Kina – Ett årtionde av expansion och utveckling

Kina – Ett årtionde av expansion och utveckling

Emmanuel Macron och Xi Jinping firar världens första EPR.

Antalet reaktorer i Kina drift växte under 2010-talet från elva till 47. De egenutvecklade reaktorerna började byggas i stor skala och viktiga steg togs mot både bridreaktorer, högtemperaturreaktorer och fjärrvärmereaktorer.

När 2009 gick över i 2010 hade Kina elva reaktorer i drift och 33 GW kärnkraft under uppförande. Vid 10-talets övergång i 20-talet hade antalet kommersiella reaktorer växt till 47. Den installerade elektriska nettoeffekten är idag 45 GW. Ytterligare tio stora lättvattenreaktorer är under uppförande. Flera icke-vattenkylda reaktorer är också under uppförande.

Trots den massiva utbyggnaden av kärnkraften under 2010-talet nådde inte Kina sina mål. I den energiplan för 2011-2020 som kom i oktober 2012 sänktes 2020-målet för kärnkraften från 80 GW till 58 GW installerad elektrisk effekt. Man satte då också målet att 30 GW skulle vara under uppförande i slutet av 2020. Men, inte heller det nedjusterade målet kommer att nås. Det finns trots det mycket som tyder på att kärnkraftsprogrammet är på väg att ta fart igen. Kina är angeläget om att minska kolets andel i elmixen. Sol och vind byggs ut i stor skala, men för den reglerbara delen av produktionsmixen är kärnkraften det enda fossilfria alternativet vid sidan av vattenkraften.

Även  vattenkraften byggs ut ordentligt i Kina, med Baihetan-dammen som det största pågående projektet. Baihetan kommer när det är klar stå nästan 300 meter hög och vara den näst största dammen i världen, efter De tre ravinernas damm också i Kina. De sexton generatorerna får vardera en effekt om en gigawatt. Den sammanlagda installerade effekten i Baihetan blir därmed ungefär densamma som i all svensk vattenkraft.

Det viktigaste skälet till att kärnkraftsprogrammet tappade tempo under 2010-talet var olyckan i Fukushima. Den ledde till att man tog ett steg tillbaka och gjorde en ordentlig utvärdering av säkerheten i den kinesiska kärnkraften. Den sjuttonde mars 2011, sex dagar efter jordbävningen och tsunamin meddelade dåvarande premiärministern Wen Jiabao att man la alla tillstånd för nya reaktorer på is och att en säkerhetsgenomgång skulle göras av reaktorerna, både de i drift och de under byggnation.

Genomgången visade att reaktorsäkerheten var tillfredsställande och moratoriet lyftes igen i oktober 2012. Regeringen började återigen ge tillstånd att bygga reaktorer. Man ämnade dock bara ge tillstånd till mer välutvecklade reaktorer. För alla inlandsförlagda reaktorer i seismiskt aktiva områden eller där det finns risk för vattenbrist förlängdes moratoriet till 2015.

Men, trots att regeringen nu utfärdar tillstånd för nya reaktorer har programmet inte kommit upp i den fart det hade före olyckan. Kina hade som mest, i slutet av 2012, 29 reaktorer under byggnation. Men antalet har fallit tillbaka och när 2010-talet slutade var bara tio reaktorer under uppförande.

Inhemska kinesiska reaktorer

För tio år sedan började Kina vara moget att bygga reaktorer helt på egen hand med enbart kinesisk kompetens och med alla delar tillverkade i Kina. Framförallt hade utvecklingen av CPR-1000 kommit långt. Flera CPR-1000 var under uppförande 2010. CPR-1000 är en kinesisk version av de franska 900 MW tre-loops tryckvattenreaktorerna.

Ling Ao-3, den första CPR-1000 togs i drift sommaren 2010. När tiotalet tog slut hade ytterligare 17 reaktorer av modellen tagits i drift; Ling Ao-4, Hongyanhe 1-4, Fangchenggang 1-2, Fangjiashan 1-2,  Ningde 1-4, Yangjiang 1-4. Under 2018 och 2019 togs också Yangjiang 5 och 6 i drift. De båda blocken är en vidareutveckling av CPR-1000, kallad ACPR-1000. Ytterligare två CPR-1000 och två ACPR-1000 är för närvarande under uppförande. ACPR-1000 är helt och hållet baserad på kinesiskt teknik medan CPR-1000 innehåller bland annat styr- och reglersystem som bygger på utländska licenser.

ACPR-1000 och en annan modell baserad på de franska reaktorerna, ACP-1000, har gifts ihop till en exportmodell av den kinesiska tryckvattenreaktorn känd under namnet Hualong 1, eller HPR-1000. Namnet Hualong kommer från det kinesiska ordet för drake. Fem Hualong 1 är under uppförande i Kina. Modellen genomgår också typgodkännandeprocessen i Storbritannien och är där tänkt att byggas vid Bradwell. Flera andra länder är också intresserade av att köpa reaktorn.

Kinas stora lättvattenreaktorutvecklare China General Nuclear Corporation och China National Nuclear Corporation har tagit fram ett antal tryckvattenreaktorer var och en för sig. Hualong 1 däremot är ett gemensamt projekt. Under 2007 bildades State Nuclear Power Technology Corporation som fick uppdraget att överföra kärnkraftsteknik till Kina.

