Kärnsäkerhet i kärnkraftverk

Kärnsäkerheten i ett kärnkraftverk bygger på ett djupförsvar i fem nivåer och fyra fysiska barriärer mellan bränslet och omgivningen. Sedan årsskiftet 2020/2021 har alla sex svenska reaktorer också en oberoende härdkylning som ska klara 72 timmar utan el utifrån. Strålsäkerhetsmyndigheten ställer kraven, men ansvaret för säkerheten ligger alltid hos bolaget som driver reaktorn.

Säkerhetsarbetet i ett kärnkraftverk utgår från att fel kommer att uppstå, både i tekniken och hos personalen. Varje viktig säkerhetsfunktion har därför flera system som kan ta över när ett annat slutar fungera. Här nedan är siffrorna för barriärerna, nödkylningen, haverifiltret och strålskyddet i de svenska reaktorerna.

Vad betyder försvar på djupet i ett kärnkraftverk?

Försvar på djupet betyder att säkerheten vilar på flera nivåer som var för sig ska stoppa ett händelseförlopp om den föregående nivån har misslyckats. Strålsäkerhetsmyndigheten kallar principen djupförsvar och har skrivit in fem nivåer i föreskrifterna SSMFS 2021:4, som gäller sedan den 1 mars 2022. De fem nivåerna ska också skydda reaktorn mot antagonistiska angrepp, alltså sabotage och andra avsiktliga handlingar.

De fem nivåerna i djupförsvaret

• Nivå 1: Kvaliteten i konstruktionen, driften och underhållet ska förebygga driftstörningar och andra fel.
• Nivå 2: Driftstörningar ska upptäckas och kontrolleras så att de inte leder till olyckor och så att reaktorn kan återgå till normal drift.
• Nivå 3: Säkerhetssystemen ska begränsa följderna av en olycka och motverka omfattande bränsleskador.
• Nivå 4: Utsläppen vid en olycka med omfattande bränsleskador ska bli så små som möjligt.
• Nivå 5: Beredskapsinsatser ska lindra följderna om radioaktiva ämnen ändå släpps ut.

De tre första nivåerna i djupförsvaret ska hindra att bränslet skadas allvarligt. Nivå 4 och 5 tar vid först när en svår olycka redan har inträffat och handlar om att begränsa utsläppen och följderna för omgivningen.

Fyra barriärer mellan bränslet och omgivningen

Bränslet i en svensk reaktor är omgivet av fyra fysiska barriärer som ska fördröja eller förhindra att radioaktiva ämnen sprids. Om en barriär inte håller tar nästa barriär vid.

Reaktorinneslutningen är den sista barriären mot omgivningen. I en kokvattenreaktor är trycket i reaktortanken omkring 7 megapascal, vilket motsvarar 70 gånger normalt lufttryck. Inneslutningen runt reaktortanken är byggd för att tåla cirka 0,5 megapascal om ett rör går sönder.

En tryckvattenreaktor arbetar med ett ännu högre tryck, cirka 15 megapascal, så att vattnet inte kokar trots att det håller omkring 300 grader. Inneslutningen runt en tryckvattenreaktor rymmer drygt 50 000 kubikmeter och har ett sprinklersystem som kan sänka trycket om ett rör till reaktorn går sönder.

Så stoppas reaktorn när något går fel

Ett snabbstopp avbryter kärnklyvningen omedelbart och startar automatiskt när säkerheten hotas, men personalen kan också utlösa det för hand. I en kokvattenreaktor trycks fyra meter långa styrstavar med bor in i härden underifrån. Vatten som trycksätts med kvävgas driver in styrstavarna på ungefär fyra sekunder, medan ett motordrivet insättande tar omkring fyra minuter. I en tryckvattenreaktor faller styrstavarna i stället ner i härden uppifrån.

Kärnklyvningen upphör vid ett snabbstopp, men bränslet fortsätter att avge värme när de radioaktiva ämnena i bränslet sönderfaller. Tre grundfunktioner måste därför alltid fungera: att styra reaktiviteten, att föra bort värmen och att hålla kvar de radioaktiva ämnena. Varje grundfunktion har flera system som är byggda på olika sätt, så att ett gemensamt fel inte slår ut alla system samtidigt. Principerna kallas redundans och diversifiering i Strålsäkerhetsmyndighetens föreskrifter.

