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 ydinvoimasta
Ydinvoimaa tarvitaan monista syistä, jotka liittyvät energian tuotantoon, ilmastonmuutoksen torjuntaan ja energiaturvallisuuteen. Ydinvoima on erittäin tehokas energiantuotantomuoto, joka tuottaa suuren määrän energiaa pienellä määrällä polttoainetta. Tämä tekee siitä luotettavan ja jatkuvan energianlähteen, joka voi toimia perusvoimana sähkö- tai lämpöverkossa. Lisäksi sähköä voidaan tuottaa 24/7 riippumatta vuodenajasta tai sääoloista. Ydinvoima on myös lähes päästötön energianlähde, koska sen tuotannossa ei synny hiilidioksidipäästöjä. Lisäksi ydinvoima on tehokasta maankäytön suhteen, koska sen tuotanto vaatii vain pienen maa-alueen verrattuna moniin muihin energian tuotantomuotoihin.
Ydinvoima lisää energiaomavaraisuutta eli vähentää riippuvuutta fossiilisista tuontipolttoaineista. Ydinvoimaloiden pitkä käyttöikä ja vakaa tuotanto turvaa monipuolisen energiajärjestelmän ja takaa sähkön saatavuuden myös silloin, kun uusiutuvan energian tuotanto, kuten tuuli- ja aurinkovoima, vaihtelee.
Ydinvoiman suurimpia hyötyjä ovat sen tehokkuus ja vähäiset päästöt. Ydinvoima tuottaa suuren määrän sähköä pienellä määrällä polttoainetta, mikä tekee siitä erittäin tehokkaan energianlähteen. Lisäksi ydinvoiman tuotantoprosessi ei aiheuta hiilidioksidipäästöjä ja sen maankäyttö on tehokasta. Tämä vähäpäästöisyys tekee ydinvoimasta tärkeän komponentin monien maiden energiapaleteissa, erityisesti siirryttäessä kohti kestävämpää energiantuotantoa.
Ydinvoimalla on myös haittoja. Ydinvoimaloiden rakentaminen ja ylläpito ovat olleet kalliita ja aikaa vieviä prosesseja. Lisäksi ydinjätteen käsittely ja varastointi ovat haasteellisia, sillä ydinjäte säilyy säteilevänä tuhansia vuosia. Suomessa on kehitetty maailman ensimmäinen ydinjätteen loppusijoitusratkaisu Olkiluodon ONKALO-luolasto. Lisäksi polttoaineen louhinta ja tuotanto aiheuttaa biodiversiteettivaikutuksia tuotantomaassaan. Myös jäähdytysvedet vaikuttavat vesistöön ja sen ekosysteemeihin.
Lue lisää toimenpiteistä ydinvoiman monimuotoisuuden edistämiseksi.
Ydinvoiman tuotannosta syntyy pieni määrä jätettä, erityisesti käytettyä ydinpolttoainetta, joka on erittäin radioaktiivista ja vaatii huolellista käsittelyä sekä pitkäaikaista varastointia. Käytetty ydinpolttoaine on säteilevää jopa tuhansia vuosia.
Ydinjäte jaetaan kolmeen eri luokkaan: matala-, keski- ja korkea-aktiiviseen jätteeseen. Kaikki käytetty ydinpolttoaine luokitellaan korkea-aktiiviseksi jätteeksi. Matala- ja keskiaktiivista jätettä on helpompi sijoittaa ja sitä onkin sijoitettu vakiintuneesti jo 1950-luvulta lähtien. Korkea-aktiivista jätettä on taas hankalampi sijoittaa, jonka takia Suomessa on kehitetty maailman ensimmäinen korkea-aktiivisen ydinjätteen loppusijoitusratkaisu eli Olkiluodon ONKALO-luolasto.
Suomessa syntyy käytettyä ydinpolttoainetta noin 90 uraanitonnia vuodessa, jonka tilavuus on noin 3 kuutiota, mikä vastaa pientä vessaa. Jos kaikki Suomessa syntynyt käytetty ydinpolttoaine irrotettaisiin sauvoista ja nipuista, se mahtuisi 60 neliön kaksioon.
