Ydinvoima
Ydinvoimaloissa tuotetaan sähköä samaan tapaan kuin muissakin lauhdevoimalaitoksissa: kuumentamalla vettä ja pyörittämällä turbiinia syntyneellä höyryllä. Erona muihin lauhdevoimalaitoksiin on se, ettei ydinvoiman käytöstä aiheudu kasvihuonekaasupäästöjä, koska mitään ei polteta, vaan lämpö luodaan atomiytimien hallitulla halkaisemisella.
Ydinvoimalla on merkittävä rooli ilmastonmuutoksen torjunnassa ja se on yksi merkittävimmistä päästöttömän sähköntuotannon muodoista. EU:ssa tuotetusta sähköstä ydinvoiman osuus on yli 20 prosenttia.
Ydinvoima Suomessa
Suomessa on tällä hetkellä käytössä viisi ydinvoimalaitosyksikköä, kaksi Loviisassa ja kolme Olkiluodossa. Vuonna 2023 Suomessa tuotetusta sähköstä yli 40 prosenttia tuotettiin ydinvoimalla.
Ydinvoimasta on saatu Suomessa myönteisiä kokemuksia. Voimalaitokset ovat toimineet vuosikymmeniä turvallisesti ja niiden käyttökertoimet ovat maailman huippua. Lisäksi Suomessa ollaan ottamassa käyttöön käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoitusratkaisu – ensimmäisenä maailmassa.
Pienydinvoimalat
Pienydinvoimalat herättävät kiinnostusta Suomessa ja maailmalla. Useita reaktorihankkeita on käynnissä ja ensimmäisten on tarkoitus valmistua 2020-luvun lopussa.
Keskeistä pienydinvoimaloissa on sarjavalmisteisuus, eli että samaa laitosta voidaan tuottaa useita ja tuotanto tapahtuu osittain tehtaissa ja laitos kootaan sijaintipaikalla. Tämä tuo aikataulu- ja kustannushyötyjä.
Pienydinvoimaloilla voidaan tuottaa sähkön lisäksi myös lämpöä. Kaukolämpöreaktorit ovat yksinkertaisempia kuin sähköä tuottavat laitokset, sillä niissä on matalampi paine ja lämpötila.
Suomessa yritykset ovat ilmaisseet kiinnostuksensa pienydinvoimaloita kohtaan mm. sähköntuotannossa, teollisuuden päästövähennyksien toteuttamisessa sekä kaukolämmöntuotannossa.
Usein kysyttyä pienreaktoreista
Yleensä pienreaktoreiksi (small modular reactor, SMR) kutsutaan laitoksia, joiden teho on alle 300 MWe. Pienreaktorin määrittely ei kuitenkaan ole helppoa, sillä usein mukana termissä on myös suurempia laitoksia. Laitosten koko vaihtelee noin 50 MWe ja 400 MWe välillä. Pienreaktoreissa keskeistä onkin koon sijaan modulaarisuus ja sarjavalmisteisuus, mikä tarjoaa aikataulu- ja kustannushyötyjä.
Maailmalla on kehitteillä monenlaisia pienreaktoreita. Yleisin ja teknologisesti kypsin tyyppi on kevytvesireaktori, jollaisia ovat myös Suomen isot reaktorit. Sen lisäksi on sulasuolareaktoreita, metallijäähdytteisiä reaktoreita, kaasujäähdytteisiä reaktoreita, uraania tai toriumia polttoaineenaan käyttäviä reaktoreita ja niin edelleen. Yksi tärkeä ominaisuus on myös reaktorin tuottama lämpötila, joka sekin voi vaihdella 90 ja 900 celsiusasteen välillä. Tästä lämpötilasta riippuu paljolti se, mihin reaktoria voi käyttää.
Ydinvoimaa on perinteisesti käytetty lähinnä sähköntuotantoon, mutta monet uudet pienreaktorit soveltuvat hyvin myös muuhun käyttöön.
- Lämmitys: Noin kaksi kolmannesta käytetystä lämmöstä käytetään verraten matalana, 80–120 celsiusasteen lämpönä. Tämä käyttö sisältää lämpimän veden ja tilojen lämmityksen sekä joitakin teollisia käyttökohteita. Alhaisia lämpötiloja voidaan tuottaa luotettavasti ja edullisesti monin tavoin, kuten erilaiset hukkalämmöt ja lämpöpumput, lämmön ja sähkön yhteistuotanto sekä matalan lämpötilan lämpöreaktorit. Pieni, lämmintä vettä tuottava reaktori voidaan suunnitella todella yksinkertaiseksi ja edulliseksi rakentaa ja käyttää.
- Vety: Edullinen ja puhdas vety on avain monien sektoreiden päästövähennyksiin. Vetyä käytetään nykyisin raaka-aineena kemian ja petrokemian teollisuudessa. Se on ammoniakin pääraaka-aine (typen ohella), joka puolestaan on modernin maatalouden vaatiman typpilannoitteen pääraaka-aine. Tulevaisuudessa vetyä suunnitellaan käytettäväksi myös esimerkiksi teräksen tuotannossa koksin korvaajana. Lisäksi vetyä voidaan käyttää polttoaineena, tai siitä voidaan valmistaa synteettisiä polttoaineita kuten metaania, metanolia ja jopa bensiiniä, dieselöljyä tai lentokerosiinia, sekä monia muita tärkeitä kemikaaleja. Noin 95 % käytetystä vedystä tehdään nykyisin fossiilisista polttoaineista kuten maakaasusta, kivihiilestä ja öljystä. Tästä seuraa merkittävät kasvihuonekaasupäästöt. Fossiiliset polttoaineet tuleekin korvata vähäpäästöisellä energialla. Puhdasta vetyä voidaan valmistaa esimerkiksi elektrolyysissä, jossa käytetään sähköä, jonka sisältämästä energiasta noin 50–70 % saadaan vetynä.
