Bilden visar ett Patentlandskap över godkända patent som var i kraft 2016–2020.
Bilden visar ett Patentlandskap över godkända patent som var i kraft 2016–2020. Varje prick avser ett godkänt patent. Patenten har placerats ut i landskapet efter teknikinnehåll.

Kärnkraft

Världen fick sitt första kommersiella kärnkraftverk när Calder Hall byggdes i England i mitten av 1950-talet. Ett par år tidigare hade Sovjet startat en reaktor i Obninsk (1). Sverige följde snart efter med test- och försöksanläggningar Ågestaverken 1963 och Marviken 1968 (2) .

Klicka här för att se bilden ovan i större format (öppnas i nytt fönster)

Kärnkraft – en kontroversiell energikälla

Under 1950/60-talen sågs kärnkraft som en viktig framtida energikälla vars radioaktiva farlighet kunde kontrolleras. 1957 skapades FN-organet International Atomic Energy Agency, IAEA, med uppgift att verka för en säker och icke militär användning av kärnkraft bland IAEA:s medlemsländer. Genom strikta regelverk och kontroller skulle kärnkraftverk kunna byggas utan att riskera radioaktiva utsläpp och härdsmältor.(3) Riktigt så har det inte blivit, världen har fått uppleva utsläpp i Harrisburg och härdsmältor i Tjernobyl och Fukushima. Trots olyckorna ser vi genom inkomna ansökningar och beviljade patent att det fortfarande satsas på kärnkraft runt om i världen. Genom detta landskap kan vi se hur ett stigande energibehov och ett ökande krav på grön omställning både påverkat politiken och samverkat till att hålla intresset uppe för denna kontroversiella energikälla.

Sverige och kärnkraften

På 1970-talet satte den svenska kärnkraftsdebatten i gång på allvar när de första kommersiella anläggningarna i Oskarshamn, Ringhals, Barsebäck och Forsmark började byggas eller driftsättas. Oljekrisen 1973, olyckan vid kärnreaktorn i Harrisburg 1979 och ett växande motstånd mot fortsatt exploatering av våra älvar tillsammans med en begynnande miljörörelse, bidrog till att intensifiera debatten om Sveriges framtida energikällor. Diskussionerna ledde bl. a. till en folkomröstning om kärnkraft 1980 där det vinnande förslaget gick ut på att planerade kärnkraftverk skulle få startas och drivas i 25 år för att sedan successiv avvecklas fram till 2010. Man hoppades att när det sist laddade verket, Forsmark 3, var redo för stängning skulle energikällorna vind-, våg- och solkraft vara redo att ta över elproduktionen.  Så har det inte blivit. 2019 stod kärnkraften fortfarande för 39% av Sveriges el, vattenkraften producerade 39% och vindkraften 12%. (4) Idag har Sverige 6 aktiva och 6 nedlagda kärnreaktorer och den politiska diskussionen om kärnkraften lever vidare. Efter Tjernobylolyckan 1986 gjorde riksdagen vissa förändringar i lagen om kärnteknisk verksamhet genom paragraf 6. I den stod att ”Ingen får utarbeta konstruktionsritningar, beräkna kostnader, beställa utrustning eller vidta andra sådana förberedande åtgärder i syfte att inom landet uppföra en kärnkraftsreaktor." (5) Paragrafen kom att kallas för tankeförbudslagen i debatten eftersom den ansågs hindra forskning genom minskade anslag och för att påverka studenter att satsa på utbildningar med bättre framtidsutsikter. Paragrafen avskaffades 2006. Då hade Sverige tappat sin tidigare topposition inom kärnteknikområdet. (6)

Idag har intresset för kärnkraft ökat bland politiker och hos den breda allmänheten i och med att fler insett behovet av koldioxidfri energi för att klara framtida klimatmål. Den gamla motsättningen mellan kärnkraft och förnyelsebar energi har börjat luckrats upp. (7)

 

Fig 2 vilka har sökt patent i Sverige_848 bred.jpg

Klicka här för att se en större bild (öppnas i nytt fönster)

Figuren ovan visar vilka företag som sökt patent på kärnkraftsteknik i Sverige. anmärkningsvärt är att det är många internationella företag. Något som inte framgår av figuren är att flera företag bytt namn genom åren eller blivit uppköpta. T ex bytte ASEA Atom namn till ABB atom 1988, 2000 köptes det upp av British Nuclear Fuel Ltd (BNFL), för att något år senare byta namn till Westinghouse Electric Sweden AB samtidigt som Westinghouse sedan 2006 ägs av Toshibagruppen.

EU och kärnkraften

Inom EU finns en motsvarande debatt. Frankrike har ställt sig i spetsen för en rad kärnkraftspositiva länder från främst östra Europa med målet att få kärnkraften erkänd som grön energi, medan Tyskland tillsammans med Österrike, Danmark, Luxemburg har stått för den skeptiska hållningen. Tyskland, som velat avskaffa kärnkraften allt sedan olyckan i Fukushima 2011, har idag 3 kärnkraftverk som alla ska tas ur drift i slutet av 2022. (8) Landet har räknat med att ersätta kärnkraften med vindkraft och (rysk) naturgas.

