Pieniä ydinvoimaloita tehdään kohta sarjatuotantona – ydinreaktori voi tulla vaikka kaupungin kupeeseen

Ensimmäiset pienet ydinreaktorit ovat jo käytössä. Kiinnostus on herännyt Suomessakin.

ydinenergia
Ydinvoimalaitoksen pienoismalli
Lappeenrannan teknillisen yliopiston ydintekniikan laboratoriossa testataan kohta pienen modulaarisen ydinreaktorin tekniikkaa.Kare Lehtonen/Yle

Kymmeniä metrejä erilaisia metalliputkia kiemurtelee ristiin rastiin erilaisten laitteiden välillä. Lappeenrannan teknillisen yliopiston ydintekniikan laboratoriossa testataan tällä hetkellä kahta laitteistoa. Toisella kokeillaan Pyhäjoelle suunnitellun venäläisen ydinvoimalan tekniikkaa.

– Katsotaan pitävätkö venäläisten ilmoittamat tiedot paikkaansa, ydinvoimatekniikan mallinnuksen professori Juhani Hyvärinen kertoo.

Toinen vanhaan ydinvoimalaan liittyvä laitteisto on kohta poistumassa laboratoriosta. Sen tilalle rakennetaan koelaitteisto, jolla testataan uudenlaisten pienten modulaaristen SMR-ydinreaktorien (Small Modular Reactor) tekniikkaa.

Pienen SMR-reaktorin teho on vain noin kymmenesosa suuren reaktorin tehosta. Kokoluokka olisi siis muutamista kymmenistä megawateista enintään kolmeen sataan megawattiin.

Turvallisuus parempi

Matalamman tehon vuoksi pienten reaktoreiden turvallisuuden arvioidaan olevan huomattavasti paremman kuin nykyisissä suurissa reaktoreissa.

– Uskotaan, että tällainen pieni ja yksinkertainen reaktori ja sen ympärillä pieni yksinkertainen laitos voidaan tehdä taloudellisemmin ja turvallisemmin kuin iso laitos, jonka rakentaminen on osoittautunut hankalaksi, ydinvoimatekniikan mallinnuksen professori Juhani Hyvärinen kertoo.

Olkluoto 3
Olkiluodon kolmas ydinvoimala on ylittänyt rakennusbudjetin ja rakennusaikataulun tuntuvasti.AOP

Olettamus perustuu siihen, että pienen reaktorin ytimessä syntyvän lämmön kontrollointi on helpompaa kuin suuressa reaktorissa.

– Tärkein turvallisuuteen vaikuttava tekijä on reaktorin jäähdyttäminen häiriö- ja onnettomuustilanteessa. Isossa reaktorissa on isot tehot pienessä tilassa. Tämän vuoksi sieltä on vaikea saada lämpöä siirtymään pois ilman monimutkaisia ja kalliita turvallisuusjärjestelmiä.

Pienissä reaktoreissa lämmön siirto voidaan hoitaa yksinkertaisemmin passiivisin järjestelmin, joiden toimintaan ei tarvita esimerkiksi sähköllä toimivia pumppuja.

– Siellä on pieni lämpölähde isohkossa tilassa. Lämpö saadaan siirtymään luonnollisilla prosesseilla esimerkiksi seinän läpi sitä ympäröivään vesialtaaseen, jossa vesi voi toimia lopullisena lämpönieluna pitkiäkin aikoja, kertoo Hyvärinen.

Esimerkiksi yhdysvaltalaisen Holtec-yhtiön SMR-160 –reaktor (siirryt toiseen palveluun)i sijoitetaan maan alle ja se on veden ympäröimä.

Nopeaa kehitystä

Pieniä modulaarisia MSR-ydinreaktoreita kehitetään nyt kovaa vauhtia eri puolilla maailmaa. Kehitteillä on useita erilaisia reaktorityyppejä. Perinteisten vesijäähdytteisten reaktoreiden ohella työn alla on kaasu- ja metallijäähdytteisiä reaktoreita.

Maailman ydinenergiajärjestön mukaan (siirryt toiseen palveluun)maailmalla on tällä hetkellä käytössä neljä pientä ydinvoimalaa. Ne ovat Kiinassa, Pakistanissa, Venäjällä ja Intiassa. Rakenteilla on viisi pientä voimalaa ja kehitteillä eri vaiheissa on 27 reaktorityyppiä.

Yhdysvalloissa ensimmäinen reaktorimalli saa nähtävästi viranomaisvahvistuksen parin vuoden sisällä.

Säästöjä massatuotannosta

Pienen koon uskotaan tarjoavan paremman turvallisuuden lisäksi ratkaisuja myös muihin suurten ydinvoimaloiden ongelmiin, kuten rakennusaikataulujen venymiseen ja budjettien ylittymiseen.

