Billigst: Stor eller liten reaktor?

Produsenten Westinghouse hadde en annen tilnærming da de lanserte sin reaktor i SMR-segmentet, AP-300, i mai 2023. Her fra selskapets representant David Durham i intervju med Power Magazine²:

Imidlertid, "vi vet og våre kunder vet at LCOELevelized cost of electricity. Gjennomsnittlig kostnad for å produsere elektrisitet over anleggets levetid. for en SMR vil ikke bli like god som for et 1 200 MW kjernekraftverk. Det er bare skalafordelen, forklarte han.

Enkelte røster, både i industrien og fra myndigheter, er svært kritiske. En av dem er professor Allison Macfarlane, tidligere leder for United States Nuclear Regulatory Commission³:

Det er definitivt slik at eksisterende kjernekraftverk spiller en signifikant rolle i å redusere utslipp av klimagasser og vil fortsette å gjøre det. Men løftet om SMRer kan det stilles spørsmål ved og det vil kreve massive investeringer før de kan gjøre en signifikant forskjell for klimaendringene.

En annen er dr. Charles McCombie. I en artikkel⁴ i Nuclear Engineering International skriver han:

Den nye generasjonen små modulære reaktorer er forventet å levere forbedret sikkerhet, lavere kostnader, enklere finansiering, bedre nettkompatibilitet og redusert prosjektrisiko (som kan forbedre sosial aksept og tiltrekke private investorer). På grunn av dette ser kjernekraftmiljøet og til og med massemedia i større grad til SMR for å varsle en lenge etterlengtet, men fortsatt ikke observert, "renessanse for kjernekraft". Men det vil ikke skje dersom SMR-utviklerne gjentar fortidens feil. Urealistiske løfter om lave kostnader er et stort tema, man husker tidlige påstander om at kjernekraft skulle bli så billig at det ikke var noen vits å måle forbruket ["too cheap to meter"].

Under ser vi nærmere på bakgrunnen for de ulike synene.

Reaktorer har blitt større

De første reaktorene var små. Siden har de vokst opp mot taket av hva de ulike teknologiene har kapasitet til⁵:

(...) i USA var konkurransedyktighet en driver, og i den andre fasen ble økonomi en avgjørende faktor i valg av teknologi. Det ble raskt åpenbart at det å øke effekten på reaktorene var fordelaktig for investeringskostnadene (per kW), driftskostnadene (antall ansatte, vedlikehold) og brenselskostnadene (nøytroner som lekker ut av kjernen). Derfor startet veldig raskt størrelsen på kjernekraftverkene å øke, som vist i figur 2.

Årsaken til at reaktorene ble større og større, var altså økonomiske. Større reaktor ga rimeligere strøm.

Flere har oppjustert størrelse for å bedre økonomi

Det er en rekke eksempler på at produsentene har justert opp størrelsen for å løse problemer med manglende lønnsomhet.

• NuScale fikk lisens for en modul på 50 MW. For å bedre økonomien ble størrelsen til 60 MW og så til 77 MW⁶.
• Westinghouse fikk opprinnelig lisens for 600 MW-reaktoren AP-600. Høy kostnad første imidlertid til at kundene uteble. Da skalerte de opp til AP-1000. For 12 prosent økte kostnader fikk man 85 prosent mer strøm⁷ - og følgelig lavere pris per kWh.
• GE Hitachi utviklet også en reaktor på 670 MW, Simplified Boiling Water Reactor (SBWR). Selskapet avbrøt prosessen med lisensiering fordi det ble klart at reaktoren ikke kunne konkurrere økonomisk. Igjen ble løsningen oppskalering, til 1520 MW og reaktoren ble døpt om til Economic Simplified Boiling Water Reactor (ESBWR)⁸. Denne reaktoren ble lisensiert, men har heller aldri blitt solgt eller bygget. Det er denne reaktoren, nå er nedskalert igjen til 300 MW, som er GE Hitachis alternativ i SMR-segmentet med navnet BWRX-300.

Hvor stor kan størrelses-effekten være?

En rapport fra OECD Nuclear Energy Agency utgitt i år 2000 viste konkrete beregninger fra Frankrike og Canada⁹:

Investeringskostnad per enhet installert kapasitet faller til det halve når størrelsen øker fra 300 MW til 1 350 MW.

Investeringskostnad per enhet installert kapasitet faller til 88 prosent når størrelsen øker fra 670 MW til 881 MW.

Hvordan skal da mindre reaktorer gi billigere strøm?

Produsentene fremfører ulike argumenter for at mindre reaktorer likevel kan bli rimeligere:

• En stor kostnad for kjernekraftverk er finansieringskostnadene som løper i byggetiden, før inntektene fra salg av strøm begynner å komme. Mindre anlegg kan gi kortere byggetid og dermed en kortere periode hvor rentene løper uten tilsvarende inntekter.
• Lavere effekt kan muliggjøre forenklinger i designet som gir lavere kostnader.
• En modulær tilnærming, det vil si at standardiserte moduler serieproduseres rimeligere på fabrikker for senere montering på byggeplassen. Den konvensjonelle reaktoren AP-1000 er for øvrig bygget etter samme prinsipper.
• En mindre reaktor som kan gjentas flere ganger gjør man raskere kommer nedover på "læringskurven" enn ved å bygge færre store. Vattenfalls uttalelser over, om at SMR kan bli lønnsomme på sikt, tyder på at de mener det først må bygges en serie før kostnadene kan komme ned.

Oppsummering

Før SMR eventuelt kommer i serieproduksjon, er det ikke mulig å konkludere på om stor eller liten reaktor er billigst. Det hele avhenger av om potensialet for reduserte kostnader som produsentene peker på er tilstrekkelig til å veie opp for den godt dokumenterte skalafordelen ved å bygge stort, og om produsentene lykkes med realisere et slikt potensiale.

Kilder

1: Sveriges Radio, besøkt 19. januar 2024
2: Power Magazine, besøkt 19. januar 2024
3: The end of Oppenheimer's energy dream, besøkt 27. januar 2024
4: Nuclear Engineering International, besøkt 4. februar 2024
5: How nuclear reactors became big..., besøkt 19. januar 2024
6: Power Magazine, besøkt 19. januar 2024
7: NucAdvisor, besøkt 19. januar 2024
8: Power Magazine, besøkt 19. januar 2024
9: OECD Nuclear Energy Agency, besøkt 19. januar 2024

• larsoy@munin.no