Lisäksi ydinvoimaloiden käytöstä syntyy matala- ja keskiaktiivista jätettä, kuten suodattimia, hartsia ja käytettyjä suojavarusteita, jotka myös vaativat erityistä käsittelyä ja varastointia.
Lue lisää toimenpiteistä ydinvoiman monimuotoisuuden edistämiseksi.
Ydinvoiman tuotanto on hiilidioksidipäästötöntä ja sen elinkaaripäästöt ovat energiatuotannon paletin pienimpiä. Ydinvoiman epäsuorat päästöt syntyvät ydinpolttoaineen tuotantoketjun eri vaiheissa, kuten uraanin kaivamisessa, rikastamisessa ja polttoaineen valmistuksessa. Lisäksi ydinvoimaloiden rakentaminen, käyttö ja purkaminen edellyttävät materiaalipanostuksia ja energiankäyttöä.
Ydinvoiman vähäpäästöisyys ja tehokkuus tekevät siitä keskeisen osan ilmastonmuutoksen torjuntaa ja kestävää energiantuotantoa.
Lue lisää toimenpiteistä ydinvoiman monimuotoisuuden edistämiseksi.
Ydinvoiman ekologiset vastuut sisältävät radioaktiivisen jätteen turvallisen käsittelyn ja varastoinnin, ympäristönsuojelun sekä ekosysteemien säilyttämisen. Lisäksi siihen kuuluu toimintaketjujen kestävyyden ja vastuullisuuden edistäminen. Sosiaaliset vastuut keskittyvät ydinvoimaloiden turvallisuuteen, yhteisöjen tiedottamiseen ja osallistamiseen, sekä työterveyden ja -turvallisuuden ylläpitoon. Taloudelliset vastuut käsittävät ydinvoimaloiden vastuulliset investoinnit, rakentamisen, ylläpidon ja purkamisen kustannusten hallinnan sekä pitkäaikaisten loppusijoitusratkaisujen rahoituksen. Ydinvoimasektorin tulee myös tarjota työpaikkoja ja edistää teknologista innovointia.
Lue lisää toimenpiteistä ydinvoiman monimuotoisuuden edistämiseksi.
Ydinvoiman haittoja lievennetään monin tavoin. Jokaisen ydinvoimalan suunnittelemisen yhteydessä käydään läpi YVA- ja kaavaprosessi. Radioaktiivisen jätteen hallintaan kehitetään turvallisia pitkäaikaisia varastointiratkaisuja, kuten Olkiluodon ONKALO-luolasto. Ydinvoimaloiden turvallisuus paranee jatkuvasti teknologian kehittyessä, ja tiukat kansainväliset ja kansalliset sääntely- ja valvontavaatimukset varmistavat niiden turvallisen käytön.
Onnettomuusriskin minimoimiseksi ydinvoimaloiden suunnittelussa ja operoinnissa käytetään useita turvajärjestelmiä varajärjestelmineen. Lisäksi avoin viestintä ja yhteisöjen osallistaminen lisäävät yleisön luottamusta ydinvoimaan. Ydinvoiman taloudellisia ja ympäristöllisiä vaikutuksia hallitaan myös tehokkaalla resurssien käytöllä ja ympäristönsuojelutoimenpiteillä, mikä tukee kestävää ja turvallista energiantuotantoa. Jäähdytysvesien vesistövaikutuksia pienennetään suunnittelemalla veden otto- ja purkurakenteiden sijoittaminen sekä mitoitetaan veden lämpötilan nousu ja virtaama huomioiden vaikutukset vesistöön.
Lue lisää toimenpiteistä ydinvoiman monimuotoisuuden edistämiseksi.
