Olivier Godon och Mats Jonsson svarade sedan på frågor från deltagarna om vitt skilda ämnen, som exempelvis planeringshorisonten för SMR-reaktorer, avfallshantering och den förväntade livslängden för nya reaktorer.

Förlängd livslängd för kärnkraftverk och åldrande infrastruktur
Denna del av konferensen öppnades av två representanter från industrin.

Martin Luthander, chef för affärs- och marknadsutveckling på Vattenfall, gav en presentation om Vattenfalls långsiktiga drift (Long Term Operation – LTO). Han lyfte fram de viktigaste utmaningarna, kompetensförsörjning, resurser och tekniska parametrar för kritiska komponenter, och förklarade att Vattenfalls planeringshorisont – upp till 80 år – kräver en helhetssyn, från teknik till kommersiella frågor. Före årets slut kommer företaget att tillkännage sina planer på att bygga nya kärnkraftverk i Sverige.

Udo Wildner, Framatomes expert på programvara för åldringshantering och bedömning av strukturell nedbrytning, höll en presentation om Framatomes erfarenhet av LTO. Han beskrev Framatomes LTO-process i detalj, baserat på rekommendationerna från Internationella atomenergiorganet (IAEA), och betonade behovet av att förlänga livslängden för de flesta reaktorer för att klara av den klimatrelaterade energiomställningen. Detta är ett stort åtagande, eftersom varje anläggning är unik och kräver specifika åtgärder när det gäller utbyte av komponenter.

Ludovic Vincent, forskningsingenjör vid CEA Saclay på avdelningen för kärnmaterial, tog upp frågan om försprödning av reaktortankstål på grund av bestrålning. Fenomenet är tämligen väldokumenterat fram till cirka 60 års drift. Han betonade dock vikten av att studera material från kärnkraftverk som definitivt har stängts ned eller håller på att monteras ned, för att öka vår kunskap om effekterna av de olika fenomen som är inblandade och för att mata simuleringsverktygens databaser.

Därefter presenterade de svenska (SSM) och franska (IRSN) strålsäkerhetsmyndigheterna sina synpunkter och åtgärder.

Per Seltborg, forskningsdirektör vid SSM, presenterade de utmaningar som identifierats (behov av kvalificerad personal, strålskydd, avfallshantering i samband med nya generationer av reaktorer och deras bränsle, internationell harmonisering av regelverk) och styrkorna för kärnsäkerhet i Sverige (utsikter för utveckling av ny kärnkraft i Sverige, befintliga och framtida internationella samarbeten). Han betonade framförallt behovet av en nationell strategi för att öka kompetensen på detta område, med tanke på de planerade investeringarna i svensk kärnenergi.

Jean-Christophe Niel, generaldirektör för IRSN, presenterade IRSN:s arbete med att förlänga kärnkraftverkens livslängd – åldrande infrastrukturer – och de forskningsprogram som IRSN är involverat i.

Den första dagen avslutades med ett rundabordssamtal som modererades av Valérie Lemarquand, attaché för vetenskapligt och akademiskt samarbete vid franska ambassaden i Stockholm. Paneldeltagarna gav sin syn på kompetenskraven för den ”nya kärnkraften”.

Karen Daifuku, verkställande direktör för I2EN (Internationella institutet för kärnenergi), presenterade organisationens verksamhet. I2EN:s huvuduppgift är att hjälpa till att inrätta program och utbildning utomlands inom kärnkraftssektorn för att möta den internationella efterfrågan från en mängd olika aktörer med olika geografiskt ursprung.

Jan Dufek, universitetslektor vid KTH, beskrev det svenska utbudet av tillgängliga utbildningar inom kärnenergiområdet och de behov som identifierats. Det finns för närvarande endast ett program på magisternivå kvar i Sverige, vid KTH, inom kärnteknik, som främst lockar internationella studenter. Dessutom har magisterprogrammet för närvarande ett rekordstort antal studenter, men detta begränsas av tillgången på undervisningslokaler.

Hervé Maillart, ständig delegat för den strategiska kommittén för kärnkraftsindustrin (CSFN), redogjorde för industrins enorma behov av mänskliga resurser på kärnkraftsområdet: bara i Frankrike skulle man behöva utbilda ytterligare cirka tiotusen personer på alla nivåer varje år fram till 2035. Strategin för att möta den efterfrågan som skapas av den massiva återupplivningen av kärnkraften skulle kräva utökat samarbete på europeisk nivå.

