Kärnbränsle: En omfattande översikt

De sex svenska kärnreaktorerna förbrukar cirka 1 200 ton naturligt uran per år. Allt importeras – från Kazakstan, Kanada, Australien och Namibia. Uranet anrikas i Frankrike, Nederländerna eller Storbritannien, och en stor del av bränsleelementen tillverkas av Westinghouse i Västerås. Resan från urangruva till reaktor involverar ett halvdussin länder och en handfull företag – i en av världens mest reglerade handelskedjor. Här berättar vi hur det fungerar.

Kärnbränsle i siffror

Vad är kärnbränsle?

Kärnbränsle är det material som driver kärnreaktorer genom kärnklyvning (fission). När en neutron träffar en atomkärna av uran-235 klyvs kärnan och frigör enorm energi i form av värme, plus ytterligare neutroner som klyvs fler kärnor i en kedjereaktion. Värmen kokar vatten till ånga som driver turbiner och generatorer.

En enda uranpellets – stor som en fingertopp och väger cirka 7 gram – innehåller lika mycket energi som 800 kg kol, 560 liter olja eller 480 kubikmeter naturgas. Den extrema energitätheten är skälet till att kärnkraft kan producera enorma mängder el från en liten mängd bränsle.

Från gruva till reaktor – steg för steg

1. Uranbrytning

Uran utvinns med tre huvudsakliga metoder:

• In situ-lakning (ISL) – den vanligaste metoden idag. En svag syra- eller alkalilösning pumpas ned i uranrika berglager och löser upp uranmineralet. Den uranrika lösningen pumpas upp och uranet separeras. ISL dominerar i Kazakstan och är billigare och mindre miljöinvasiv än traditionell gruvdrift.
• Underjordsgruvor – används för djupt belägna, högvärdiga fyndigheter. Kanadas Cigar Lake och McArthur River i Saskatchewan – med uranhalter upp till 20 procent – är världens rikaste gruvor.
• Dagbrott – används för ytliga fyndigheter. Australiens Olympic Dam (som också producerar koppar och guld) är ett exempel.

Oavsett metod produceras ett urangulpulver kallat yellowcake (U₃O₈) – den första handlingsbara produkten i bränslecykeln.

2. Konvertering

Yellowcake omvandlas till uranhexafluorid (UF₆), en gas vid låg temperatur. Gasfasen är nödvändig för nästa steg – anrikningen. Konverteringsanläggningar finns i Kanada, Frankrike, Ryssland och Kina.

3. Anrikning

Naturligt uran innehåller bara 0,7 procent uran-235 – den isotop som kan klyvas. För att fungera i lättvattenreaktorer (som de svenska) behöver halten ökas till 3–5 procent. Det sker i snurrande centrifuger som utnyttjar den lilla viktskillnaden mellan uran-235 och uran-238.

Anrikningsmarknaden domineras av ett fåtal aktörer: ryska Rosatom (~43 % av global kapacitet), Urenco (UK/Tyskland/Nederländerna/USA, ~31 %) och franska Orano (~12 %). USA förbjöd i maj 2024 import av ryskt anrikat uran, och stora investeringar i ny anrikningskapacitet pågår i USA och Europa. Sveriges anrikningstjänster köps från Frankrike, Nederländerna och Storbritannien – inget svenskt bränsle passerar längre genom den ryska leverantörskedjan.

4. Bränsletillverkning

Det anrikade uranet omvandlas till urandioxidpulver (UO₂) som pressas till små cylindriska bränslepellets – cirka 1 cm i diameter och 1 cm höga. Pelletsen sintras (bakas) vid över 1 700 °C för att bli keramiskt hårda. De staplas sedan i rör av zirkoniumlegering (zircaloy) – ett material som valts för sin korrosionsbeständighet och låga neutronabsorption.

Dessa bränslestavar buntas ihop till bränsleelement (fuel assemblies). Ett typiskt bränsleelement för en kokvattenreaktor innehåller cirka 100 stavar; en tryckvattenreaktor 200–300. En reaktorkärna innehåller hundratals bränsleelement. Ungefär en femtedel av bränslet byts vid varje årlig revision.

5. I reaktorn

Ett bränsleelement sitter i reaktorn i 4–6 år. Under den tiden klyvs uran-235 och genererar värme. Samtidigt omvandlas en del uran-238 till plutonium-239, som också klyvs och bidrar med energi – i slutet av bränslets livstid kommer cirka 30 procent av energin från plutonium.

6. Använt bränsle

När bränslet tas ur reaktorn är det starkt radioaktivt och producerar restvärme. Det mellanlagras först i bassänger vid kraftverket och transporteras sedan till Clab i Oskarshamn för ytterligare kylning. I Sverige har man valt en öppen bränslecykel – bränslet slutförvaras i berggrunden utan upparbetning. Andra länder, som Kina och Ryssland, upparbetar bränslet och återvinner plutonium och uran.

Var bryts uran? De största producenterna

De tio största företagen – många statligt ägda – står för 90 procent av uranproduktionen. Kazakstans statliga Kazatomprom är världens överlägset största producent, följt av kanadensiska Cameco.

Sverige och uran: Ranstadsverket och uranbeslutets historia

Sverige har egna uranfyndigheter – uppskattningsvis 10 000 ton brytbart uran, främst i alunskiffer i Billingen, Västergötland. Under 1960-talet öppnades Ranstadsverket – en urangruva och kärnteknisk anläggning på gränsen mellan Falköping och Skövde. Projektet ingick i ”den svenska linjen” som syftade till att göra Sverige självförsörjande på kärnbränsle (och potentiellt kärnvapen). Under fyra års drift (1965–1969) utvanns totalt 215 ton uran. Verksamheten lades ner eftersom den var olönsam – uranhalten i svensk alunskiffer (0,03 %) var för låg jämfört med de rikare fyndigheterna i Kanada och Australien.

Frågan om svensk uranbrytning har dykt upp vid flera tillfällen sedan dess, senast i samband med energidebatten under 2020-talet. Riksdagen hävde formellt det svenska förbudet mot uranbrytning i januari 2026, men i praktiken finns idag ingen kommersiell brytning och uranhalten i svenska bergarter gör storskalig utvinning ekonomiskt utmanande.

Uranmarknaden efter Ukraina

Rysslands invasion av Ukraina 2022 har omformat kärnbränslehandeln i grunden. Europa importerade 2023 hela 72 procent mer ryskt kärnbränsle än året innan – en paradox som berodde på att länder med ryskdesignade reaktorer (VVER) byggde upp lager inför en eventuell leveransavbrott. Samtidigt förbjöd USA rysk uran-import i maj 2024 och EU:s Euratom startade APIS-projektet, lett av Westinghouse, för att ta fram alternativt bränsle till Ukrainas ryska reaktorer.

Anrikningspriserna har trefaldigats sedan 2022 – från cirka 60 till 170 dollar per SWU (Separative Work Unit). Stora satsningar på ny anrikningskapacitet pågår i USA, Frankrike och Storbritannien för att minska beroendet av Rosatom.

Vanliga frågor om kärnbränsle

Källor

• Energiföretagen Sverige – Uran
• Energi.se – Så fungerar världshandeln med kärnbränsle (2025)
• Syre – Så funkar uranbrytning (2025)
• Analysgruppen – Uran (bakgrundsrapport)
• World Nuclear Association