Ydinvoima on erittäin turvallista, kun sitä hallitaan asianmukaisesti ja noudatetaan tiukkoja turvallisuusvaatimuksia. Suomi onkin ydinvoimaturvallisuusindeksin kärjessä. Modernit ydinvoimalat on suunniteltu kestämään erilaisia onnettomuustilanteita ja niissä on useita turvajärjestelmiä ja varajärjestelmiä, jotka estävät radioaktiivisten aineiden pääsyn ympäristöön. Kansainväliset ja kansalliset sääntelyelimet, kuten IAEA ja STUK, asettavat tiukat standardit ydinvoimaloiden rakentamiselle, käytölle ja valvonnalle.
Suomessa ei ole koskaan tapahtunut INES 3 -luokan tai vakavampaa onnettomuutta. Ydinvoiman jatkuva kehitys ja teknologiset innovaatiot tekevät siitä yhä turvallisemman energianlähteen.
Ydinvoiman tuotannosta syntyy pieniä määriä radioaktiivista jätettä, joka tulee loppusijoittaa turvallisesti. Ydinjäte sijoitetaan eristämällä se ympäristöstä pitkäksi ajaksi. Käytetty ydinpolttoaine, joka on erittäin radioaktiivista, säilytetään ensin vesialtaissa voimaloiden lähellä, missä se jäähtyy ja sen radioaktiivisuus vähenee.
Lopullinen sijoitus tapahtuu syvälle maankamaraan rakennetuissa geologisissa loppusijoituspaikoissa, kuten Suomessa Olkiluodon ONKALO-luolastossa. Onkalo sijaitsee noin 400–500 metrin syvyydessä kallioperässä. Käytetty ydinpolttoaine kapseloidaan ensin kuparisiin ja valurautaisiin säiliöihin, jotka sitten sijoitetaan kallioperän tunneleihin. Tämän jälkeen kapselit tiivistetään paikoilleen bentoniittisavella. Tämä monikerroksinen suojaus varmistaa, että radioaktiiviset aineet pysyvät eristettyinä ympäristöstä ja ihmisistä tuhansien vuosien ajan. Tämä ratkaisu on suunniteltu kestämään geologisia tapahtumia ja ilmastonmuutoksia, tarjoten turvallisen ja pitkäaikaisen ratkaisun ydinjätteen hallintaan.
Atomiytimien hallitulla halkaisemisella eli fissioreaktiolla tarkoitetaan ydinreaktiossa tapahtuvaa prosessia. Prosessissa raskas atomiydin, kuten uraani-235, halkaistaan kahdeksi kevyemmäksi ytimeksi. Halkaisu tapahtuu, kun atomiytimeen osuu neutroni. Tämä halkaisu vapauttaa suuren määrän energiaa lämmön ja säteilyn muodossa. Lämpö muutetaan turbiineissa mekaaniseksi liike-energiaksi ja generaattoreilla sähköenergiaksi. Lisäksi fissioreaktiossa vapautuu useita uusia neutroneita, jotka voivat puolestaan aiheuttaa lisää fissioita muissa ytimissä, mikä voi johtaa ketjureaktioon.
Kaukolämpöreaktori on ydinreaktori, joka tuottaa sähkön sijasta lämpöä kaukolämpöverkkoon. Tuotettua lämpöenergiaa käytetään rakennusten lämmittämiseen ja teollisiin prosesseihin. Kaukolämpöreaktorit tarjoavat tehokkaan ja vähäpäästöisen ratkaisun kaupunkien ja teollisuuden lämmöntuotantoon, mikä vähentää riippuvuutta fossiilisista polttoaineista. Pieni, lämmintä vettä tuottava reaktori on mahdollista suunnitella hyvin yksinkertaiseksi ja edulliseksi rakentaa.
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 |
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
Lisätietoa ydinvoimasta
Kaikki ajankohtaisetEnergiateollisuuden kysely: ydinvoimalla vankka suosio
Mielipiteet ydinvoimasta – 2023 raportti
Työtä ilmastoneutraalin Suomen puolesta
Fyysinen rakenne tai tekninen ratkaisu