Mitt i stigande geopolitiska spänningar och klimatkris har kärnenergi framstått som en oumbärlig komponent i den globala energimixen, med tekniska framsteg inom reaktordesign och drift som kommer att förändra kärnkraftsindustrin. Eftersom kärnkraften är en pålitlig källa för långsiktig kraftgenerering har det blivit ett attraktivt alternativ för att stärka energisäkerheten för många länder. År 2023 erkände COP28 för första gången formellt kärnkraft som en del av lösningen för att mildra effekterna av klimatförändringarna. Det slutliga uttalandet som godkändes enhälligt av 198 delegationer som deltog i konferensen krävde att ”accelerera nollutsläpps- och lågutsläppsteknologier”, inklusive kärnenergi, för att uppnå ”djupa, snabba och varaktiga minskningar av växthusgasutsläppen.” Separat undertecknade 22 världsledare en deklaration om att göra ansträngningar för att tredubbla kärnkraftskapaciteten till 2050.
Vid det första globala toppmötet om kärnenergi som hölls i Bryssel i mars 2024, under ordförandeskap av Internationella atomenergiorganet (IAEA) och Belgien, lovade över 30 nationer och Europeiska unionen att utöka kärnenergin för att minska beroendet av fossila bränslen.
Enligt IAEA finns det för närvarande 441 kärnkraftsreaktorer installerade i 32 länder med en kapacitet att generera över 395 GWe, vilket bidrar med cirka 10 procent till den globala energimixen. 59 nya reaktorer är under uppbyggnad globalt. Rafael Grossi, generaldirektör för IAEA, har tillskrivit den globala förändringen i attityd till kärnenergi till den växande insikten att den måste vara en del av alla lösningar för att minska koldioxidutsläppen. Med tanke på kärnenergins betydelse för att uppnå klimatmål lanserade IAEA 2022 sitt Atoms4NetZero-initiativ som förespråkar att andelen kärnenergi ska ökas för att uppnå målet om nettonoll till 2050. Initiativet syftar till att uppnå kärnteknikens fulla potential för att underlätta koldioxidutsläpp av globala energisystem.
Utöver klimathot lockar även tekniska framsteg inom kärnkraftsområdet intresse för kärnenergi. Ny och framväxande teknik, med en positiv störande effekt, är redo att omvandla hur kärnenergi genereras idag. Innovativa reaktorkonstruktioner som små modulära reaktorer (SMR) och avancerade modulreaktorer (AMR) med alternativa bränslen och kylmedel förväntas göra framtida kärnkraftsproduktion snabbare, säkrare, samtidigt som de är mer effektiva, kostnadseffektiva och miljövänliga.
SMR-teknik är den ledande trenden inom kärnkraftverksdesign (NPP). Jämfört med traditionella stora kärnkraftverk är SMR kompakta och relativt enklare energiproduktionsenheter med en kapacitet på upp till 300 MWe. SMR kan tillverkas genom modultillverkning, vilket innebär konstruktion av reaktorkomponenter och system utanför anläggningen i tillverkningsanläggningar till skillnad från skräddarsydd konstruktion på plats av konventionella kärnkraftverk. Mikroreaktorer, en underklass av SMR, med kraftgenereringskapaciteter från 1 till 10 MWe, erbjuder livskraftiga energilösningar till avlägsna områden och platser som datacenter, universitetscampus, hälsoinrättningar och militärbaser. SMR:er är i stort sett flexibla när det gäller investeringar och drift, samtidigt som de är enklare att hantera ur säkerhetssynpunkt. Nedlagda kolverksplatser kan till exempel vara lämpliga för SMR-installationer.