Hur fungerar nödkylningen i en reaktor?

Nödkylningen består av pumpar, ventiler, värmeväxlare, tankar och rör som ska föra bort resteffekten från bränslet om den vanliga kylningen slutar fungera. Nödkylsystemen finns i flera parallella delar, så att kylningen fortsätter även om en pump eller en ventil går sönder. Målet med nödkylningen är att hindra att bränslet blir så varmt att det skadas.

Kokvattenreaktorerna i Forsmark och Oskarshamn har en inneslutning som dämpar trycket genom att kondensera ångan. Ånga som strömmar ut vid ett rörbrott leds ner i en vattenbassäng där ångan blir till vatten igen. Eftersom ånga tar cirka 1 500 gånger större plats än vatten sjunker trycket i inneslutningen snabbt.

Oberoende härdkylning blev ett krav efter Fukushima

Olyckan i Fukushima Daiichi i mars 2011 började när en jordbävning och en tsunami slog ut elförsörjningen och kylsystemen. Efter Fukushimaolyckan granskades kärnkraftverken i Europa i så kallade stresstester på begäran av Europeiska rådet. Hösten 2014 meddelade Strålsäkerhetsmyndigheten att de svenska reaktorerna måste ha en oberoende härdkylning senast 2020 för att få fortsätta i drift.

Den oberoende härdkylningen är ett eget system som ska kunna kyla bränslet i reaktorn om alla andra säkerhetsfunktioner har slutat fungera. Systemet har en egen dieseldriven elförsörjning, eldrivna pumpar och en vattenkälla som är skild från de vanliga nödkylsystemen. Härdkylningen ska fungera i minst 72 timmar utan el utifrån, vilket ger tid att laga annan utrustning eller koppla in mobil reservutrustning.

Alla sex reaktorer som drivs vidare hade en oberoende härdkylning på plats vid årsskiftet 2020/2021. Strålsäkerhetsmyndigheten beskriver den oberoende härdkylningen som den viktigaste åtgärden i den svenska handlingsplanen efter Fukushima.

Vad gör haverifiltret vid en svår olycka?

Haverifiltret släpper ut gas från inneslutningen under kontrollerade former när trycket blir för högt vid en svår olycka. Gasen passerar filtret innan den når luften, så att i stort sett alla radioaktiva ämnen utom ädelgaserna fastnar. Haverifiltret skyddar därmed inneslutningen mot övertryck och begränsar nedfallet av radioaktiva ämnen på marken.

Kravet på haverifilter kom efter olyckan vid Three Mile Island i Harrisburg i USA 1979, där reaktorhärden skadades allvarligt. Three Mile Island-olyckan ändrade synen på svåra haverier, eftersom den visade att sådana haverier kan inträffa. Regeringen krävde därefter att de svenska kärnkraftverken skulle installera haverifilter. Barsebäcks haverifilter stod klart 1985, medan de övriga reaktorerna fick sina filter 1988.

I Barsebäck bestod haverifiltret av en bädd med småsten där de radioaktiva ämnena fastnade. Övertrycket i inneslutningen öppnade en ventil och tvingade ut gasen genom filtret. Med haverifiltret skulle utsläppet till omgivningen begränsas till 0,1 procent av den ursprungliga mängden radioaktivitet.

Vad händer vid ett tubbrott i en tryckvattenreaktor?

Ringhals 3 och Ringhals 4 är de enda tryckvattenreaktorerna i drift i Sverige. I en tryckvattenreaktor skiljs det radioaktiva vattnet i primärkretsen från vattnet i sekundärkretsen av tunna rör i ånggeneratorerna. En ånggenerator innehåller mellan 3 000 och 16 000 rör som vart och ett är ungefär 19 millimeter i diameter.

