SMR-teknologiat apuna tulevaisuuden hiilineutraaliuden saavuttamisessa?

Modulaariset pienydinreaktorit eli SMR-reaktorit (Small Modular Reactors) ovat keino tuottaa päästötöntä energiaa, sähköä tai lämpöä tai molempia, sijainnista riippumatta ja lähes rajattomasti. Ne ovatkin nousseet keskusteluihin yhdeksi potentiaaliseksi ratkaisuksi hillitä ilmastonmuutosta ja vähentää päästöjä suuressa mittakaavassa.

Terminä SMR on laaja käsite ja sisältää hyvin monenlaisia eri teknologioihin perustuvia pieniä ja modulaarisia reaktoreita. Yksinkertaisimmat SMR-teknologiat ovat perinteiseen kevytvesireaktoritekniikkaan pohjautuvia, kuten nykyisissä ydinvoimaloissa, mutta pienemmässä helpommin hallittavassa mittakaavassa. Kevytvesireaktoritekniikkaa yksinkertaisimmillaan on, että polttoaine laitetaan vesialtaaseen, jossa atomien halkeamisessa vapautuu lämpöä. Tällöin vesi kuumenee, ja se voidaan johtaa höyrystimelle, jossa erillisessä piirissä syntyvällä höyryllä voidaan tuottaa sähköä höyryturbiinissa, tai lämpöä voidaan siirtää lämmönsiirtimillä kaukolämpöverkkoon.

Monet suunnitellut SMR-laitokset ovat modulaarisia eli tehdasvalmisteisista sarjatuotetuista valmiista komponenteista koottuja. Esimerkiksi kokonainen reaktorimoduuli voitaisiin tuoda rekan kyydissä suoraan tehtaalta työmaalle, ja laitos koota moduuleista, mikä on ymmärrettävästi helpompi ja nopeampi tapa rakentaa, samoin kuin jos vertaa elementtitalon rakentamista kivi kerrallaan rakennettavaan Sagrada Famíliaan.

Tehdasvalmistuksen etuna ovat sarjatuotannon edut perinteisen suuruuden ekonomian sijaan. Samoin laadunvarmistuskin on tehokkaampaa. Suunnitteluperiaatteiltaan monet SMR-konseptit ovat passiivisesti turvallisia, eli niiden turvallisena pitoon ei tarvita mutkikkaita moninkertaisia järjestelmiä tai aktiivisia toimia, vaan turvallisuus perustuu fysiikan lakeihin, kuten veden luonnolliseen kiertoon ja painovoimaan.

Näiden ominaisuuksien ja nykypäivän edistyneen suunnitteluosaamisen ansiosta moderneista SMR-laitoksista voitaisiin tehdä huomattavasti turvallisempia, laadukkaampia, tehdasvalmisteisia, tyyppihyväksyttäviä, helpommin lisensioitavia ja nopeammin rakennettavia.

Kilpajuoksu SMR-teknologioiden kehittämisessä

Merkittävän päästövähennyspotentiaalinsa takia SMR-teknologiat herättävät paljon kiinnostusta maailmalla. Parhaillaan on kansainvälisesti käynnissä teknologinen kilpajuoksu SMR-teknologioiden kehittämiseksi.

Tekniikkaa aktiivisesti ja suurin panostuksin kehitetään ainakin Yhdysvalloissa, Kanadassa, Iso-Britanniassa, Kiinassa, Etelä-Koreassa, Venäjällä, Argentiinassa ja Ranskassa. Kilpajuoksua ovat kirittäneet etenkin startup-yritykset, jotka ovat saaneet hyvin rahoitusta kehitystyöhön. Tämä on saanut myös perinteiset yritykset heräämään mukaan kilpailuun uusien teknologioiden kehittämiseksi ja kaupallistamiseksi. Kiinalaiset ovat jo rakentamisvaiheessa pitkällä, kun taas ensimmäiset länsimaiset laitokset ovat luvitusvaiheessa Yhdysvalloissa ja Kanadassa. Näillä näkymin ensimmäinen kaupallinen länsimainen laitos on valmistumassa 2020-luvun puolivälin tienoilla, ja monen muun odotetaan valmistuvan 2020-luvun lopulla, jonka jälkeen sarjavalmistus tehtaissa voidaan aloittaa.