Majoriteten av de nuvarande reaktorerna använder anrikat uran eller plutonium som bränsle, komprimeras i reaktorhärden och omges av trycksatt vatten som kylmedel. AMR syftar till att ersätta vatten med smält salt, flytande metaller som bly och natrium, eller till och med gaser som helium som kylmedel. Alternativa kylmedel använder mindre bränsle, har förbättrade säkerhetsegenskaper och kan arbeta under lägre tryck. Vanligtvis fungerar alternativa kylmedel bra med alternativa bränslealternativ. TRISO (tri-strukturellt isotropiskt partikelbränsle) och HALEU (låganrikat uran med hög analys) är vanliga alternativa bränsleval som erbjuder effektivitet, längre driftscykler, mer kraftgenerering och säkerhetsfördelar. Produktionen av HALEU är särskilt viktig för SMR-utvecklingen. För närvarande är Ryssland och Kina de enda storskaliga tillverkarna av HALEU. År 2023 initierade det amerikanska energidepartementet HALEU Availability Program med en investering på 700 miljoner USD till den säkra inhemska försörjningskedjan för detta bränsle.
På global nivå är Kina och Ryssland ledande inom SMR-teknik. Ryska Akademik Lomonosov är världens första flytande kärnkraftverk (FNPP). Anläggningen är dockad vid den arktiska hamnstaden Pevek och genererar elektricitet med hjälp av två SMR, vardera med en kapacitet på cirka 35 MWe, vilket ger ström till cirka 200 000 människor. Kina driver världens enda landbaserade kommersiella SMR. USA försöker komma ikapp Kina och Ryssland i SMR-teknik. Andra länder inklusive Kanada, Argentina och Sydkorea är också engagerade i konstruktion och licensiering av SMR.
Ansökningar i Pakistan
I Pakistans sammanhang kan SMR:er tillhandahålla en praktisk lösning på utmaningarna med att bygga stora kärnkraftverk och ta itu med frågan om linjeförluster genom att tillhandahålla lokala lösningar. Förutom att minska de rejäla kapitalkostnaderna som är involverade i att etablera traditionella kärnkraftverk, kan SMR:er vara en pålitlig källa för elförsörjning i avlägsna områden i Pakistan.
Center for Studies on Emerging Reactor Technologies (CERT) vid Pakistan Institute of Engineering & Applied Sciences (PIEAS) är engagerad i forskning om avancerade reaktorkonstruktioner och teknologier, särskilt SMR. Under sitt besök i Pakistan i februari 2023 erkände Rafael Grossi, IAEA:s generaldirektör, att Pakistan har den tekniska och tekniska kapaciteten för nya kärnkraftverk inklusive SMR.
Pakistan och Kina, med en lång historia av samarbete inom produktion av kärnkraft, har betydande potential för samarbete inom SMR-teknik. Kina är det enda landet i världen som samarbetar med Pakistan inom kärnenergiområdet. Alla sex kärnkraftverk, som för närvarande producerar cirka 3 530 Mwe, har etablerats i Pakistan i samarbete med Kina. Partnerskap mellan Pakistan och Kina inom framväxande kärnteknik skulle kunna underlätta implementeringen av Pakistans kärnenergivision 2050, som syftar till att generera 44 000 MWe kärnkraft till 2050. Några av de 32 kärnkraftverk som planeras i Vision 2050 skulle kunna ersättas med enklare att bygga, lågkostnads-SMR på olika platser över hela landet.
Trots kärnenergins ökande betydelse är finansieringen av kärnkraftsprojekt fortfarande en utmaning för utvecklingsländer, inklusive Pakistan. Av denna anledning uppmanade Rafael Grossi under ett möte nyligen med Världsbankens tjänstemän att multilaterala utvecklingsbanker och internationella finansinstitutioner skulle bidra till kärnkraftsfinansiering i utvecklingsländer. Ändå är det osannolikt att internationella finansinstitutioner kommer att tillhandahålla finansiering för kärnkraftverk i Pakistan eftersom de ännu inte har beviljats undantaget som förlängdes av Nuclear Suppliers Group till Indien 2008.
Med tanke på västvärldens diskriminerande politik, för att genomföra sin kärnenergivision 2050, förutom att ytterligare stärka samarbetet med Kina, inklusive finansiering av nya kärnkraftverk, bör Pakistan därför offentlig-privata partnerskap, särskilt för SMR.
Iraj Abid är forskningsansvarig vid Centre for International Strategic Studies Sindh (CISSS).