SLEEP och SLURK, Adam och Eva

Huset på Drottning Kristinas väg 51 i Stockholm ser mycket alldagligt ut. Det ligger på det område Kungliga Tekniska Högskolan, KTH, disponerar. Några hundra meter ner mot Valhallavägen ligger Östra Station med bussterminal och tunnelbanestation. Det tar bara tio minuter att promenera till Stureplan i Stockholms centrum. Inget tyder på att det är platsen för Sveriges första kärnreaktor, skriver Sten Niklasson.

Om man öppnar dörren på norra sidan av huset, hittar man en hiss som försvinner ner i ett djupt schakt. På schaktets botten öppnar sig ett stort bergrum. Där togs i slutet av 1940-talet 13 000 kubikmeter sten ut i största hemlighet.

Det var i detta bergrum som Sveriges första kärnreaktor började byggas. Reaktorprojektet fick för enkelhetens skull namnet R 1, men andra namnförslag förekom. Ett var ”SLEEP” (Swedish Low Energy Experimental Pile). Ett annat med mera färg var ”SLURK” (Svensk Lågenergi Uranreaktor Kanske).

Ouvertyren till detta tekniska och politiska äventyr hade med ett fasansfullt crescendo intonerats på andra sidan jordklotet några år tidigare. Inom politiska och militära kretsar hemma i Sverige utlöste bombexplosionerna i Hiroshima och Nagasaki en febril aktivitet. Ingenjörerna på Försvarets Forskningsanstalt fick uppdraget att utröna vad som behövdes för att starta och hålla igång en kärnreaktion. Ett av syftena var att ge Sverige tillgång till den nya bombtekniken. Men informationen om den nya bomben och de fysikaliska och kemiska principer den byggde på var minst sagt rudimentär hos de svenska teknikerna.

Grundläggande teoretiska kunskaper i kärnfysik fick man bland annat från Lise Meitner, en forskare från Österrike. Efter det att Tyskland genom ”Anschluss” annekterat Österrike 1938, hade Meitner på grund av sin judiska börd tvingats fly. Hon tog sig till Stockholm, där hon lyckades få en så gott som oavlönad tjänst vid Manne Siegbahn-institutet. Från sin tillflyktsort Stockholm beskrev hon som den första forskaren någonsin hur en kärnreaktion skulle kunna åstadkommas genom att en tillräcklig mängd klyvbart material – en kritisk massa – sätter igång en process, i vilken atomkärnor av uran börjar klyvas. Klyvningen utlöser energi genom att skicka iväg neutroner från de kluvna atomkärnorna, vilka i sin tur splittrar andra atomer i en kedjereaktion. I sin artikel förutsåg hon också möjligheten av en kedjereaktion med oerhörd explosiv kraft.

Meitners artikel, och det förhållandet att forskningen på detta jungfruliga område dominerades av Nazityskland, ledde till intensiv aktivitet i USA, där all tillgänglig specialistkompetens samlades i Manhattanprojektet som inleddes 1942. Det var detta projekt som till slut resulterade i de atombomber som fälldes över Hiroshima och Nagasaki i andra världskrigets slutskede. Också Lise Meitner inbjöds att delta i projektet, men avböjde, eftersom hon inte ville ha något att göra med bombtillverkning. 1947 blev hon svensk medborgare och deltog som sådan i förberedelserna för reaktorn R1 vid KTH.

De svenska forskare och ingenjörer som arbetade med R1 hade få praktiska förebilder. Informationen om reaktorexperiment i andra länder var ytterst sparsam. Historikerna har länge tvistat om vilken som var världens första kärnreaktor. Om man med en sådan menar en reaktor som producerar nämnbara mängder elkraft, är Enrico Fermis experimentreaktor CP-1 diskvalificerad. Den byggdes 1942 under ståplatsläktaren i fotbollsarenan Stagg Field vid universitetet i Chicago. I denna ”atomstapel” startades visserligen den första kontrollerade kedjereaktionen i världen, men effekten var bara någon watt.