Pienempi koko soveltuu hyvin paikalliseen lämmön tuotantoon, sillä lämmön kuljettaminen pitkiä matkoja on paljon vaikeampaa kuin sähkön kuljettaminen. Karkeasti puolet maailman käyttämästä energiasta käytetään lämpönä, joten vähäpäästöinen ja luotettava lämmöntuotanto pienreaktoreilla on yksi kiinnostava käyttökohde.
Pienreaktorit suunnitellaan yleensä valmistettavaksi tehtaassa kokoonpanolinjalla tai telakalla. Tämä voi lyhentää valmistumisaikaa ja leikata kustannuksia merkittävästi.
Pienreaktorit voidaan suunnitella yksinkertaisemmiksi, ja turvallisuus hoitaa erilaisilla passiivisilla ominaisuuksilla. Tämä voi helpottaa niiden sijoittamista esimerkiksi asutuskeskusten tai teollisuuspuistojen läheisyyteen.
Pienempi koko tarkoittaa pienempää investointia. Rahoitus voi järjestyä helpommin ja edullisemmin, projektihallinta on yksinkertaisempaa ja läpivienti nopeampaa, mikä voi alentaa rahoituskustannuksia. Pienempiä yksiköitä on helpompi liittää sähköverkkoon tarvittaessa.
- Hyväksyttävyyden varmistaminen vuoropuhelun avulla
- Uusien laitospaikkojen löytyminen, jos tuotetaan kaukolämpöä
- Sääntelyn nykyaikaistaminen ja eurooppalaisen markkinan luominen
- Reaktoritoimittajien kyky kaupallistaa kilpailukykyinen tuote
- Sarjavalmistuksen etujen vaatima useiden kappaleiden tilauskirja
Esimerkkejä pienreaktoreista
Nimi/Yritys | Reaktorin tyyppi | Reaktorin teho | Jäähdytin/Moderaattori | FOAK arvio | Käyttökohteet |
---|---|---|---|---|---|
UK SMR/Rolls Royce | Painevesi | 1358 Mwt/470 Mwe | Kevytvesi | 2030 | Sähkö ja lämpo |
BWRX-300/GE Hitachi | Kiehutusvesi | 870 MWt/300 MWe | Kevytvesi | 2028 | Sähkö ja lämpo |
Nuward | Integroitu painevesi | 2×540 MWt/2×170 MWe | Kevytvesi | 2033 | Sähkö ja lämpo |
VOYGR/NuScale | Integroitu painevesi | 4, 6 tai 12×250 MWt/77 MWe | Kevytvesi | 2029 | Sähkö ja lämpo |
Xe-100/X-Energy | Kaasujäähdyt. korkean lämmön kuulakeko | 200 MWt/80 MWe (x4) | Helium/Grafiitti | 2027 | Sähkö ja prosessilämpö |
MMR/USNC | Ydinparisto (20 vuoden lataus) | 15 MWt/5MWe (x2) | Helium/Grafiitti | 2020-luvulla | Sähkö ja prosessilämpö |
Natrium/Terra Power & GE-Hitachi | Natrium, nopea reaktori | 345 MWe | Natrium | 2020-luvulla | Sähkö ja prosessilämpö |
HTR-PM/CNNC | Kaasujäähdyt. korkean lämmön kuulakeko | 250 MWt/105 MWe | Helium/Grafiitti | 2021 | Sähkö ja prosessilämpö |
IMSR/Terrestrial Energy | Sulasuola-allas | 400 MWt/190 MWe | Fluoridisuola/Grafiitti | 2020-luvulla | Sähkö ja prosessilämpö |
VTT / Steady Energy LDR-50 | Termospullo | 50 MWth | Kevytvesi | 2020-luvulla | Kaukolämpö, meriveden puhdistus |
Lue lisää pienreaktoreista Think Atomin verkkosivuilta löytyvästä esitteestä Pienreaktorit ja niiden käyttökohteet.
KELPO-projekti
Energiateollisuus ry:n (ET) ydinvoimatoimikunnan jäsenyritykset Fortum, Teollisuuden Voima (TVO) ja Fennovoima käynnistivät 2018 yhteisen KELPO-hankkeen, joka uudistaa ydinvoimaloihin tehtävien hankintojen luvitus- ja hyväksyntämenettelyjä. Projektin uusien menettelyjen testaaminen on käynnissä. Projektia toteutetaan tiiviissä yhteistyössä Säteilyturvakeskuksen (STUK) kanssa.
Vuoden 2021 alussa KELPO eteni yhteismenettelyjen ja digitaalisen alustan käyttöönottoon.
Alla julkaistut raportit liitteineen:
- KELPO – Ydinlaitosten järjestelmien ja laitteiden luvitus- ja kelpoistusprosessien kehittäminen Suomessa – loppuraportti
- KELPO – Development of the licensing and qualification processes for the systems and equipment of nuclear facilities in Finland – Final report
- KELPO – Ydinlaitosten luvituksen ja kelpoistuksen kehittäminen, vaihe 2 – loppuraportti
- KELPO – Development of the licensing and qualitication processes for the systems and equipment of nuclear plants in Finland, phase 2 – Final report
Asiantuntijamme tällä aihealueella
Ydinvoima, tuulivoima