Ett tubbrott betyder att ett eller flera rör spricker så att vatten från primärkretsen läcker över till sekundärkretsen. Vid ett tubbrott kan radioaktiva ämnen följa med ångan mot turbinen och i värsta fall ut i luften. I januari 2012 gav ett läckage i en ånggenerator i den amerikanska reaktorn San Onofre 3 ett litet utsläpp till luften.

Ånggeneratorernas rör försvagas av korrosion, av sprickor där spänningar och korrosion samverkar samt av mekaniskt slitage. Rör med för stora skador repareras eller tas ur bruk genom att pluggas igen.

Så skyddas personalen mot strålning

Strålskyddet för personalen ska vara optimerat, vilket betyder att stråldoserna hålls så låga som det är möjligt och rimligt. Dosgränsen för en arbetstagare är en effektiv dos på 20 millisievert per år. Samma dosgräns på 20 millisievert gäller för ögats lins. Medeldosen för personalen vid de svenska kärntekniska anläggningarna är drygt 2 millisievert per år.

Krav på personalen i kontrollerade områden

• Utbildning: All personal ska ha gått en lämplig utbildning i strålskydd.
• Läkarintyg: Varje arbetstagare ska ha ett läkarintyg för arbete med joniserande strålning.
• Dosimeter: Den som arbetar i ett kontrollerat område bär en dosimeter som mäter stråldosen.
• Avsökning: Personalen kontrolleras för radioaktiv förorening vid utpasseringen från det kontrollerade området.

Dosimetrarnas värden utvärderas normalt en gång i månaden, så att varje persons stråldos följs upp under hela året. Inför större arbeten ska kraftverket lämna en dosprognos till Strålsäkerhetsmyndigheten minst fyra veckor i förväg.

Senast tre månader efter ett större arbete ska kraftverket redovisa den verkliga stråldosen utifrån personalens dosimetrar. Strålsäkerhetsmyndigheten kan då jämföra dosprognosen med utfallet och se om strålskyddet planerades rätt.

Så granskar Strålsäkerhetsmyndigheten kärnkraftverken

Lagen (1984:3) om kärnteknisk verksamhet slår fast att den som har tillstånd att driva en anläggning ansvarar för säkerheten. Strålsäkerhetsmyndigheten skriver föreskrifterna, inspekterar anläggningarna och följer upp att bolagen uppfyller kraven. Inspektionerna gäller allt från tekniken och strålskyddet till utsläppen, avfallet och det fysiska skyddet.

Minst vart tionde år ska varje anläggning göra en ny systematisk helhetsbedömning av säkerheten och strålskyddet. Helhetsbedömningen ska visa hur säkerheten kan upprätthållas och förbättras fram till nästa bedömning, med särskild hänsyn till åldrande utrustning, nya erfarenheter och teknikens utveckling. Kraftbolaget redovisar sedan resultatet och de planerade åtgärderna till Strålsäkerhetsmyndigheten.

Hur klassas händelser på INES-skalan?

Händelser med strålning klassas på INES-skalan, en internationell skala från Internationella atomenergiorganet (IAEA) med åtta nivåer från 0 till 7. Strålsäkerhetsmyndigheten klassar de svenska händelserna. Klassningen tar hänsyn till påverkan på människan och miljön, på anläggningens barriärer och kontroller samt på djupförsvaret.

INES-skalan används inte bara för kärnkraftverk. Strålkällor inom industrin och sjukvården, transporter av radioaktivt material och borttappade strålkällor klassas också på INES-skalan.

Säkerhetsskyddet mot sabotage och intrång

Ett kärnkraftverk räknas som en säkerhetskänslig verksamhet och omfattas av säkerhetsskyddslagen (2018:585). Säkerhetsskyddet ska förhindra spioneri, sabotage, terroristbrott och andra brott mot verksamheten. Säkerhetsskyddet omfattar informationen, personalen och själva anläggningen, från IT-systemen och styrsystemen till byggnaderna.

Strålsäkerhetsmyndighetens föreskrifter delar in området runt en reaktor i zoner med olika skydd. Det yttre begränsade området har ett områdesskydd som kontrollerar tillträdet. De bevakade områdena ska ha låsta passager, en behörighetskontroll, ett larm mot intrång och minst två barriärer med fria zoner runt sig. Det centrala kontrollrummet ligger inom ett säkrat område med ett eget skalskydd.