Elina Charatsidou, doktorand i kärnfysik vid KTH, presenterade sitt arbete med att avmystifiera kärnfysiken för allmänheten och underlätta tillgången till information: hon driver en YouTube-kanal, @YourFriendlyNuclearPhysicist, med över 70 000 prenumeranter. Ett av hennes mål är att bidra till att öka acceptansen för kärnenergi och göra området mer attraktivt.

Pär Olsson, professor vid KTH och koordinator för forskningscentret SUNRISE (Sustainable Nuclear Energy Research in Sweden), bidrog också till diskussionen och uppmanade regeringen att tillhandahålla långsiktig finansiering för landets universitet inom forskning och utbildning på kärnenergiområdet.

Rundabordssamtal om utbildning och kompetens. Från vänster till höger: Valérie Lemarquand, Elina Charatsidou, Hervé Maillart, Jan Dufek och Karen Daifuku. 9 oktober 2023, vid KTH Innovation (Foto: Magnus Glans).

Mänskliga resurser, kunskap, färdigheter, utbildning, framtida experter, långsiktiga investeringar, elektrifiering av samhället, underhållsbehov och planering, AI-störningar, klyftorna mellan människor och vetenskap… Alla dessa frågor togs upp vid den första fransk-svenska forskningsdagen om kärnenergi 2023.


10 oktober 2023

 
Den andra dagen av konferenser om kärnenergi, den 10 oktober 2023, vid R1-reaktorn, Sveriges äldsta före detta kärnreaktor.  

Innovation på kärnenergiområdet
Den andra halvdagen inleddes med en omfattande diskussion om kärnteknisk innovation.

Janne Wallenius, professor i reaktorfysik vid KTH, presenterade det nystartade företaget Blykalla (med stöd av UNIPER), där han är medgrundare. Blykalla utvecklar en blykyld SMR, SEALER-55, avsedd för den nordiska marknaden senast 2030. En av fördelarna med tekniken är att den är kompakt: 5 meter hög, jämfört med 20 meter för en vattenkyld SMR. Blykalla har övervunnit det stora hindret med korrosion av stål från flytande bly genom att utveckla och patentera ett specifikt stål som står emot det.

Ludovic Vandendriesche, verkställande direktör för Newcleo SA, och Antony Woaye Hune presenterade Newcleos nystartade verksamhet. En av de specifika egenskaperna hos de SMR som utvecklats är användningen av kärnbränsle som kallas MOX (för Mixture of Plutonium Oxide and Uranium Oxide), som framställs genom återbehandling av bränsle av anrikat naturligt uran (ENU) efter användning i nuvarande reaktorer. Newcleo har utvercklats snabbt (genom anskaffade kapital och personalresurser) och planerar att marknadsföra sin SMR (LFR-AS-200 Amphora Shaped, 200 MWe) senast 2032.

Pär Olsson, professor vid KTH, presenterade det svenska forskningsprogrammet om blykylda snabba reaktorer, SUNRISE, som finansieras av Stiftelsen för Strategisk Forskning (SSF). Projektpartners är KTH, Luleå tekniska universitet och Uppsala universitet. Nästa steg i SUNRISE är byggandet av en storskalig demonstrations- och kvalificeringsanläggning i Oskarshamn.

Paul Gauthé, teknisk direktör för Hexana, presenterade detta nystartade företag som skapats av team från CEA. Företaget utformar en modulär natriumkyld kärnreaktor med snabba neutroner som innehåller en lagringsenhet för höga temperaturer. Hexana utvecklar ett energisystem som kan producera elektricitet och leverera värme direkt till närliggande energiintensiva industrier.

Sylvia Lasala, universitetslektor vid Lorraineuniversitetet, forskare vid laboratoriet för reaktioner och processteknik (LRGP) och lärare vid École nationale supérieure des industries chimiques, presenterade sitt arbete med att förbättra energisystemen och minska deras utsläpp. Syftet är att utnyttja kemisk energi i termodynamiska cykler med hjälp av effektivare värmeöverföringsvätskor: värmeavlägsnande uppnåddes med hjälp av vanliga termiska fenomen, men även sådana som är kopplade till reversibla kemiska reaktioner hos de molekyler som utgör vätskan, vilket är innovativa lösningar. Teorin valideras med hjälp av fiktiva vätskor. Silvia Lasala har ett anslag från Europeiska forskningsrådet (ERC) för att hitta andra verkliga vätskor än den redan kända kvävedioxiden (NO2).