Kärnkraft är en driftstabil basenergi som levererar el oberoende av väder och vind eller sanktioner och krig i omgivande länder. Idag står kärnkraften för 25% av EU:s totala energiproduktion och 10% av världens. De största producenterna av kärnkraftsel inom EU är Frankrike med 52%, Tyskland med 9%, Spanien med 9% och Sverige med 7%.  (9)

Fig 3 antal patentansökningar per land och år_848 bred.jpg

Klicka här för att se en större bild (öppnas i nytt fönster)

Figuren ovan visar antalet patentansökningar i olika länder över tiden. Högre upp innebär fler patentansökningar i landet. Rödare färg innebär fler patentansökningar. Japan hade sin storhetstid i slutet av 70-talet och början av 80 talet. USA har en ganska jämn fördelning. Kina ökar mycket de senaste åren, vilket är vanlig bild i landskapsanalyser. Sverige hade sin storhetstid i slutet av 60-talet och början av 70 talet, men i övrigt ganska jämnt fördelat över åren. Summerar man alla ansökningar per år skulle man se en puckel i slutet av 70-talet och början av 80-talet och en från 2012 och framåt.

Framtida energibehov i världen

Amerikanska federala EIA (Energy Information Administration) räknar med att världens behov av el kommer att stiga till 45 biljoner kWh år 2050, vilket är att jämföra med 2018 års förbrukning på ca 25 biljoner kWh. (10) Sveriges elbehov under samma period antas öka från 140 TWh till minst 234 TWh. Ett ökat behov av (fossilfri) el i en alltmer med globaliserad marknad driver också upp elpriserna. I Europa har prisökningen blivit kännbar under 2022, inte minst i Sverige där vi hitintills varit vana vid relativt låga elpriser. Under senaste året, mars till mars, har elpriserna stigit med hela 34 % enligt konsumentprisindex, KPI. (11)

Kärnkraftsforskning och nya reaktortyper

Small Modular Reactor - SMR

Stiftelsen för Strategisk Forskning (SSF) har i sitt arbete för Agenda 2030 anslagit 200 miljoner för olika projekt. En fjärdedel av summan är öronmärkt för ”Framtidens kärnkraft” och ett nationellt center för kärnkraftsforskning. Målet för centret är att utveckla småskaliga kärnkraftverk, SMR (Small Modular Reactor), där standardiserade reaktorer serietillverkas för att hålla produktionskostnaderna nere. (12) Vissa SMR laddas redan i fabriken och bränslet ska då räcka under reaktorns hela produktionstid, medan andra SMR kan laddas flera gånger. Reaktorerna kan placeras i direkt anslutning till fabriker eller städer för att förse dessa med el och värme. Förbrukade bränsleenheten förs sedan i sin helhet till slutförvaret. SMR ska också kunna stänga ned automatiskt och starta kylningen av reaktorn vid en incident. Säkerheten är frikopplad från yttre elförsörjning. (13) För att Sverige ska kunna satsa på SMR måste Miljöbalken ändras så att den tillåter fler än 10 reaktorer med annan placering än Forsmark, Oskarshamn eller Ringhals. (14) Utvecklingen av SMR pågår runt om i världen, bland annat i Argentina, Storbritannien, Kanada, USA, Kina och Ryssland. (15) Den första SMR-reaktorn, Akademik Lomonosov, togs i drift i Ryssland 2019. Ytterligare 72 reaktorer väntar runt om i världen på driftsstart. (16) Brittiska NuScale från Rolls Royce räknar med att bygga vattenkylda SMR som producerar allt mellan 77 och 470 MW. Kostnaden för de största reaktorerna beräknas bli 1,8 miljarder pund och få en byggtid på 4 år. De reaktorer som byggdes mellan 2016–2019 hade en genomsnittlig byggtid på 17 år. (17)

Fig4 vad söks det patent på i världen_848 bred.jpg

Klicka här för att se en större bild (öppnas i nytt fönster)

Figuren ovan visar vilka teknikområden det söks patent på inom kärnkraft. Figuren ovan gäller alla ansökningar från 1950 och fram till idag. En uppdelning ansökningar före 2000, mellan 2000 och 2010 och ansökningar efter 2010 visar att fördelningen mellan teknikområdena är ganska konstant.  

Generation IV.

Generation IV är en gemensam benämning på 6 olika typer av reaktordesign som anses särskilt lovande. 3 typer är s.k. termiska reaktorer och 3 hör till kategorin snabba reaktorer. USA, Kanada, Ryssland, Kina, Japan, Indien och Frankrike satsar stort på att vidareutveckla dagens kärnkraftsteknik.

Bridreaktorer, som tillhör kategorin snabba reaktorer, kyls inte med vatten utan med metaller eller gas, vilket gör att de kan byggas där de bäst behövs istället för vid ett hav, en sjö och en flod. För att en reaktortyp ska få kallas generation IV ska de också fungera som integrerade bränslefabriker och upparbetningsanläggningar. Målet är att de ska efterlämna minimalt med långlivat avfall efter sig. Uranet i anläggningarna ska utnyttjas upp till 100 gånger mer effektivt jämfört med dagens reaktorer. Dagens kärnkraftverk förbrukar mellan 0,5–1% av energiinnehållet i uranet och ett bättre nyttjande skulle också kraftigt minska avfallets lagringstid från hisnande 100 000 år till runt mer modesta 300–500 år. Nuvarande kärnavfall skulle därför i teorin räcka som bränsle för att driva dagens ca 440 reaktorer i flera tusen år. Bränslecykeln ska också vara så utformad att den blir ointressant för vapentillverkare. Uran och plutonium ska blandas ut med andra ämnen så att kvalitén på det klyvbara materialet blir för lågt för att kunna användas till kärnvapenframställning. Än så länge finns ingen generation IV anläggning i kommersiell drift, tekniken befinner sig fortfarande på forsknings- och utvecklingsstadiet. Först 2030 beräknas de första reaktorerna vara i kommersiell drift. (18)

/PRV Konsulttjänster, maj 2022