Hoppa till innehåll

Kärnkraftssäkerhet i Ukraina efter 2022

Efter den fullskaliga ryska invasionen av Ukraina som startade 2022 har säkerheten i Ukrainas kärnkraftverk varit ett återkommande bekymmer. Kriget är inte det första mellan kärnkraftsstater, men i högre utsträckning än tidigare har kärnkraftverken varit skådeplats för krigföring. Hur har kärnkraftssäkerheten påverkats i Ukraina av kriget? Vilka är riskerna att se upp för? Vad kan hända?

Kärnkraftens särskilda säkerhetsaspekter

Kärnkraftverk har onekligen en potential till katastrofartade olyckor. Medan det bör påminnas om att även andra kraftslag att potential för katastrofer, till exempel vattenkraft, så har just kärnkraften tre särskilda aspekter som är unika.

  1. Det radioaktiva avfallet måste inneslutas. Kärnkraftverk använder därför flera barriärer kring det radioaktiva avfallet, själva bränslet, dess kapslingsrör, reaktortanken, och till sist reaktorinneslutningen.
  2. Den lagrade energin härden är oerhört stor, och därför kan ingen barriär räcka till om energin frigörs i en skenande kedjereaktion. Därför måste kedjereaktionens hastighet hållas under kontroll.
  3. Slutligen är det radioaktiva avfallet också en värmekälla. Eftersom radioaktiviteten inte kan stängas av, så fortsätter reaktorns bränsle att frigöra värme även efter reaktorn avställs och kedjereaktionen avstannat. Det betyder att en reaktor alltid måste kunna kylas en lång tid efter avställning, annars kommer barriärerna till sist överhettas och förstöras.

Avseende kontroll av kedjereaktionen, så finns en tragisk historik i Ukraina med den ökända reaktorn Tjernobyl 4 som var en sovjetiskbygd grafitmodererad vattenkyld reaktor (RBMK, ry. Reaktor bolsjoj mosjtjnosti kanalnyj). Dessa hade flera betydande säkerhetsbrister, framförallt med en inbyggd instabilitet i kedjereaktionen. Reaktoreffekten kunde därför skena mycket snabbt och förstöra reaktorn, även helt utan påverkan av yttre hot, vilket också hände våren 1986. Det orsakade historiens hittills värsta kärnkraftskatastrof. I Ukraina finns totalt fyra RBMK i Tjernobyl (ukr. Tjornobyl), men samtliga dessa är idag permanent nedstängda och därför i mindre utsträckning ett hot mot kärnkraftssäkerheten. 

Ukraina har idag 15 kraftverksreaktorer i drift1 belägna i Rivne, Chmelnytskyj, Södra Ukraina och i Zaporizjzjia. Samtliga dessa är av VVER-modell (ry. Vodo-vodjanoj energetitjeskij reaktor), som är en ryskkonstuerad vattenkyld och -modererad reaktor. Denna tillhör samma typ (lättvattenreaktorer) som majoriteten av västerländska reaktorer och anses ha mycket goda egenskaper avseende kontroll av kedjereaktionen. Just den typ av olycka som drabbade Tjernobyl 4 är därför inte ett troligt hot i Ukraina idag, även om säkerheten utmanas av krigshandlingar. Utöver kraftverken finns fem forskningsreaktorer i Kyiv, Charkiv och Sevastopol2 , samt lager för använt bränsle.

Karta över Ukraina med Kyiv, kärnkraftverk och Kachovkadammen utmärkta.

Den anläggning som orsakar mest oro idag, och mest är i händelsernas centrum, är Zaporizjzjias kärnkraftverk med 6 reaktorer. Det främsta hotet är att krigshandlingar förstör kylsystemen och förhindrar reparation, och på så sätt orsakar överhettning av härd och övertryck i inneslutningen.

En kärnreaktor av VVER-modell har ca 3000 MW värmeeffekt under drift. Detta är en enorm värmeutveckling, ungefär vad som krävs för att koka upp sju kubikmeter vatten varje sekund. Då reaktorn avställs går denna omedelbart ner till ungefär 10%. Sedan fortsätter radioaktiviteten långsamt att klinga av, och effekten minskar fortast i början. Efter ett dygn är det nere på ungefär en procent. Även det är tillräckligt för att kunna skada barriärerna om det inte kyls aktivt. Det här är den främsta akilleshälen för alla lättvattenreaktorer. Vi har också sett exempel på misslyckanden, till exempel i de havererade reaktorerna i Fukushima efter jordbävningen och tsunamin 2011.