En annan kandidat skulle kunna vara den anläggning i Oak Ridge, Tennessee, som gick under namnet X-10. Den utgjorde en del av de amerikanska ansträngningarna att konstruera en atombomb och hade en effekt på 1 MW. 1948 lyckades några lekfulla tekniker koka upp vatten i ett aluminiumrör, som de placerat inne i reaktorhärden. Ångan leddes till en leksaksångmaskin, som drev en cykeldynamo, som i sin tur fick en ficklampa att lysa. Men inte heller detta experiment kan anses tillräckligt kvalificerande.

Den första ”riktiga” elproducerande reaktorn var EBR 1 i Idaho, som första driftdagen år 1951 klarade av att ge tillräcklig spänning åt fyra 200 wattslampor och redan nästa dag kunde försörja hela byggnaden.

Om definitionen begränsas till att gälla leverans av el till nätet, blir vinnaren reaktorn i Obninsk åttio km sydväst om Moskva, som hade en effekt på 30 MW, varav 5 MW levererades till elnätet. Denna reaktor var av samma typ som den senare ökända Tjernobylanläggningen.

Det första helt kommersiella kärnkraftverket var Shippingport vid Ohiofloden fyrtio km från Pittsburg i USA. Det togs i bruk 1957 och konstruktionen byggde på den som användes för reaktorn i världens första atomdrivna fartyg, ubåten ”Nautilus”.

Bristen på kunskaper hos de svenska forskarna nere i berget under huset på Drottning Kristinas väg 51 uppvägdes av entusiasm. Det behövdes, för deras arbetsuppgifter var långtifrån väldefinierade. R 1 började ritas utan att man hade praktiska lösningar på ens de mest grundläggande fysikaliska och kemiska problemen. Ingen kärnkraftinspektion fanns för tillsyn av arbetet. Inte heller fanns något strålskyddsinstitut. Det var professorn Rolf Sievert på Karolinska Sjukhuset som med enkla metoder mätte strålnivåerna hos forskargruppens medlemmar.

Den första utmaningen var att bestämma vilken typ av reaktor som skulle byggas. Eftersom uran med annan sammansättning än det naturliga – så kallat anrikat uran, som innehåller en hög andel av den för kraftproduktion mest effektiva isotopen U235 – inte fanns att tillgå (det reserverades vid denna tid för egna behov i USA och Sovjetunionen), blev ”den svenska linjen” följaktligen att använda naturligt uran som bränsle. Detta uran finns bland annat i vissa svenska alunskiffrar vid Ranstad en dryg mil sydväst om Skövde och Kvarntorp i närheten av Kumla. Prospekteringen efter uran i dessa områden inleddes omgående med hjälp av ett enmotorigt Storchflygplan från andra världskrigets dagar.

Det fanns ytterligare ett skäl till den svenska linjen. En reaktor med naturligt uran som bränsle är en utmärkt producent av plutonium, det vill säga den omvandlar effektivt U238 till Pu239. Plutonium behövs för tillverkning av kärnvapen, vilket vid denna tid fortfarande var ett alternativ i svensk försvarspolitik.

Visserligen var hemlighetsmakeriet stort kring allt som hade med atomenergi att göra, men Sverige lyckades etablera givande kontakter med flera länder som förfogade över resurser på området. Eftersom takten i utlakningen av Billingens uranskiffrar inte skulle hinna ge tillräckligt med bränsle åt R1, förvärvades från Frankrike tre ton naturligt uran i metallisk form. Uranet var inkapslat i aluminiumstavar. Under stor sekretess inhandlades dessutom från Norge fem ton tungt vatten, som behövdes för att bromsa neutroner (moderator).