Denna del av konferensen avslutades med en presentation av medgrundaren Nicole Fortunet om det nystartade företaget Otrera Energy. Otrera tillverkar en fjärde generationens kärnreaktor baserad på natriumkyld reaktorteknik. Det bränsle som används kommer från återvinning av använt bränsle som för närvarande lagras i bassänger. Syftet med systemet är att leverera el och värme.

Icke-elektrisk användning av kärnkraft
Clément Liégeard, säkerhetsingenjör vid CEA, presenterade CEA:s forskning om kortsiktiga kärnkraftstillämpningar för kraftvärmeproduktion av el och värme, produktion av koldioxidfritt väte och produktion av värme. Som en del av IDNES-projektet studerar forskarna möjligheterna för SMR när det kommer till värmeproduktion och innovativa energiomvandlingssystem. Ett brett spektrum av tillämpningssektorer är målet: livsmedelsbearbetning, industri och lokala myndigheter för värme- och kylnät, koldioxidavskiljning och avsaltning.

Halvdagen avslutades med en diskussion kring långsiktig hantering av radioaktivt avfall, där de franska (ANDRA) och svenska (SKB) myndigheterna som ansvarar för detta presenterade sina lösningar från olika perspektiv.

Daniel Delort, chef för avdelningen för internationella relationer vid den franska nationella myndigheten för hantering av radioaktivt avfall (ANDRA), presenterade ett antal franska projekt: Cires (Centre industriel de regroupement, d’entreposage et de stockage), CSA (Centre de Stockage de l’Aube) och Cigéo (Centre Industriel de Stockage Géologie).

Eva Andersson, tillförordnad direktör för forskning och säkerhet vid Svensk Kärnbränslehantering (SKB), presenterade SKB:s verksamhet, SFR-projektet (Spent Fuel Storage) och de olika forskningsprogrammen som omfattar avfall, bränslen, geosfär (hydrologi, kemi, seismologi), biosfär och klimat.

Det tekniska samarbetet mellan ANDRA och SKB är begränsat på grund av de olika förutsättningarna (avfallsmängder, geologi i markområden, strategiska val etc.). Myndigheterna har dock bilateralt samarbete, främst inom ramen för det europeiska EURAD-projektet (gemensamt europeiskt program för hantering av radioaktivt avfall).

Kostnaderna för dessa nya reaktorer, hur man ska hantera kärnavfall från de nya kärnreaktorerna, vilken roll AI och digitalisering spelar i den nya kärnkraften, hur man ska presentera alla dessa nya reaktorer för allmänheten, hur man ska dimensionera värmebehållare, var dessa nya bränslen skall komma ifrån … Alla dessa frågor behandlades vid den andra fransk-svenska forskningsdagen om kärnenergi 2023.


Den två dagar långa konferensen avslutades med tal av Christophe Duwig och Valérie Lemarquand. Christophe Duwig, biträdande direktör för KTH:s energiplattform, sade: “Vi har inte mycket tid på oss att agera beslutsamt och vi bör påskynda utfasningen av fossila bränslen. Vi kan säkert göra saker på egen hand, men vi måste göra mer och agera snabbare tillsammans. Idag samlar vi experter, myndigheter och industrier från Sverige och Frankrike som alla vill arbeta tillsammans och gå framåt. Det är glädjande att se att så många investerar i relationer och samarbeten.

Valérie Lemarquand, attaché för vetenskapligt och akademiskt samarbete vid franska ambassaden i Stockholm, avslutade konferensen: “Med detta evenemang har vi lyckats sammanföra svenska och franska forskare och universitetsrepresentanter med aktörer från industrin och offentliga institutioner. Detta framgångsrika sammanträde visar att det finns en stor vilja att arbeta tillsammans i frågor som rör kärnkraft. De diskussioner som ägde rum under konferensens två dagar har banat väg för fördjupat samarbete mellan de franska och svenska parterna.”

Entrén till KTH under tvådagarskonferensen: De fransk-svenska relationerna i strålkastarljuset!

Rulla till toppen