Att tillgodose kärnkraftssäkerhet i konflikter

Det internationella atomenergiorganet IAEA har sedan starten av kriget fastställt sju oumbärliga pelare som ska försäkra om säker kärnkraft i händelse av väpnade konflikter.3 Dessutom har IAEA fastställt fem konkreta principer specifikt för att skydda kärnkraftverket i Zaporizjzjia.4 Kortfattat innebär principerna följande:

  1. Inga attacker mot verket
  2. Inga vapensystem eller militära trupper vid verket
  3. Skydda elkraftförsörjningen till verket
  4. Inga attacker eller sabotage mot säkerhetssystem
  5. Inga handlingar som underminerar principerna ovan

Om IAEAs pelare och principer efterföljdes så vore kärnkraften i Ukraina säker. Dessvärre sker överträdelser regelbundet. Flera väpnade angrepp har förekommit mot faciliteter på Zaporizjzjiaverket, och det finns också tecken på att vapensystem finns på kraftverket eller i dess närhet, bland annat dokumenterat av IAEAs personal på plats.5

Varför är kärnkraften måltavla?

Eftersom beskjutning sker och det uppenbarligen kompromissas med IAEA:s principer, så är säkerheten onekligen satt på spel. För att förstå i vilken grad, så behövs insyn i syftet bakom handlingarna. Finns det en aktör som faktiskt vill orsaka en radiologisk olycka, eller är det fråga om indirekta effekter av krigshandlingar? Eller är attackerna i själva verket avsedda som ett förtäckt terrorhot? Eftersom risken är orsakad av mänskliga handlingar, så behövs förståelse för syftet bakom handlingarna, för att förutse hur det kommer att gå.

Det är å ena sidan tydligt att energiinfrastruktur, kraft- och värmeverk av andra slag än kärnkraft har blivit måltavlor i Ukraina som attackeras av Ryssland. Vattenkraft har också attackerats, där det mest förödande fallet var när den ryskkontrollerade vattenkraftstationen i Kachovka sprängdes under sommaren 2023, vilket orsakade en humanitär och ekologisk katastrof nedströms i floden Dnipro. Detta skedde under en tid då en ukrainsk offensiv pågick i det drabbade området. Det har också skett ukrainska attacker mot raffinaderier långt inne i Ryssland. Uppenbarligen finns militärt värde i energiinfrastruktur.

Å andra sidan har samma sorts attacker inte skett mot kärnkraften i Ukraina. I fallet med kärnkraftverket i Zaporizjzjia, så tog Ryssland tidigt i kriget kontroll över kraftverket. De ryska styrkorna drog sig inte från att öppna eld inne på kärnkraftverkets område, vilket fångades av kameror och sändes i media över hela världen, men det var inte avsett att förstöra kraftverket. Detta är ett exempel på begränsat våld mot ett kärnkraftverk. Tydligen skedde beskjutning men målet var inte att förstöra verket eller att orsaka en katastrof.

Oavsett avsikt så ökar riskerna som följd av sådana attacker, då system av betydelse för säkerheten kan skadas, och personal på verket kan skadas eller avlida, eller bara förhindras att arbeta effektivt. Åtminstone denna form av riskökning är en trolig konsekvens av givet krigets nuvarande utveckling.

Kan det även ske attack mot kärnkraftverk där avsikten är att förstöra verket förmåga att producera elkraft? Det är inte otänkbart, men det råder ett tabu mot attacker mot kärnkraftverk. Trots att attacker mot kärnreaktorer har skett i tidigare väpnade konflikter, så har det i de fallen rört sig om reaktorer som inte ännu färdigställts och startats. Innan en reaktor tas i drift finns bara naturliga radioaktiva nuklider i bränsle och härd, vilket gör att konsekvenserna för allmänhet och miljö blivit lindriga. En eventuell attack mot ett stort kärnkraftverk i drift, som i Ukraina, skulle inte motsvara någon attack som skett tidigare i historien.

