Artikkel

Stor forskjell på sivil og militær kjernekraft

1. november 2024

Folk i Oslo-området kan i disse dager nyte synet av hangarskipet USS Harry S. Truman. Skipet er i selv en teknisk triumf og resultatet av en rekke imponerende teknologiske gjennombrudd. I tillegg er det en fascinerende maktdemonstrasjon. Tradisjonen tro utløser besøk av atomdrevne amerikanske fartøyer også en rekke misforståelser om sivil bruk av militær kjernekraft.

Admiral Rickover

Sivile og militære reaktorer har samme opprinnelse, personifisert ved den legendariske admiralen Hyman G. Rickover. Han har fått æren både for det det første sivile, kommersielle kjernekraftverket i Shippingport, Pennsylvania og for atomdrevet fremdrift i den amerikanske marinen. Sivil og militær kjernekraft skilte imidlertid lag på 50-tallet, og siden har forskjellen mellom teknologiene bare økt og etterhvert blitt svært stor.

Den viktigste grunnen til Rickovers legendestatus er de gjennombrudd han oppnådde både for sivil og militær bruk av kjernekraft. Men hans status ble ikke mindre av hans begrensede tålmodighet med politikere som klaget over at ting tok for lang tid og kostet for mye, eller med akademikere og forstå-seg-påere som stadig kom opp med nye reaktorer som skulle løse alle problemer. I et berømt notat trakk han opp forskjellen mellom en "akademisk reaktor" og en "praktisk reaktor". Den akademiske reaktoren, forklarte han, 1) er enkel 2) er liten 3) er billig 4) er lett 5) kan bygges fort 6) er fleksibel 7) krever lite utvikling og bruker hyllevarer, og ikke minst, avsluttet han, 8) den bygges ikke nå. Den praktiske reaktoren, derimot, 1) bygges nå 2) er forsinket 3) krever enormt med utvikling, blant annet på grunn av korrosjon 4) er veldig dyr 5) tar lang tid å utvikle 6) er stor 7) er tung og 8) er komplisert.

Han rundet det hele av med å slå fast: "De som driver med teoretiske reaktorer har større tilbøyelighet og tid til å presentere sine ideer i rapporter og muntlig til alle som vil lytte. Siden de er uvitende om de virkelige, men skjulte vanskelighetene knyttet til sine planer, kan de snakke med stor letthet og overbevisning. De som jobber med praktiske reaktorer, realitetsorientert av sine erfaringer, snakker mindre og bekymrer seg mer."

Det var kort om historien og det felles utgangspunktet.

Sivil kjernekraft

I grove trekk har sivil kjernekraft utviklet seg basert på tre premisser: Kostnader, sikkerhet og internasjonal regulering.

Kostnader har alltid vært en utfordring for sivil kjernekraft til elektrisitetsproduksjon. Den enkleste måten for utbyggerne å bedre økonomien i kraftverkene på, har vært å stadig øke størrelsen på kraftverkene. Skalafordelen har dermed ført til at sivile reaktorer i alle land gjennomgående blitt større og større. Det har ført til at det i dag stort sett bare bygges reaktorer mellom 1 000 og 1 600 MW for kommersielle formål.

Det andre premisset er sikkerhet. Kort tid etter at gleden over tilgangen på ny teknologi hadde lagt seg, meldte bekymringer for ulykker og utslipp seg. Og med tiden førte store ulykker og nesten-ulykker som Three Mile Island, Tsjernobyl og Fukushima til skjerpede sikkerhetskrav. Det samme gjorde terroren 9/11. Dette har naturligvis bidratt til økte kostnader, men også at nyere kraftverk i vestlige land er svært sikre.

Det tredje premisset er internasjonal regulering, overvåkning og til en viss grad standardisering. Under oppsyn av IAEA sikres det innsyn i sikkerhetsarbeidet. Standardisering muliggjør blant annet handel med lavanriket brensel over landegrensene.

Militær kjernekraft

For militær kjernekraft er det særlig operasjonell nytte og kostnader som har vært premissene for den teknologiske utviklingen.

Operasjonell nytte: Rasjonalet for utvikling av atombasert fremdrift var først muligheten for at ubåter kunne holde høy fart i neddykket tilstand over lang tid. For hangarskip, som vi nå har besøk av, frigjør reaktorene plass til drivstoff og våpen til flyene. Det reduserer, men fjerner ikke, behovet for forsyninger til havs. Hangarskip har to reaktorer, i tilfelle en skulle svikte, og dieselgeneratorer til elektriske systemer i tilfelle begge svikter. Ubåter har kun en reaktor, men diesel- og/eller elektrisk fremdrift i reserve ved reaktorstans.

Kostnadspremisset har påvirket den teknologiske utviklignen på andre måter i militære reaktorer enn i sivile. For det første er betalingsviljen svært mye større for militære formål enn i sivile elektrisitetsmarkeder. For det andre er det begrenset kraftbehov i en ubåt eller på et hangarskip, så det er ikke noe poeng å øke ytelsen for å spare kostnader. Kostnadspremisset som har drevet utviklingen av reaktorer for militære skip knytter seg til noe helt annet: Bytte av brensel.

Reaktorer i hangarskip og ubåter er bygget inn i fartøyene. I praksis må hangarskip og utbåter delvis demonteres for å komme til reaktoren. For et hangarskip innebærer det normalt hele fire år i tørrdokk, såkalt Refueling Complex Overhaul (RCOH), som koster titalls milliarder kroner. Samtidig med skifte av brensel gjennomføres annet vedlikehold og oppgraderinger på skipet. For USS George Washington og USS John C. Stennis kan det ta nesten seks år på grunn av vesentlige turbinskader1. "Vårt" USS Harry S. Truman er for øvrig neste skip som skal i dokk.

