Uran som kärnbränsle

Uranet måste omvandlas i ett antal steg för att kunna användas som kärnbränsle för elproduktion.

Från uranfyndighet till kärnbränsle

Uranbrytning
Omvandling och anrikning
Tillverkning av kutsar
Tillverkning av bränsleelement

Uranet bryts

Uran är ett grundämne, en svagt radioaktiv tungmetall, som består av tre isotoper (olika former av samma grundämne): uran-234, uran-235, och uran-238. Uran-235 är lättast att klyva och används därför som kärnbränsle.

Uranmalm bryts i gruvor eller dagbrott ovan jord. Det uran vi behöver till de svenska reaktorerna importeras, cirka 1500 ton
per år.

Kanada och Australien är de största uranproducenterna, men uran bryts även i Namibia, Sydafrika, Kazakstan, Uzbekistan och Ryssland.
Natururanet till Vattenfalls reaktorer köps in från producenter i Australien, Namibia och Ryssland.

Tillsammans ställer de svenska kärnkraftägarna miljökrav på leverantörer och tillverkare av bränslet. Brytningen av uran i gruvor är ofta helt automatiserad på grund av den höga strålningen från radon nere i marken.

Uranet omvandlas och anrikas

Efter brytningen transporteras uranmalmen till ett uranverk där den mals ner till pulver. Genom olika processer ökas uranhalten och resultatet är urankoncentrat i form av ett gult pulver. Uranverken finns ofta i närheten av gruvan.

Urankoncentratet måste bearbetas ytterligare innan det kan fungera som kärnbränsle. Därför omvandlas det till uranhexafluorid, ett ämne som liknar paraffin.

Uranhexafluoriden värms upp och anrikas, vilket innebär att den bearbetas så att halten av klyvbart uran-235 ökar till de cirka 3 % som kärnbränsle kräver. Naturligt uran innehåller bara 0,7 % uran-235. Av 5 kg naturligt uran får man 1 kg anrikat uran. Anrikning av uran görs ibland annat i Frankrike och Holland.

Uranet pressas till kutsar

Efter anrikningen kyls uranhexafluoriden åter till fast form och omvandlas till urandioxid. I en bränslefabrik tillverkas slutligen själva kärnbränslet av urandioxid som pressas samman till små cylindrar, så kallade kutsar. En kärnkraftsreaktor innehåller cirka 15 miljoner kutsar.

Varje kuts avger lika mycket energi som 800 liter dieselolja.

Bränsleelementen tillverkas

Kutsarna staplas i långa rör, som sätts samman till bränsleelement. I Sverige tillverkas bränsleelement hos Westinghouse i Västerås.

Bränsle till kärnkraftverk tillverkas bland annat hos Westinghouse i Västerås. Foto: Westinghouse Atom

Antalet bränsleelement i reaktorn beror på reaktorns typ och storlek. Exempelvis finns det 157 bränsleelement i Ringhals 2 medan Forsmark 2 innehåller 676 bränsleelement.

Modell av ett bränsleelement sett snett uppifrån.

Bränslebyte på sommaren

På sommaren stängs rektorerna av under en kortare tid för så kallad revision. Då utförs underhålls- och förbättringsarbeten samtidigt som en del av bränslet byts ut. Ett bränsleelement används cirka fem år i en reaktor innan det ersätts. I tryckvattenreaktorerna byts ungefär en fjärdedel av bränslet ut varje sommar och i kokvattenreaktorerna en femtedel.

Kan bränslet explodera?

Uranet i en kärnkraftsreaktor kan inte explodera eftersom det innehåller för lite klyvbart material, bara cirka 3 % uran -235. Försök driva en bilmotor med en matsked bensin per liter vatten, så förstår du. En atombomb måste innehålla nästan hundra procent klyvbart uran.

Efter användningen innehåller bränslekutsarna cirka 1 % uran-235 och 96 % uran-238. Resterande utgörs av radioaktiva klyvningsprodukter som jod-131, cesium-126 samt tunga kärnor som plutonium-239 och plutonium-241.