Alla attacker mot kärnkraft som kan orsaka vitt spridda radiologiska konsekvenser vore förmodligen att betrakta som ett brott enligt Genèvekonventionen, efter ett tilläggsprotokoll 1979. Det kan ändå noteras att det inte är uttryckligen förbjudet att bekämpa militära mål vid ett kärnkraftverk, om det på något sätt kan undvikas att frigöra kärnkraftens destruktiva krafter. Endast i den afrikanska kärnvapenfria zonen enligt Pelindaba-avtalet, och mellan Indien och Pakistan enligt India-Pakistan non-attack agreement, är attacker mot nukleära anläggningar rakt av förbjudet.

Allmänhet och makthavare har generellt sett stor respekt för faran från kärnkraft och därför finns ett tabu mot attacker riktade mot kärnkraft. Men samma respekt kan också skapa en potential för terrorhot mot kärnkraft. Kan kärnkraftverket i Zaporizjzjia vara ett slags gisslan, där attackerna är del av en skrämseltaktik för att påverka motståndare eller tredje part i konflikten i någon önskad riktning? Särskilt i början av kriget kom flera exempel på detta i form av sensationella påståenden i nyhetsrapporteringen, vid den tiden om att ryska soldater hade fått akut strålsjuka av att ha befunnit sig i den avstängda zonen utanför Tjernobyl, och grävt i kontaminerad mark. Dessa rapporter är fortfarande overifierade och IAEA har beräknat att stråldosen till individer i sådana scenarion inte förväntas orsaka hälsoeffekter.6 Eftersom det är tydligt att sensationella uppgifter snabbt får spridning och kan påverka beslutsfattare så kan påverkansoperationer tänkas ske mot kärnkraft för att utnyttja uppmärksamheten i kombination med planterad desinformation.

Slutligen kan man spekulera i om en avsiktlig terrorhandling mot ett kärnkraftverk kan utföras, som ett vapen för att begå folkmord eller ekocid. Det förefaller mindre troligt. Även Ryssland förlitar sig i stor grad på kärnkraft för sin elförsörjning och skulle inte gynnas av att deras egna kärnkraftverk blir framtida måltavlor, och borde vilja behålla det tabu som finns mot attacker mot kärnkraft. Skulle ett större utsläpp av radioaktivitet ske så kan det också drabba ryskkontrollerat område, eller till och med Ryssland. Det har skett anklagelser att ryska styrkor minerat ett förvar för använt bränsle i Zaporizjzjia, men de uppgifterna är inte verifierade [5] och kan vara felaktiga, eller till och med avsiktlig desinformation.

Så trots att inget är otänkbart, så är det troligaste syftet bakom handlingarna antingen attacker mot mål som har militär betydelse, eller handlingar som har till syfte att väcka uppmärksamhet och strålningsskräck, utan att faktiskt få den grad av konsekvenser som motsvarar våra värsta farhågor. I dessa fall görs ett kalkylerat risktagande, där risker tas men vägs mot de fördelar som man anser sig vinna.

Vad kan hända vid kärnkraftverket i Zaporizjzjia?

De barriärer som innesluter det radioaktiva avfall som bildas i en kärnreaktor är mekaniskt mycket robusta och kommer utgöra ett gott skydd även mot yttre hot. Det är inte troligt att alla dessa barriärer kommer penetreras av direkt beskjutning, åtminstone vid oavsiktlig eld mot kärnkraftverket. Naturligtvis finns vapensystem som är speciellt avsedda att penetrera bunkrar, men att använda sådana mot ett kärnkraftverk skulle inte vara en handling av en krigspart som tar kalkylerade risker, utan i så fall ett flagrant brott mot Genevekonventionen.

