Koulun kokoinen ydinvoimala
Pienydinvoimaloihin kohdistuu nyt kova kiinnostus ympäri Eurooppaa. Niillä voisi tuottaa kaukolämpöä ja sähköä ja siten pyristellä irti venäläisestä fossiilisesta energiasta.
Voit myös kuunnella jutun ääniversiona. Lukijana toimii a.i.materin koneääni Ilona.
Ehkä pienen koulun kokoinen. Sitä suuruusluokkaa olisi pienydinvoimalaitos, joka voisi sijaita lähes keskellä kaupunkia Helsingissä, Espoossa, Kirkkonummella, Tampereella tai vaikkapa Lappeenrannassa.
Tai käytännössä missä tahansa suomalaisessa keskisuuressa kaupungissa 5–10 vuoden kuluttua, jos kaikki menee niin kuin Teknologian tutkimuskeskus VTT:n ydinfyysikot ovat reilun parin vuoden ajan hahmotelleet.
Pienydinreaktorit edustavat ydinenergian uutta ajattelua. Useimmissa kansainvälisissä suunnitelmissa ne ovat kooltaan ja teholtaan kymmenesosia Olkiluoto kolmosen lämpötehosta. Alle 300 megawatin voimaloita voisi käyttää sähkön, höyryn ja lämmön tuotannossa.
Suomalaistutkijoiden pienydinvoimala tuottaisi tasaisesti noin sata-asteista vettä kaukolämpöverkkoon. Laitoksen lämpöteho olisi 50 megawattia, mikä riittäisi parinkymmenentuhannen asunnon lämmittämiseen. Isompia pienydinreaktoreita voisi käyttää suuremmissa kaupungeissa sähkön ja lämmön yhteistuotantoon.
50 megawatin pienvoimalasta syntyvän ydinjätteen määrä olisi vuodessa noin 1 500 kiloa. Teknisesti jäte voitaisiin sijoittaa rakenteilla olevaan ydinjätteen loppusijoituspaikka Onkaloon, joka sijaitsee Eurajoella Olkiluodon ydinvoimalaitosalueella.
VTT:n mallissa ydinreaktori rakennettaisiin rakennuksen ”kellariin”. Maan alla sijaitsevassa vesialtaassa varmistettaisiin reaktorin jäähdytys ja se, ettei ydinpolttoaine pääsisi missään olosuhteissa kaukolämpöverkkoon.
Samalla pieni reaktori olisi suojassa lentokoneen törmäykseltä, lennokkihyökkäykseltä ja muilta ulkoisilta uhkilta. Ilmahyökkäykseltä voisi suojautua myös suojavallein ja rakentamalla alueelle muita rakennuksia suojaksi.
”Turvallisuusasioita pitää selvittää erittäin tarkasti”, sanoo pienreaktorivastaava Ville Tulkki VTT:ltä.
”Olemme pohtineet tarkasti lämmönvaihto- ja onnettomuusskenaarioita. Ydinvoimalla tuotettava kaukolämpö toimii siten, kuten olemme ajatelleet.”
Käytännössä pienydinvoimalan turvallisuuden pitää olla samalla tasolla kuin suuren ydinvoimalaitoksen. Kameravalvonnan lisäksi vartioita pitäisi ehkä olla rakennuksen ulkopuolella.
”Aluksi laitoksessa voisi olla työntekijöitä. Tarkoitus kuitenkin olisi, että etenkin pienimpiä ydinvoimalaitoksia ohjattaisiin etänä. Liian suuri organisaatio syö pienen laitoksen kannattavuutta”, Tulkki sanoo.
Pienydinvoimateknologiaa kehiteltiin jo 1970-luvulla. Ydinvoima ei ole kuitenkaan ollut suosiossa vuosikymmeniin, koska se on koettu liian vaaralliseksi ja onnettomuudet ovat olleet todellisia.
Länsimaat valitsivat halvat fossiiliset energialähteet, kuten kivihiilen, öljyn ja maakaasun. Eurooppa rakensi kymmeniä vuosia systemaattisesti riippuvuuttaan idän ja etenkin Venäjän energiakentistä.
Kuluneen kymmenen vuoden aikana kiinnostus pienempiin ydinvoimaloihin on kasvanut merkittävästi.
Vuoden 2008 finanssikriisin jälkeen sijoittajat alkoivat etsiä kiivaammin energia-alan kohteita. Myös pienydinvoiman ympärillä alkoi liikkua enemmän rahaa. Yksi syy oli poliittinen halu luopua fossiilisen energian käytöstä.
