Kärnavfall kan bli bränsle i snabba neutronreaktorer, som klyver uran-238 och andra tunga ämnen i det använda kärnbränslet. Med en sluten bränslecykel, där bränslet upparbetas och används igen, kan teoretiskt 50 till 100 gånger mer energi utvinnas ur uranet än i dagens lättvattenreaktorer. I Sverige ligger över 8 000 ton använt kärnbränsle i mellanlagret Clab i väntan på slutförvaring. I mars 2026 fick TerraPower byggtillstånd för den natriumkylda snabba reaktorn Natrium i Wyoming i USA.
Varför används så lite av uranets energi i dag?
De reaktorer som driver världens kärnkraftverk i dag, bland annat de svenska vid Forsmark, Ringhals och Oskarshamn, är så kallade termiska reaktorer (lättvattenreaktorer). Lättvattenreaktorerna utnyttjar bara omkring en procent av energin i uranet. Resten finns kvar i det använda kärnbränslet, som mellanlagras i Clab och sedan ska slutförvaras i berggrunden i minst 100 000 år.
Det använda kärnbränslet innehåller därför fortfarande stora mängder outnyttjad energi, framför allt i form av uran-238 och det plutonium som bildats under driften.
Hur fungerar en snabb neutronreaktor?
Snabba neutronreaktorer skiljer sig från dagens lättvattenreaktorer på en avgörande punkt. Snabba reaktorer använder ingen moderator, till exempel vatten, för att bromsa neutronerna. I stället upprätthålls kedjereaktionen av snabba neutroner med hög energi. De snabba neutronerna ger tre fördelar:
Fler ämnen kan klyvas: Snabba neutroner kan klyva uran-238 och transuraner som plutonium, neptunium, americium och curium. Dagens termiska reaktorer kan inte använda dessa ämnen effektivt. En snabb reaktor kan därför använda material som i dag räknas som avfall.
Mer bränsle än reaktorn förbrukar: I en bridreaktor omvandlas uran-238 till klyvbart plutonium-239 snabbare än plutoniet förbrukas. Bridreaktorn kan alltså producera bränsle till andra reaktorer.
Mindre långlivat avfall: När de långlivade transuranerna klyvs minskar avfallets radiotoxicitet på lång sikt och även värmeutvecklingen.
Eftersom vatten skulle bromsa neutronerna använder snabba reaktorer andra kylmedel: flytande natrium, bly, bly-vismut eller helium.
Vad är en sluten bränslecykel?
Nyckeln till att utnyttja snabba reaktorer fullt ut är den slutna bränslecykeln. I en öppen bränslecykel, som Sverige använder, tas bränslet ur reaktorn efter användning och slutförvaras som avfall. I en sluten bränslecykel upparbetas det använda bränslet i stället. Plutonium och uran separeras, blandas till nytt bränsle (MOX, blandoxidbränsle) och förs tillbaka till reaktorn.
Teoretiskt kan en sluten bränslecykel med snabba reaktorer utvinna 50 till 100 gånger mer energi ur uranet än dagens lättvattenreaktorer. Uran-238 utgör 99,3 procent av naturligt uran och kan inte klyvas i lättvattenreaktorer. I snabba reaktorer kan uran-238 i stället omvandlas till nytt bränsle.
Vilka snabba reaktorer finns i drift och under byggnad?
BN-600 och BN-800 i Ryssland
Ryssland har två natriumkylda snabba reaktorer i kommersiell drift vid kärnkraftverket i Belojarsk:
- BN-600: Reaktorn har 600 MW eleffekt brutto och har levererat el till nätet sedan 1980. BN-600 har det bästa drift- och produktionsresultatet av alla ryska kärnkraftsreaktorer.
- BN-800: Reaktorn har 864 MW eleffekt brutto och togs i kommersiell drift 2016. Sedan september 2022 körs BN-800 med en härd av MOX-bränsle, en blandning av uran och plutonium från upparbetat material.
Ryssland gav i april 2025 byggtillstånd för BN-1200, en större snabb reaktor vid samma kraftverk. Bygget väntas inledas 2027. Inom projektet Proryv (Genombrott) bygger Ryssland sedan juni 2021 dessutom den blykylda reaktorn BREST-OD-300 vid Sibiriska kemiska kombinatet.
TerraPowers Natrium i USA
I mars 2026 fick TerraPower byggtillstånd från den amerikanska kärnsäkerhetsmyndigheten NRC för sin Natrium-reaktor i Kemmerer i Wyoming. TerraPower lämnade in ansökan i mars 2024.
Natrium är en natriumkyld snabb reaktor med 840 MW termisk effekt och 345 MW eleffekt. Reaktorn kopplas till ett energilager:
- Värmelager: Värmen från reaktorn kan lagras i tankar med smält salt.
- Effekttopp: Med hjälp av lagret kan elproduktionen höjas till 500 MW under fem och en halv timme.
Snabba reaktorer i andra länder
- Frankrike: Frankrike drev snabbreaktorn Phénix från 1974 till 2009. Prototypen ASTRID ställdes in i augusti 2019.
- Indien: Prototypreaktorn PFBR på 500 MW i Kalpakkam var planerad att starta 2014. Laddningen av härden inleddes i mars 2024.
- Kina: Försöksreaktorn CEFR på 20 MW anslöts till elnätet 2011. Den större reaktorn CFR-600 i Xiapu började tas i drift 2023.
- Japan: I reaktorn Monju läckte natrium ut och började brinna 1995. I december 2016 beslutade den japanska regeringen att avveckla reaktorn.