Den största farhågan är därför kylsystemen. Om kylning av en reaktorhärd upphör, så kommer barriärerna en efter en att fallera. Bränslet självt kommer efter en tid att överhettas och smälta. Kapslingsrören förbrukas av en accelererad oxidering i ånga vid höga temperaturer, och förångningen av stora mängder vatten resulterar också i ett övertryck i reaktortanken, som kräver avlastning genom avblåsning till en reaktorinneslutning. Denna inneslutning kommer, om den inte kyls aktivt, till sist också behöva tryckavlastning. I detta läge kommer radioaktivt kontaminerad ånga nå ut till atmosfären, och framförallt lättflyktiga radioaktiva element som jod och cesium når i så fall ut i miljön. Säkerhetsarbetet handlar om att undvika att detta överhuvudtaget händer, men också om att lindra konsekvenserna om det ändå sker.

Det som behövs för att kyla en reaktor är, något förenklat, tillgång till en värmesänka, fungerande kylkretsar som förbinder reaktorns inneslutning med värmesänkan, och dessa kylkretsar behöver vattenpumpar och -injektorer som fungerar och är försörjda med elkraft. För att förhindra att kylningen fallerar så har alla kärnkraftverk redundanta kylsystem, dvs fler kretsar, pumpar och källor till elförsörjning än nödvändig för att lösa uppgiften. Systemen är också diversifierade, vilket betyder att de fungerar enligt olika principer för att minska risken att de fallerar av samma orsak.

Det finns redan flera exempel på att redundans och diversifiering har behövts i Zaporizjzjia:7

  • Elkraftförsörjningen sker genom två kraftledningar som förbinder kraftverket till omgivande elnät, dessa har fallerat på grund av stridsrelaterade strömavbrott eller skador på kraftledningar, vilket har lett till att reservkraftförsörjning i form av dieseldrivna elgeneratorer på kraftverket tidvis har behövt aktiveras.
  • Den ultimata värmesänkan i Zaporizjzjia var Kachovkadammen som förstördes 2023. En stor kylvattenbassäng som finns i anslutning till kraftverket har bibehållit sin funktion, och grundvattenbrunnar har grävts för att ytterligare förstärka kapaciteten. Även andra alternativ är förberedda.

Även om de skador som skett vid Zaporizjzjia än så länge har hanterats väl av de redundanta och diversifierade systemen, så kan man inte bortse från att varje redundant system som faller bort minskar marginalen för ytterligare skador. Man kan också förutsätta att kriget försvårar för personalen att planera sitt arbete, att fatta oberoende beslut och att genomföra viktiga reparationer. Därför sätts säkerheten i Zaporizjzjia på prov alldeles oavsett om det finns en illvillig avsikt att skada kraftverket eller ej.

Satellitbild av Zaporizjzjia kärnkraftverk med 6 reaktorer. Längst till vänster ses en del av kylvattenreservoaren. Bild från Google maps.

Vad kan göras för att förhindra eller lindra konsekvenserna av en olycka?

Den viktigaste åtgärden som gjorts i Zaporizjzjia är att reaktorerna är avställda. Detta har framförallt betydelsen att de radioaktiva atomkärnor som är källan till värmet har i stor utsträckning redan klingat av. Det gör att man får längre tid att agera i den händelse att kylsystemen slås ut. De flesta av de sex reaktorerna är i så kallad kallt avställt läge. Att reaktorerna också är kalla, dvs temperaturen i härd och kylvatten i reaktortanken är låg, ger ytterligare tid att agera.

Det är ovisst exakt hur mycket tid man har kunnat köpa sig genom avställning, men en grov bedömning är tiotals till hundratals ggr längre tid än i olyckan i Fukushima 2011, dock med reservation för att det finns andra olikheter mellan reaktorerna som kan ha betydelse än tiden de varit avställda.  I Fukushima gjordes reaktoravställning med snabbstopp omedelbart vid jordbävningen och sedan fallerade kylningen endast 50 minuter efter reaktorerna stoppades av att tsunamin slog in på kraftverket. Härdsmältor och utsläpp var då ett faktum inom dagar. I Zaporizjzjiareaktorerna är kylbehovet mindre, och lättare att klara med begränsad kapacitet. Det tar längre tid att värma upp härden till skadliga temperaturer, och kortlivade radioaktiva kommer inte bidra till stråldos till allmänheten om en olycka ändå skulle hända. Exempelvis har radioaktivt jod-131 som kan ge dos framförallt till sköldkörteln en halveringstid på 8 dygn, och försvinner därför snabbt från inventariet i en avställd reaktor.