Monet maat ovat jo ilmaisseet vahvan kiinnostuksensa SMR-voimaloita kohtaan, sillä kaikilla on omat haasteensa fossiilisista polttoaineista luopumisessa. Etenkin maat, joilla ei ole runsaita uusiutuvia luonnonvaroja tai tilaa niiden hyödyntämiseen, ja joiden energiantuotanto pohjautuu vahvasti fossiilisiin, ovat löytäneet SMR-voimaloista lupaavan tulevaisuuden ilmastoneutraalin ratkaisun. Myös maat ilman aikaisempaa ydinvoimaosaamista, kuten Viro ja Puola, ovat ilmaisseet hyvin vahvan kiinnostuksensa ja julkaisseet suunnitelmiaan.

Vaikka itse tekniikka on hyvää vauhtia kaupallistumassa ja saatavilla 2020-luvun lopulla, myös ydinlainsäädännön päivitys uudelle teknologialle on tarpeen. Ennen tietoa lainsäädännön ja luvitusprosessin vaatimuksista, on vaikea lähteä uuden teknologian käyttöä tarkemmin suunnittelemaan. Toki lainsäädännön päivittäjätkin tarvitsevat tietoa tekniikan ominaisuuksista, ja uutta teknologiaa ja siihen liittyvää lainsäädäntöä on hyvä kehittää rinnakkain. Työ- ja elinkeinoministeriön asettama työryhmä ydinenergialain kokonaisuudistuksen valmistelemiseksi on hyvä alku. Lainsäädännön muutoksia uuden teknologian käyttöönoton mahdollistamiseksi olisi tärkeää mahdollisuuksien mukaan nopeuttaa, mikäli halutaan ehtiä ilmastotavoitteisiin hyvin aikataulussa 2035 mennessä.

Helen mukana SMR-ekosysteemihankkeen valmisteluissa

Hyvien teknisten ja taloudellisten ominaisuuksiensa ansiosta SMR-teknologiat vaikuttavat hyvin potentiaalisilta ratkaisuilta päästöjen vähentämiseen suuressa mittakaavassa, myös etenkin lämmöntuotannossa.

Helen on osallistunut VTT:n koordinoiman SMR-ekosysteemihankkeen valmisteluihin. Hankkeessa kehitetään valmiuksia uuden teknologian käyttöönottoon yhteistyössä laitetoimittajien, käyttäjien, tutkijoiden, viranomaisten ja muiden sidosryhmien kanssa. Ekosysteemihanke käynnistynee loppuvuoden aikana.

Seuraamme aktiivisesti kehitystä maailmalla, ja sitä mukaa, kun saadaan lisää tietoa sekä teknologian että lainsäädännön kehityksestä, jatkamme selvityksiä pienten modulaaristen ydinreaktoreiden soveltuvuudesta Helenin järjestelmään. Monien uusien ratkaisuiden ja teknologioiden tutkimusta, kehitystä ja selvityksiä on tällä hetkellä todella tarpeen tehdä hiilineutraalisuus 2035 -tavoitteen saavuttamiseksi.

Heidi Harle

Heidi Harle

Heidi kehittää työssään tulevaisuuden energiajärjestelmää, jolla voidaan saavuttaa hiilineutraali energiantuotanto. Vapaa-ajallaan hän viihtyy musiikin tahdissa tai luonnossa liikkuen ja kesäisin saaristossa purjehtien.

Kirjoittajat

Uutta voimaa -blogia kirjoitetaan eri puolella Heleniä - siellä missä maailman parasta kaupunkienergiaa tuotetaan, suunnitellaan ja kehitetään. Tutustu kirjoittajiin

Vuosiarkisto