Kina har tagit fram en större inhemsk version av Westinghouse AP-1000, CAP-1400. Den första CAP-1400 är tänkt att byggas vid Shidao Bay där också Kinas första högtemperaturreaktorer i full skala, HTR-PM, är under byggnation. Shidao Bay är tänkt att – när kraftverket är färdigutbyggt – vara Kinas största kärnkraftverk.

Planer på snabbreaktorer

Kinas kärnkraftsprogram är så pass omfattande och långsiktigt att det är nödvändigt att sluta bränslecykeln och återanvända använt bränsle. Om det inte görs finns en risk att det på sikt kommer att bli svårt att förse reaktorerna med bränsle.

I en sluten bränslecykel upparbetas använt bränsle. Återstående klyvbart material tas tillvara och behovet av uranbrytning minskar markant. Det gäller särskilt för snabbreaktorer som kan utformas för att producera mer klyvbart material än de konsumerar. En reaktor som gör det kallas bridreaktor.

Planen är att snabbreaktorer kring mitten av århundradet ska bli dominerande i det kinesiska kärnkraftsprogrammet. Kinas snabbreaktorforskning har pågått sedan 1964. Sommaren 2010 togs China Experimental Fast Reactor, en natriumkyld snabbreaktor med 65 MW termisk effekt, i drift strax utanför Peking.

Det fanns 2010 långt gångna planer på att bygga ryska natriumkylda snabbreaktorer, två BN-800, i Fuijan-provinsen. Ett kontrakt om inledande arbeten skrevs under i oktober 2009. Planen var då att inleda bygget 2013 för att kunna ta den första av de två reaktorerna i drift 2019. Även det här projektet handlade om att överföra kunnande till Kina.

En BN-800, Beloyarsk 4 i Ryssland, togs i drift under 2010-talet. Den fasades in på elnätet i december 2015. Men, de två kinesiska BN-800 påbörjades inte. Det har inte kommunicerats varför, men det sannolika är att man inte kunde enas om priset, alternativt om graden av överföring av teknik från Ryssland till Kina. Det kinesiska snabbreaktorprogrammet slog istället in på ett annat spår.

Experimentreaktorn CEFR skalas nu upp till en fullskaleprototyp, CFR-600, med en elektrisk effekt om 600 MW. Bygget av en första prototyp inleddes i december 2017 vid Xiapu i Fuijan. Samarbetet med Ryssland fortsätter och Kina har bland annat avtalat med ryska TVEL om att leverera bränsle både till CFR-600 och till CEFR. TVEL beskrev när bränslekontraktet skrevs under samarbetet mellan Kina och Ryssland kring snabbreaktortekniken som att det sträcker sig över flera årtionden.

Kina bedriver även egen utveckling av bränslen för snabbreaktorer och 2013 tog man en pilotanläggning som kan tillverka små mängder bränsle i drift. Det finns också ett avtal mellan Frankrike och Kina om att uppföra en storskalig upparbetningsanläggning i Kina med de franska anläggningarna i La Hague som förebild. Kapaciteten i upparbetningsanläggningen ska bli 800 ton använt bränsle per år, vilket ungefär motsvarar bränslet från 40 reaktorer. Byggstart för anläggningen har tidigare annonserats till 2020.

En större variant av den kinesiska snabbreaktorn är under utveckling. Den är tänkt att få en elektrisk effekt om 1000 MW.

Utvecklingen framåt

Kinas fjortonde femårsplan för åren 2021 till 2025, som ska antas tidigt 2021, kommer oavsett vad den innehåller att vara ett av de viktigaste dokumenten för världens klimat då den kommer att styra Kinas åtgärder för att begränsa sina utsläpp av växthusgaser. Energifrågan är en central del i femårsplanen och planen för energin väntas i mars 2021. Det kommer antagligen att dyka upp ganska färdiga utkast redan under 2020.

Kina har beslutat om att kolkraften ska vara begränsad till 1100 GW installerad elektrisk effekt 2020. Ett problem ur ett klimatperspektiv är dock att kolkraften har expanderat snabbare än efterfrågan och att mycket kapacitet idag är outnyttjad. Det finns således ett stort utrymme att öka utsläppen av koldioxid utan att bygga nya kolkraftverk.

Femårsplanen kommer sannolikt att innehålla ett mål för andelen ickefossil elproduktion, där kärnkraften och vattenkraften står för en betydande del. Sol och vind byggdes ut kraftigt under den 13:e femårsplanen 2016-2020. Planens mål för solenergiutbyggnaden nåddes till och med mer än två år tidigt. Men utbyggnaden har börjat tappa tempo sedan subventionerna till de två kraftslagen har minskats. Man har också periodvis börjat få problem med att ta hand om den väderberoende produktionen i elnäten och mycket väderberoende produktion måste nu spillas runt om i Kina.

Hur målen för kärnkraften kommer att se ut i den nya femårsplanen kommer att vara helt avgörande för hur mycket kraftslaget kommer att växa och för vilket fokus Kina kommer att lägga på sina forsknings och utvecklingsprogram. Samtidigt är det än så länge oklart hur mycket viktigare kärnkraften ska bli i Kinas framtida energiförsörjning.