Under söndag kväll (11 augusti 2024) kom det rapporter om en brand vid det av Ryssland ockuperade kärnkraftverket Zaporizjzja utanför staden Enerhodar i östra Ukraina. Det tycks vara vid ett av kyltornen vid kärnkraftverkets kylvattendamm som det uppstått en brand. Enligt ukrainska källor har de ryska trupperna satt eld på bildäck i botten av kyltornet, vilket leder till dramatiska bilder med svart rök som bolmar upp ur kyltornet. Här ges en kort beskrivning av hur kärnkraftverket i Zaporizjzja kyls, resonemang om möjliga orsaker till branden och om vad branden kan få för konsekvenser.
Vad är ett kyltorn?
Ett kyltorn används vid många kärnkraftverk och kolkraftverk för att kyla det vatten som driver ångturbinerna för elproduktion. Det uppvärmda vattnet sprutas ut en bit upp i tornet, som kan vara över 100 meter högt, och faller ned till bassänger i botten på tornet. Tornet är öppet i den nedre delen och luft strömmar in och drivs uppåt, beroende på design drivs luften med hjälp av fläktar eller med naturligt flöde. Den uppströmmande luften kyler av det nedfallande vattnet, några procent av den totala vattenmängden avgår dock som vattenånga. Därför syns vit rök från kyltornen, se figure 1. Det vatten som kyls i kyltornen har aldrig varit i kontakt med reaktorn i kärnkraftverket och är därför inte radioaktivt, det för med värmet från reaktorns primärkrets via värmeväxlare. De svenska kärnkraftverken har inte kyltorn då de tar kylvatten direkt från havet, men vid kraftverk som ligger vid sjöar och floder är det vanligt förekommande då det minskar den mängd vatten som behövs för kylningen.
Kylningen av reaktorerna vid Zaporizjzjas kärnkraftverk
Kärnkraftverket i Zaporizjzja har sex reaktorer. Samtliga är i avställt läge sedan augusti 2022, vilket innebär att ingen kärnklyvning och elproduktion sker i reaktorerna. Kärnbränslet i reaktorerna fortsätter att producera värmeenergi, så kallad resteffekt. Sönderfallen av radioaktiva ämnen som bildats av kärnklyvningarna medför att joniserande strålning utsänds och absorberas i det omgivande vattnet. Vattnet värms då upp och behöver kylas för att undvika att det kokar bort och att bränslet tar skada av överhettning. Effektutvecklingen för en avställd reaktor är dock mycket lägre än för en reaktor i drift, därmed är behovet av kylning kraftigt reducerat.
De ryska ockupanterna har dock haft en av reaktorerna i så kallat varmt avställt läge för att kunna förse olika delar av kärnkraftverket med värme. Varmt avställt läge innebär att man drar ut styrstavar ur härden lite grann för att tillåta kärnklyvningar att ske och avge värme. Även detta sker med en resteffekt som är väldigt låg i jämförelse med en reaktor som är i drift, men kylbehovet ökar något jämfört med de reaktorer som är i kallt avställt läge. Sedan augusti 2022 har de ryska ockupanterna varierat vilken av de sex reaktorerna som tagits till varmt avställt läge, men sedan juni 2024 är samtliga reaktorer i kallt avställt läge. Det totala kylbehovet är därför mindre än en tusendel jämfört med när reaktorerna är i full drift. I kallt avställt läge sker också alla processer långsammare, om kylningen skulle avbrytas av något skäl så finns det mer tid att vidta åtgärder jämfört med vid en reaktor som nyligen varit i drift. För mer information om resteffekt, se Analysgruppens Faktablad 49 ”Hur stänger man av en reaktor?”
För att kyla reaktorerna tas vatten in via en kanal från floden Dnipro, se figur 2 nedan. Kylvattnet, som även används av ett fossilkraftverk på området, leds in i en stor kylvattendamm, och därifrån tas vatten till kylning av reaktorerna. Det vatten som värmts upp vid kylningen av reaktorerna förs sedan tillbaka till kylvattendammen där temperaturen sjunker och vattnet åter kan användas till kylning av reaktorerna. Bredvid kylvattendammen finns två stora kyltorn, vars uppgift är att vid behov bidra till att kyla vattnet i kylvattendammen. Kyltornen används främst under sommarhalvåret medan den kalla omgivningen räcker för att kyla vattnet på vinterhalvåret. Eftersom reaktorerna inte är i drift minskar kylbehovet ytterligare och kyltornen har troligtvis inte använts sedan 2022. Kyltornen är alltså inte en del av själva kärnreaktorerna utan används för att kyla vattnet utanför reaktorerna. Avståndet mellan reaktorbyggnaderna och kyltornen är över 1 km, se figur 2.
Den dramatiska sprängningen av Kakhovskadammen i juni 2023 orsakade en sänkning av vattennivån i floden Dnipro, vilket kan ha konsekvenser för möjligheten att kyla de sex kärnreaktorerna. Kylvattendammen har dock en stor volym vatten och har därför varit tillräcklig för att säkra kylningen. Mer allvarligt har varit de återkommande strömavbrotten som hotat möjligheten att föra in vatten från kylvattendammen till reaktorerna.
Konsekvenser av branden vid kyltornet
Det finns ännu ingen bekräftelse på vad som orsakat branden. Ryssland hävdar att det är en ukrainsk drönarattack som orsakat branden. Flera ukrainska källor hävdar att de ryska ockupanterna har satt eld på en stor mängd bildäck i botten av kyltornet. Att döma av det frisläppta bildmaterialet är den ukrainska förklaringen mer rimlig då det är ymnigt med svart rök som sprids ut ur kyltornet. Ett kyltorn är tillverkat av betong och innehåller inga lättantändliga ämnen, och botten av tornet är fullt av vattenbassänger. Det är därmed svårt att se att den ymniga rökbildningen orsakats av skador på själva tornet från någon slags attack. Med tanke på den senaste tidens ukrainska attacker in på ryskt territorium i Kurskregionen skulle en möjlig orsak till branden kunna vara att Ryssland vill avleda den mediala uppmärksamheten från den ukrainska invasionen.
Kyltornen är belägna på det näs som skiljer kylvattendammen från floden Dnipro. Det lagras inget använt kärnbränsle eller radioaktivt avfall i närheten och det är inte troligt att branden sprider sig mot reaktorbyggnaderna. Men det vårdslösa agerande som orsakat branden är oroväckande då det är aktiviteter som inte bör ske vid ett kärnkraftverk. Bränder på andra ställen i anläggningen kan ha mer allvarliga konsekvenser. Den ryska ockupationen av kärnkraftverket, behandlingen av personalen, och strider i närområdet är ett ständigt hot mot att kunna upprätthålla kärnsäkerheten vid anläggningen, något som åtskilliga gånger påpekats av det internationella atomenergiorganet IAEA:s generaldirektör Rafael Mariano Grossi.