På sommaren 1954 stod reaktorn R 1 färdig. I reaktortanken av aluminium hängde 126 bränslestavar. Tanken omgavs av 90 cm grafit och 1,8 meter tjocka väggar av betong. Reaktionsprocessen inne i tanken kunde regleras med hjälp av plattor av kadmium. En mängd rör och kanaler för experimentändamål löpte in i reaktorn. Taket i bergrummet var vackert blåmålat, och väggarna pryddes av stora draperier, levererade av NK och tillverkade efter mönstret ”Atomics”, som ritats av nobelpristagaren The Svedberg.

Den 13 juli började det tunga vattnet pumpas in i tanken. Kedjereaktionen började kl 18:59. Sverige hade därmed tagit sitt första steg in i atomåldern.

Vanligt folk visste inget om vad som pågick. Det enda yttre tecknet på reaktorn var skorstenen vid huset på Drottning Kristinas väg 51. Ur den blåstes den kylluft ut som höll temperaturen på grafitskölden i schack. Dessutom hade strålningssensorer placerats ut på Röda Korsets sjukhus mittemot, liksom på bostadshusen vid Östra Station. Man kan med dagens erfarenheter som bakgrund häpna över den aningslöshet som gjorde det möjligt att placera och driva en atomreaktor mitt i rikets huvudstad, särskilt med tanke på att kunskaperna om reaktorns funktion och stabilitet hos de ansvariga konstruktörerna var begränsade. Men pressen på att uppnå snabba resultat var stor. Sverige fick inte hamna på efterkälken i utvecklingen av den nya energikällan/vapentekniken. Dessutom präglades samhällsdebatten efter kriget av en stark vilja att med den nya teknikens hjälp förbättra livsvillkoren för folkflertalet. Få människor var medvetna om riskerna.

Förutom forskning av militär natur inför en eventuell tillverkning av svenska atomvapen, användes R1 för tillverkning av isotoper för sjukhus och forskningslaboratorier. Preparaten bestrålades i kanalerna som löpte in i reaktorn och plockades ut genom ett sinnrikt rörpostsystem. En brits för behandling av patienter med termiska neutroner placerades rakt under reaktorn.

Vid den första internationella konferensen om fredlig användning av kärnenergi gjordes på amerikanskt initiativ en stor mängd, tidigare hemliga dokument om kärnreaktorer tillgängliga. Svenska företag ansåg att tillgången på dessa högintressanta fakta möjliggjorde en stor satsning på kommersiell kärnkraft. Vattenfall, ASEA och AB Atomenergi gjorde upp planer på en forskningsreaktor, R2 i Studsvik, samt två kraftproducerande reaktorer, R3 Adam och R4 Eva. Det visade sig emellertid snart att det var både ekonomiskt och tekniskt svårare än man trott att bygga högeffektreaktorer, och projekten präglades av svår beslutsvånda.

R4 Eva var ett plutoniumproducerande kärnkraftverk med naturligt svenskt uran som bränsle och tungt vatten som moderator, som till stora kostnader började konstrueras i Marviken utanför Norrköping under 1960-talet. Tanken var att reaktorn, förutom elkraft, vid behov skulle kunna leverera klyvbart material till en eventuell svensk atombomb. Marvikenverket kom aldrig att tas i bruk, eftersom Sverige undertecknade icke-spridningsavtalet 1970 och därmed åtog sig att inte utveckla en svensk atombomb. Dessutom hade en internationell marknad öppnats för anrikat uran, vilket gjorde naturligt uran som bränsle mindre intressant. Den konventionella delen av Marvikenverket, framför allt ångturbiner och generatorer, kopplades i stället ihop med ett oljeeldat kraftverk som uppfördes på platsen.

Under en tid utnyttjades reaktordelen för träning av kärnkrafttekniker från en rad länder.