Utöver åtgärder som kan göras nu under brinnande krig, så genomförde Ukraina redan innan den fullskaliga invasionen stresstester [7], föranledda av Fukushimaolyckan, där flera åtgärder identifierades och genomfördes för att minska risken för haveri, eller lindra konsekvenserna . Däribland infördes förbättringar avseende långsiktig kylbarhet i bortfall av extern elkraftförsörjning och även filter som kan fånga merparten av de radioaktiva element som kan läcka ut vid tryckavlastning av reaktorinneslutningen. Dessa åtgärder är värdefulla bidrag till ökad säkerhet nu. Med anledning av dessa förbättrade förutsättningar finns det goda skäl att förvänta sig att även om en olycka kan ske i Zaporizjzjia, så bör konsekvenserna vara betydligt lindrigare än i Fukushima-olyckan.

Till sist bör man inte glömma att konsekvenserna av kriget i Ukraina redan är oerhört brutala. Ett stort antal människor har dött, människor har drivits på flykt med ovisshet om de någonsin kan flytta tillbaka. En generation har fått sin framtid förstörd av kriget, och minor kommer finnas kvar i decennier och fortsätta skörda offer. Enligt uppgifter från 2023 är 170 000 kvadratkilometer minerade i Ukraina,8 detta är 40 gånger mer än förbjudna zonen i Tjernobyl, och mineringen av landet fortsätter alltjämt som kriget pågår. Stridshandlingarna har också haft stora miljökonsekvenser på grund av bränder och läckage av kemikalier från skadade industrier. Krigets följder i Ukraina är därmed redan med råge värre än olyckan i Fukushima. Rädslan för attacker mot just kärnkraft kan ibland få proportioner i det allmänna medvetandet som inte motsvaras av den egentliga faran för liv, hälsa och miljö. Denna rädsla är sund om det kan göra att kärnkraftens säkerhet respekteras av krigande parterna, men den katastrofpotential som kärnkraften i Ukraina innebär är förmodligen inte värre än den samlade bilden av vad som redan sker. Det behövs också en medvetenhet om att nyheter som bidrar till allmän rädsla och förvirring kan vara redskap i påverkanskampanjer.

Peter Andersson är universitetslektor i tillämpad kärnfysik vid Uppsala universitet.

  1. “PRIS – Country Details.” Accessed: Apr. 27, 2024. [Online]. Available: https://pris.iaea.org/PRIS/CountryStatistics/CountryDetails.aspx?current=UA ↩︎
  2. “RRDB.” Accessed: Apr. 27, 2024. [Online]. Available: https://nucleus.iaea.org/rrdb/#/home ↩︎
  3. “Nuclear Safety, Security and Safeguards in Ukraine.” Accessed: Apr. 28, 2024. [Online]. Available: https://www.iaea.org/topics/response/nuclear-safety-security-and-safeguards-in-ukraine ↩︎
  4. “Update 223 – IAEA Director General Statement on Situation in Ukraine.” Accessed: Apr. 27, 2024. [Online]. Available: https://www.iaea.org/newscenter/pressreleases/update-223-iaea-director-general-statement-on-situation-in-ukraine ↩︎
  5. “Update 167 – IAEA Director General Statement on Situation in Ukraine.” Accessed: May 06, 2024. [Online]. Available: https://www.iaea.org/newscenter/pressreleases/update-167-iaea-director-general-statement-on-situation-in-ukraine ↩︎
  6. “Ukraine: Russia-Ukraine War and Nuclear Energy – World Nuclear Association.” Accessed: May 01, 2024. [Online]. Available: https://world-nuclear.org/information-library/country-profiles/countries-t-z/ukraine-russia-war-and-nuclear-energy ↩︎
  7. “stress_test_nacp_ukraine_2020.pdf.” Accessed: May 07, 2024. [Online]. Available: https://www.ensreg.eu/sites/default/files/attachments/stress_test_nacp_ukraine_2020.pdf ↩︎
  8. “Ukraine is now the most mined country. It will take decades to make safe.,” Washington Post. Accessed: May 06, 2024. [Online]. Available: https://www.washingtonpost.com/world/2023/07/22/ukraine-is-now-most-mined-country-it-will-take-decades-make-safe/ ↩︎