Tähän uskotaan päästävän modulaarisuudella eli sillä, että ydinvoimalan osat valmistetaan suureksi osaksi tehtaassa, jolloin ne tarvitsee vain asentaa paikalleen rakennuspaikalle.

– Niitä voitaisiin tehdä kuin autoja sarjatuotantona. Tällä saavutettaisiin merkittäviä kustannussäästöjä, professori Juhani Hyvärinen sanoo.

Professori Juhani Hyvärinen
Professori Juhani Hyvärisen mukaan pienillä reaktoreilla voitaisiin Suomessa tuottaa lämpöä kaupungeille.Kare Lehtonen/Yle

Ydinvoimaloita valmistettaisiin siis niin paljon, että massatuotannon myötä yksikköhinta saataisiin alhaiseksi.

Ydinvoimaloita kaupunkien läheisyyteen

Suomessa sähköntuotanto on jo pitkälti vähäpäästöistä ydinvoiman, vesivoiman ja tuulivoiman ansiosta. Lämmön tuotannosta aiheutuu kuitenkin huomattavia ilmastopäästöjä. Esimerkiksi pääkaupunkiseudulla käytetään vielä kivihiiltä lämmön tuotannossa.

Professori Juhani Hyvärisen mielestä pieniä ydinvoimaloita voitaisiinkin Suomessa käyttää nimenomaan lämmön tuotantoon. Yksi pieni ydinvoimala riittäisi esimerkiksi tuottamaan keskisuuren kaupungin koko lämmön tarpeen.

– Pieni ja luontaisesti turvallinen reaktori olisi hyvin mahdollista sijoittaa johonkin asutuskeskuksen läheisyyteen, professori Juhani Hyvärinen vakuuttelee.

Hyvärisen mukaan lämmön tuotantoon voitaisiin kehittää vielä oma reaktorityyppinsä, joka olisi erityisen turvallinen.

– Kaukolämpöreaktorin suoritusarvot voisivat olla matalammat kuin sähköä tuottavan reaktorin. Tällöin siitä voitaisiin tehdä vieläkin turvallisempi, Hyvärinen sanoo.

Kunnat kiinnostuneet

Hyvärisen mukaan uudet pienet ydinvoimalat ovat jo herättäneet kiinnostusta kunnissa.

– Kunnalliset energialaitokset ovat olleet tutkimuslaitoksiin yhteydessä ja kyselleet, että mitä nämä pienet modulaariset reaktorit ovat, Hyvärinen sanoo.

Myös pääkaupunkiseudun energiayhtiö Helenissä asiaa on tutkittu.

– Kyllä ne kiinnostavat meitä. Kaikki energiantuotantomuodot, jotka tuottavat kustannustehokkaasti ja ilmastoystävällisesti energiaa kiinnostavat meitä, Helen Oy:n yksikön päällikkö Janne Rauhamäki kertoo.

Hän kuitenkin korostaa, että länsimaissa pienille reaktoreille ei ole vielä annettu viranomaislupia ja ne ovat tulossa markkinoille vasta monen vuoden päästä.

– Ne ovat vielä aika kehitysvaiheessa. Tällä hetkellä vasta suunnitellaan tai rakennetaan esittelylaitoksia. Biomassa on kasvihuonepäästöjen vähentämisessä meidän väliaikainen ratkaisu. Pienet modulaariset ydinvoimalat voivat mahdollisesti korvata biomassaa 10–20 vuoden päästä, Janne Rauhamäki kertoo.

Turvallisuushuolet eivät ole hävinneet

Reaktorien kehittelijät haluaisivat helpottaa suurille reaktoreille suunniteltuja turvallisuussääntöjä pienten reaktorien osalta. Tällöin reaktoreita voitaisiin rakentaa esimerkiksi lähemmäs asutuskeskuksia. On esitetty, että turva-alueet pienten reaktorien ympärillä voisivat olla pienempiä ja reaktorien vartiointimääräyksiä voitaisiin höllentää. Määräysten helpottaminen vähentäisi reaktorien kustannuksia ja lisäisi näin niiden kilpailukykyä.

Kaikki eivät ole kuitenkaan vakuuttuneita pienten modulaaristen reaktorien turvallisuudesta tai edes niiden taloudellisuudesta. Esimerkiksi eräät yhdysvaltalaiset tiedemiehet (siirryt toiseen palveluun)ovat jo vuonna 2013 varoittaneet aikomuksesta madaltaa pienten reaktorien turvallisuusmääräyksiä. Tiedemiesten mielestä ei ole myöskään ollenkaan selvää, että SMR-reaktorit ovat taloudellisia vaihtoehtoja energian tuotannossa.