R3 Adam byggde, liksom Marvikenverket, på bränsle i form av naturligt uran och tungvattenteknik. Verket är insprängt i berget i ett friluftsområde vid Ågesta i Huddinge. Det togs i drift 1963 och blev Sveriges första kommersiella kärnkraftverk. Det producerade 55 MW fjärrvärme till stadsdelen Farsta och 10 MW elenergi till nätet.
Ågesta avvecklades 1973 på grund av olönsamhet. Det fanns emellertid ytterligare ett viktigt skäl till stängningen av Ågesta. Verket hade visat sig inte kunna tillgodose nya och högre säkerhetskrav på kärnenergianläggningar.

Det hände den 1 maj 1969. Värmen denna vackra vårdag gjorde att Ågestaverkets värmeproduktion inte behövdes i fjärrvärmenätet. Det varma vattnet pumpades därför ut i ett kyltorn som byggts på berget ovanför anläggningen. Rören dit var långa och höjdskillnaden ca 30 meter, vilket betydde att det statiska trycket i ledningarna var högt.

När teknikerna rutinmässigt skulle byta ut en pump, gjorde trycket att en backventil slogs sönder, varpå 400 kubikmeter kylvatten störtade ner i turbinhallen. Störtfloden stoppade turbinen och översvämmade kopplingsskåpen för de elektriska säkerhetssystemen. Kortslutning följde, och ett flertal säkerhetssystem slogs ut. 500 liter tungt vatten läckte ut genom öppna ventiler. Ett rörsystem för kylvatten inne i reaktorn hotade att sprängas.

Driftteknikerna lyckades i sista stund manuellt stoppa reaktorn genom att sänka ner styrstavarna i reaktorhärden. Instrumenthaveriet gjorde emellertid att osäkerhet länge rådde om manövern lyckats. En katastrof i form av en härdsmälta var mycket nära att inträffa.

Incidenten blev förstås föremål för officiella rapporter, men underligt nog blev inte händelsen allmänt känd förrän 1993, då DN publicerade en artikel om Ågesta.*

Efter Ågestaverkets stängning förekom omfattande spekulationer om att demontering av anläggningen inte skulle kunna ske förrän efter flera hundra år på grund av hög radioaktivitet. Detta visade sig starkt överdrivet. Visserligen ger neutronstrålning genom så kallad transmutation upphov till nya ämnen, av vilka många är starkt radioaktiva. Som exempel på strålningsintensiteten kan nämnas att de ubåtsperiskop som användes i början av upprensningen i Ågestaverket efter kort tid blev obrukbara på grund av strålningens inverkan på glaset i instrumenten. Men de flesta av dessa radioaktiva ämnen är kortlivade. Bland de mera problematiska är koboltisotopen Co60, som uppstår vid bestrålning av rostfritt stål. Dess halveringstid, det vill säga den tid det tar för hälften av atomkärnorna att sönderfalla, är 1 900 dagar.

Flera centrala komponenter i Ågestaverket är idag befriade från radioaktiva föroreningar och återvunna. I det mest radioaktiva området i anläggningen är strålningen idag ungefär dubbelt så hög som den man utsätts för vid flygning på 10 000 meters höjd. Visst avfall från reaktorn togs omhand på ett sätt som inte
skulle godtagits idag. Ett antal radioaktiva komponenter lagrades en tid i Henriksdalsberget i södra Stockholm och i Myttingefortet på Värmdö. Andra delar sänktes i Landsortsdjupet.

Det tunga vattnet såldes till Kanada, och bränslet lagras i CLAB, det vill säga det centrala mellanlagret för utbränt kärnbränsle i Oskarshamn. Anläggningen i övrigt är intakt, städad, upplyst och efter överenskommelse tillgänglig för besök av intresserade grupper.

Sten Niklasson är författare och tidigare generaldirektör

*Den intresserade läsaren kan beställa rapporten SKI 96:51 ”The Flooding Incident at the Ågesta Pressurized Heavy Water Nuclear Power Plant” på Statens Kärnkraftsinspektions hemsida.