Säkerhetskulturen avgör hur reglerna följs

Begreppet säkerhetskultur infördes 1986 i den rapport som IAEA:s rådgivande säkerhetsgrupp INSAG skrev efter Tjernobylolyckan. År 1991 definierade INSAG säkerhetskultur som de egenskaper och attityder hos organisationer och enskilda som gör att säkerhetsfrågor prioriteras efter hur viktiga de är.

I Sverige ska kraftverkens ledningssystem stödja en kultur där strålsäkerheten får den uppmärksamhet och prioritet som dess betydelse kräver. Kraven på ledningen, bemanningen, kompetensen och den oberoende kontrollen ska tillsammans göra det möjligt att upprätthålla en god säkerhetskultur.

Vanliga frågor om kärnsäkerhet

Vilka svenska reaktorer är i drift i dag?

Sex svenska reaktorer är i drift: Forsmark 1, 2 och 3, Ringhals 3 och 4 samt Oskarshamn 3. De sex reaktorerna gav tillsammans 45 terawattimmar el under 2025, vilket var drygt en fjärdedel av Sveriges elproduktion.

Vad händer om ett kärnkraftverk förlorar elen utifrån?

Reaktorn snabbstoppas och säkerhetssystemen får i stället el från dieselgeneratorer och batterier på anläggningen. Om även reservkraften sviker tar den oberoende härdkylningen över med sin egen dieseldrivna elförsörjning.

Får man flyga drönare över Forsmarks kärnkraftverk?

Nej. Sedan september 2015 är det förbjudet att flyga lägre än 600 meter inom cirka 1 850 meter från Forsmarks kärnkraftverk. Förbudet gäller alla luftfartyg, även drönare och modellflygplan. Forsmark är dessutom ett skyddsobjekt där det är förbjudet att fotografera.

Vem betalar för Strålsäkerhetsmyndighetens tillsyn?

Kärnkraftsbolagen betalar själva för tillsynen. Strålsäkerhetsmyndighetens arbete med kärnkraften finansieras med avgifter för tillsyn, tillstånd och forskning som anläggningarna betalar.

Vad gör Reaktorsäkerhetsnämnden?

Reaktorsäkerhetsnämnden ger Strålsäkerhetsmyndigheten råd och synpunkter inför beslut som rör kärnkraftens säkerhet. Reaktorsäkerhetsnämnden består av åtta personer: en ordförande, en sekreterare och sex ledamöter. Bland ledamöterna finns experter från Sverige, Finland och Norge.

Vad betyder MTO i ett kärnkraftverk?

MTO står för Människa-Teknik-Organisation. Tanken bakom MTO är att strålsäkerheten påverkas av samspelet mellan människans förmågor och begränsningar, den tekniska utrustningen och organisationen. I tillsynen arbetar Strålsäkerhetsmyndighetens beteendevetare tillsammans med tekniska experter inom många olika områden.

Källor

• Strålsäkerhetsmyndigheten: Kärnsäkerhet i kärnkraftverk
• Strålsäkerhetsmyndigheten: Snabbstopp i en kokvattenreaktor
• Strålsäkerhetsmyndigheten: Oberoende härdkylning i svensk kärnkraft
• Vattenfall: Säkerheten vid Forsmarks kärnkraftverk
• Amerikanska kärnsäkerhetsmyndigheten: Problem med rören i ånggeneratorer
• Sveriges riksdag: Lagen om kärnteknisk verksamhet

Skriven av

Mats Pettersson

Energijournalist & redaktör

Mats Pettersson är energijournalist med fokus på kärnkraft, kärnavfall och Sveriges energiomställning. Han har bevakat frågor om kärnbränslehantering, slutförvaring och strålsäkerhet sedan 2015 och följer utvecklingen inom SSM, SKB och internationella atomenergiorganet IAEA. Mats granskar tekniska rapporter, politiska beslut och ny forskning för att göra komplex energiinformation tillgänglig för allmänheten.