Generation IV och snabba reaktorer
Snabba neutronreaktorer ingår i arbetet inom Generation IV International Forum (GIF), som har valt ut sex reaktorkoncept för framtiden. Fyra av de sex koncepten använder snabba neutroner:
| Koncept | Kylmedel | Spektrum | Status |
| SFR (natriumkyld) | Natrium | Snabbt | I drift (Ryssland), under byggnad (USA) |
| LFR (blykyld) | Bly/bly-vismut | Snabbt | Under byggnad (Ryssland) |
| GFR (gaskyld) | Helium | Snabbt | Forskning |
| MSR (smältsalt) | Fluoridsalter | Snabbt/termiskt | Försöksreaktor i drift (Kina) |
| SCWR (superkritiskt vatten) | Vatten | Termiskt | Forskning |
| VHTR (högtemperatur) | Helium | Termiskt | Forskning, närliggande HTR-PM i drift i Kina sedan 2023 |
Varför har snabba reaktorer inte slagit igenom?
Trots de teoretiska fördelarna har snabba reaktorer och den slutna bränslecykeln ännu inte slagit igenom i stor skala. Orsakerna är flera:
- Natriumkylning: Natrium reagerar kemiskt med luft och vatten, så kylsystemet måste vara mycket tätt. Japanska Monju drabbades av en natriumbrand 1995.
- Upparbetning: En sluten bränslecykel medför särskilda spridningsrisker, eftersom plutonium separeras ur det använda bränslet.
- Kostnader: En snabb reaktor i Ryssland har beräknats kosta 40 procent mer per kW än en motsvarande lättvattenreaktor.
- Tidsplan: Svensk Kärnbränslehantering (SKB) bedömde 2013 att snabba reaktorer knappast ger något stort bidrag till energiproduktionen förrän efter 2050.
Snabba reaktorer och det svenska kärnavfallet
Sverige har valt en öppen bränslecykel. Det använda bränslet ska slutförvaras i berggrunden med KBS-3-metoden utan upparbetning. USA och Finland har valt samma strategi.
Plutonium från svenska lättvattenreaktorer kan användas som startbränsle i snabba reaktorer. Plutoniet i det använda bränslet efter 80 års drift av tio svenska reaktorer skulle räcka för att starta omkring 13 snabba reaktorer på en gång. Frågan är om och när snabba reaktorer blir kommersiellt tillgängliga. När snabba reaktorer väl finns kan det svenska bränslet redan ligga i slutförvaret.
Perspektiv: I Clab i Simpevarp ligger över 8 000 ton använt kärnbränsle. Med snabba reaktorer och en sluten bränslecykel skulle uranet och plutoniet i bränslet kunna bli nytt bränsle i stället för avfall.
Vanliga frågor om kärnavfall som bränsle
Kan kärnavfall användas som bränsle?
Ja, tekniskt sett. Snabba neutronreaktorer kan klyva uran-238 och transuraner som finns i använt kärnbränsle. I en sluten bränslecykel upparbetas avfallet till nytt bränsle (MOX). Rysslands BN-800 körs sedan september 2022 med en härd av MOX-bränsle.
Vad är en snabb neutronreaktor?
En snabb neutronreaktor saknar moderator och använder snabba neutroner för att upprätthålla kedjereaktionen. Till skillnad från dagens lättvattenreaktorer kan en snabb reaktor klyva uran-238 och transuraner. En snabb reaktor kan också producera mer bränsle än den förbrukar.
Hur mycket mer energi kan utvinnas med snabba reaktorer?
Snabba reaktorer kan teoretiskt utvinna 50 till 100 gånger mer energi ur samma mängd uran än dagens lättvattenreaktorer. Lättvattenreaktorerna utnyttjar bara omkring en procent av uranets energi. Uran-238, som utgör 99,3 procent av naturligt uran, kan inte klyvas i lättvattenreaktorer.
Finns snabba reaktorer i drift i dag?
Ja. Rysslands BN-600 har levererat el sedan 1980 och BN-800 togs i kommersiell drift 2016, båda i Belojarsk. Kinas CFR-600 började tas i drift 2023. I USA fick TerraPower byggtillstånd i mars 2026 för Natrium i Wyoming.
Vad är Generation IV-reaktorer?
Generation IV är sex reaktorkoncept som utvecklas internationellt inom Generation IV International Forum (GIF). Fyra av koncepten använder snabba neutroner. De fyra snabba koncepten är natriumkylda, blykylda och gaskylda reaktorer samt smältsaltreaktorer.
Varför återvinner inte Sverige sitt använda kärnbränsle?
Sverige har valt en öppen bränslecykel där det använda bränslet slutförvaras med KBS-3-metoden utan upparbetning. Snabba reaktorer är ännu inte kommersiellt tillgängliga. Svensk Kärnbränslehantering (SKB) bedömde 2013 att snabba reaktorer knappast ger något stort bidrag till energiproduktionen förrän efter 2050.
Källor
- Internationella atomenergiorganet: Snabba reaktorer och deras kylmedel
- World Nuclear Association: Snabba neutronreaktorer
- World Nuclear News: BN-800 i Belojarsk körs på MOX-bränsle
- World Nuclear Association: Kärnkraften i USA
- Svensk Kärnbränslehantering: KBS-3-metoden för slutförvaring
- New Atlas: Godkännandet av TerraPowers reaktor Natrium
Kinas satsning på återvinning av kärnavfall
Centralt mellanlager för använt kärnbränsle (Clab)
Kan man förstöra kärnavfall?
Slutförvar för använt kärnbränsle i Sverige
SFR, slutförvaret för kortlivat radioaktivt avfall i Forsmark
Fördelar och nackdelar med kärnkraft
För- och nackdelar med uran som energikälla
Kärnavfall i Sverige och hur det tas om hand
