Tietoa ydinenergiasta
Maailmalla on tuotettu ydinenergiaa jo 1950-luvulta alkaen, ja Suomeen ensimmäiset kaupalliseen käyttöön tarkoitetut ydinvoimalat rakennettiin 1970-luvulla. Viime vuosina ydinenergia on vastannut noin 40 prosentista Suomen sähköntarpeesta, ja maailman muuttuessa teknologia on mahdollista tuoda myös osaksi lämmöntuotantoa.
Mitä on ydinvoima?
Ydinvoimalaitos tuottaa energiaa niin sanotulla fissioprosessilla, jossa veden ympäröimään uraanimetallia sisältävään polttoaineeseen osuu neutronihiukkasia. Uraaniytimiä halkeaa neutronien törmätessä niihin, mikä vapauttaa lämpöä ja uusia neutroneja.
Prosessi kuumentaa polttoainetta ympäröivän veden, jonka lämpö voidaan johtaa turbiiniin tuottamaan sähköä tai se voidaan hyödyntää kaukolämpöveden lämmittämiseen. Yksinkertaistettuna, ydinvoima onkin vain yksi tapa lämmittää vettä, ja johtaa siitä syntynyt energia haluttuun tarkoitukseen.
Ydinvoimalla on tuotettu energiaa jo 1950-luvulta alkaen. Helenin vaihtoehtoina olevat pienydinvoimalaitokset perustuvatkin vuosikymmeniä koeteltuihin ratkaisuihin. Merkittävin ero aiempiin ydinvoimalaitoksiin on niiden pienempi koko ja teho, sekä uusimmat turvallisuusratkaisut, jotka osalta mahdollistavat pienydinvoimalaitosten sijoittamisen myös kaupunkiympäristöön kaukolämpöverkon ulottuville.
Pienydinvoimalaitokset eli SMR-laitokset
Pienydinvoimalla viitataan perinteisiä ydinvoimaloita pienempiin, modulaarisiin reaktoreihin (SMR, small modular reactor). Niiden avulla voidaan tuottaa joko pelkkää kaukolämpöä tai sekä kaukolämpöä että sähköä.
Pienydinvoimaloissa hyödynnetään saman teknologian kehittyneempää versiota kuin perinteisissä ydinvoimaloissa, joita Suomessa on käytetty energian tuottamiseen jo lähes 50 vuoden ajan. Niiden koko on vain pienempi. Suurimmatkin pienydinvoimaloihin tarkoitetut reaktorit ovat kooltaan kolmasosan nykyaikaisten isojen laitosten reaktoreista ja pienimmät vain sadasosan. Tämä vaikuttaa myös reaktorien polttoaineenkulutukseen, joka pienenee lähes samassa suhteessa. Ydinvoiman raaka-ainetarve koko elinkaaren aikana suhteessa tuotettuun energiaan on pienempi kuin minkään muun käytössä olevan energiatuotantomuodon.
Pienen koon ja kehittyneiden turvallisuusratkaisujen ansiosta pienydinvoimala on mahdollista sijoittaa kaukolämpöverkon ulottuville. Sen lisäksi, että pienydinvoima ei tuota käytännössä lainkaan hiilidioksidipäästöjä, voimala ei tuota terveydelle haitallisia pienhiukkaspäästöjä. Pienydinvoimala ei vaadi myöskään isoa maa-alaa. Tämä on etu etenkin Helsingin kaltaisessa kaupungissa, jossa vapaata, soveltuvaa pinta-alaa on hyvin rajallisesti. Lisäksi pienydinvoimalan reaktori voidaan sijoittaa laitostyypistä riippuen joko kokonaan tai osaksi maan alle.
Miten ydinenergiaa tuotetaan?
Fissioprosessissa uraanipolttoaine aktivoituu neutronialtistuksessa tehden siitä radioaktiivista. Radioaktiivinen uraani ja muu materiaali on säilytettävä eristettynä ympäristöstä, ja vuosikymmenien saatossa tähän on kehitetty selkeät vaatimukset Suomen lainsäädännössä ja säteilyturvaviranomaisen (STUK) määräyksissä, jotka jokaisen ydinvoimaluvanhaltijan on täytettävä. Teemme jo tällä hetkellä suunnitelmia säteilevän materiaalin loppusijoittamisesta ja varastoinnista käyden aktiivista vuoropuhelua viranomaisten kanssa.
Lämpöreaktorin toimintaperiaate
Helen tutkii lämpöä sekä sähköä lämmön ohella tuottavia reaktorivaihtoehtoja. Ohessa kuvattuna lämpöreaktorin toimintaperiaate. Sähköä tuottavassa ydinvoimalassa olisi lisäksi sähköntuotantoon tarvittavat komponentit, kuten turbiini ja generaattori.
1. Reaktorimoduuli sulkee sisälleen ydinreaktorin.
2. Ydinreaktorin sisällä ydinpolttoaineessa tapahtuu raskaiden alkuaineiden atominydinten halkeamisia eli fissioreaktioita, jotka lämmittävät reaktorin läpi kiertävää vettä.
3. Reaktorimoduulit voidaan eristää sijoittamalla ne kokonaan tai osittain esimerkiksi maan alle tai vesialtaaseen.
4. Pienydinvoimareaktori hyödyntää perinteisissä ydinvoimalaitoksissa koeteltuja turvallisuusjärjestelmiä, minkä lisäksi niissä on myös ulkoisesta sähkönsaannista riippumattomia turvallisuustoimintoja (ns. passiiviset turvallisuusjärjestelmät).
5. Primääripiiri on suljettu putkisto, jossa vesi kiertää ydinreaktorin ja lämmönvaihtimen välillä.
6. Lämmönvaihtimissa lämpö siirtyy putkiston seinämien läpi seuraavan vesikierron veteen. Lämmönvaihtimet eristävät eri vesikierrot toisistaan, jolloin radioaktiiviset aineet eivät siirry lämmön mukana primääripiiristä välipiiriin.
7. Välipiiri on primääripiirin ja kaukolämpöverkon välissä oleva suljettu vesikierto.
8. Kaukolämpöverkon viilentynyt paluuvesi lämmitetään välipiirin lämmönvaihtimessa takaisin yli 90-asteiseksi. Lämmennyt kaukolämpövesi ohjataan lämmittämään kiinteistöjä.