Økonomisk sett er det betydelig å tjene på en militær reaktor som kan gå lengst mulig før bytte av brensel er nødvendig. Både fordi forsvarsevnen svekkes når så store forsvarsressurser ligger uvirksom i dokk, men også fordi arbeidet i seg selv er kostbart. Amerikanske hangarskip bytter brensel bare én gang i løpet av levetiden på 50 år. Ubåter er enda mer komplisert å åpne opp, og målet har vært å utvikle "life-of-ship" reaktorer som ikke trenger bytte av brensel i det hele tatt. Virginia-klassen har en slik reaktor med 33+ års levetid, og Columbia-klassen planlegges med 40+ års levetid2.

Hvordan kan reaktorene i amerikanske ubåter og hangarskip kan bli så små at de kan få plass i et skip og samtidig drives så lenge uten bytte av brensel? En viktig grunn er at de drives med høyanriket uran (HEU), anriket til over 97 prosent. Sivile reaktorer benytter 3-5 prosent lavanriket uran (LEU). Grensen for våpenkvalitet, det vil si nivået hvor uranet kan benyttes i atomvåpen, er på ca. 90 prosent. Et slikt brensel ville vært helt uaktuelt for sivil bruk, i tillegg til at det er svært mye dyrere å fremstille enn LEU.

Mange sider ved utvikling, fremstilling og bruk av militære reaktorer er gradert og IAEA har ikke innsyn her. Fremstillingen av reaktorer for bruk på militære skip må dessuten på en helt annen måte enn sivile reaktorer ta hensyn til blant annet eksplosjoner fra krigshandlinger, mennesker som bor og jobber "vegg i vegg" og behovet for svært hurtig og rask endring av levert energi3.

Disse behovene har ført til at militære reaktorer for skip og ubåter har utviklet seg i en egen retning og nå er helt uegnet til sivil bruk.

Atomdrevet fremdrift er ikke alltid best

Det er fordeler og ulemper med atomdrevne militære skip. U.S. Government Accountability Service (GAO) foretok i 1998 en sammenligning, og konkluderte blant annet med4:

  • konvensjonelle og atomdrevne hangarskip har begge samme standard luftvinge og trener til samme oppdrag
  • konvensjonelt drevne hangarskip trenger mindre tid i utvidet vedlikehold, og som et resultat kan de yte mer fremskutt tilstedeværelse
  • atomdrevne hangarskip kan lagre større mengder flydrivstoff og ammunisjon og som et resultat være mindre avhengig av påfylling til sjøs
  • det var liten forskjell i operasjonell effektivitet av atomdrevne og konvensjonelle hangarskip under gulfkrigen
  • GAOs analyse, basert på en analyse av historiske og anslåtte kostnader, viser at livssyklus kostnader for konvensjonelt drevne og atomdrevne hangarskip (for en beregnet levetid på 50 år) er estimert til $14,1 milliarder og $22,2 milliarder (i regnskapsåret 1997 dollar), henholdsvis

USA bygget to klasser atomdrevne kryssere, først California-klassen og senere Virginia-klassen. Sistnevnte ble faset ut på grunn av høye kostnader ved slutten av den kalde krigen5. Storbritannia valgte konvensjonell fremdrift da de bygget sine nye hangarskip. Både praktiske og økonomiske grunner til valget har blitt trukket frem6.

Sivile og militære reaktorer svært ulike

Etter mer enn 60 år hvor sivil og militær kjernekraft har utviklet seg i hver sin retning, har avstanden nå blitt betydelig.

Britiske Rolls-Royce produserer reaktorer til britiske atomubåter. Og de har planer om å lage små modulære reaktorer (SMR). Men utviklingen av nye reaktorer tar år og selskapet mottar milliarder i offentlig støtte til formålet. Hvorfor er det så vanskelig når de allerede lager små reaktorer? Det ville også et parlamentsmedlem vite da det var høringer om SMR i det britiske parlamentet7:

Ordstyrer:Gjelder ikke de samme betraktningene om produksjonsdesign og risiko knyttet til strømproduksjon når man lager reaktorer for ubåtene? Jeg er interessert i hvor nært forholdet er mellom det som allerede er gjort av Rolls-Royce og det som foreslås gjort. Er det veldig annerledes?
Tom Samson: Vi bør egentlig ikke betrakte reaktoren i en ubåt og en SMR som en utvikling av den ene til den andre. De er veldig forskjellige.

Tom Samson ledet SMR-programmet i Rolls-Royce da høringen fant sted i 2022. Han la til at den militære reaktoren dessuten er gradert, og at selv ikke han fikk vite noe særlig om den. Den fordel Rolls-Royce har som selskap, ligger i kompetansen til de ansatte. En militær reaktor kan altså ikke flyttes på land, hvis vi skal tro på de som bygger dem. Det må utvikles en helt annen reaktor, og det koster tid og penger.

Stikkord: SMR, militære reaktorer, hangarskip

Kilder

1: USNI: Overhaul Delays for USS George Washington, USS John C. Stennis Partially Due to Unknown Steam Turbine Damage, besøkt 1. november 2024
2: JSTOR: Life-of-the-Ship (LOS) Reactors, besøkt 1. november 2024
3: NNSA: Powering the Navy, besøkt 1. november 2024
4: GAO: Navy Aircraft Carriers: Cost-Effectiveness of Conventionally and Nuclear-Powered Carriers, besøkt 1. november 2024
5: NI: The Navy's Virginia-Class Nuclear-Powered Cruisers Were Oozing with Firepower, besøkt 1. november 2024
6: Wired: Replacing the Invincibles: inside the Royal Navy's controversial 6.2 billion warships, besøkt 1. november 2024
7: House of Commons, besøkt 1. november 2024