Ydinvoima on lähes päästötöntä. Esimerkiksi Euroopan unioni on päättänyt, että ydinenergiaan liittyvät toiminnot luokiteltaisiin ilmastonmuutosta hillitseviksi siirtymätoimiksi. Käytännössä ydinvoiman rahoituskohteita voidaan pitää ympäristön kannalta kestävinä, tietyin ehdoin.
Pienydinvoimaloita on jo rakennettu valmiiksi tai melkein valmiiksi Kiinassa, Yhdysvalloissa, Kanadassa ja esimerkiksi Venäjällä. Hankkeet ovat olleet lämpö- ja sähkötehoiltaan isompia kuin suomalaistutkijoiden 50 megawatin kaukolämpöprojekti.
Pienydinvoimaan liittyviä startup-projektejakin on syntynyt ainakin Ruotsiin, Viroon ja Puolaan, ja pienydinvoiman kehittelyssä ovat mukana isot laitostoimittajat, kuten GE Hitachi, Rolls Royce ja EDF.
Venäläiset saivat kelluvan Akademik Lomonosov -pienydinvoimalaitoksen valmiiksi Pietarissa vuonna 2018. Laitos hinattiin Helsingin ohi Murmanskiin ja sieltä Koillis-Siperiaan, pieneen Pevekin kaivoskaupunkiin. Voimala tuottaa sähköä 70 ja lämpöä 300 megawattia.
”Siellä se on ankkuroituna satamassa ja laitoksesta on vedetty sähkökaapelit maihin”, Tulkki sanoo ja näyttää kuvaa kelluvasta laitoksesta.
Venäläisten hyödyntämää teknologiaa on käytetty aiemmin ydinsukellusveneissä ja jäänmurtajissa. Nyt venäläisten uusista ydinvoimaprojekteista ei ole juurikaan tietoa, eivätkä länsiyhtiöt halua tehdä maan kanssa yhteistyötä.
Euroopan energiapoliittiset strategiat muuttuivat yhdessä yössä Venäjän hyökättyä Ukrainaan helmikuussa. Pienydinvoimalla tuotettu energia kiinnostaa paljon etenkin itäisessä Euroopassa.
Kaukolämpöverkostoa on paljon Puolassa, Tšekissä, Unkarissa, Romaniassa ja Bulgariassa. Maat tottuivat vuosikausia polttamaan lämpökattiloissaan kivihiiltä. Hillitäkseen päästöjään maat päätyivät valitsemaan siirtymävaiheen ratkaisuksi venäläisen maakaasun. Myös kaasu on fossiilista energiaa.
Ydinpolttoaineeseen liittyvät markkinat ja toimitusketjut ovat nekin muuttuneet. Esimerkiksi Suomen valtion enemmistöomistuksessa olevalla Fortumilla on ollut useiden vuosien mittaiset ostosopimukset venäläisten kanssa. Fortum omistaa Loviisan ydinvoimalaitoksen.
Tulkin mukaan muuttuneen tilanteen takia Eurooppa ja Yhdysvallat pyrkivät olemaan omavaraisia ydinvoimaan liittyvissä asioissa, myös ydinpolttoaineketjun varmistamisessa.
Uraanikaivoksia sijaitsee Kazakstanissa, Kanadassa ja esimerkiksi Australiassa. Periaatteessa Suomen valtion pääosin omistaman Terrafamen kaivokselta voisi ottaa talteen myös uraania, mutta toistaiseksi näin ei tehdä. Määrät olisivat suhteellisen pieniä, ja uraani pitäisi rikastaa ulkomailla.
Tulkki ei usko, että Suomeen havitellaan omaa ydinpolttoainevalmistusta, sillä Suomi voi ostaa polttoainetta jatkossa ainakin Ruotsista ja Ranskasta.
Vaikka Suomessa on käytetty ydinvoimaa vuosikymmeniä, ei Suomeen ole syntynyt ydinvoimaa rakentavaa teollisuutta, kuten esimerkiksi Ranskaan ja Kanadaan.
VTT:n tutkimushanke tähtää siihen, että pienen ydinvoimalareaktorin rakentaminen Suomessa olisi mahdollista alusta loppuun saakka. Ainoastaan ydinpolttoaine pitäisi ostaa ulkomailta.
Pieni ydinreaktori rakentuisi kahdesta sisäkkäisestä paineastiasta, jotka olisivat ruostumatonta terästä. Leveys olisi noin neljä ja korkeus kymmenen metriä.
Painekattilan pohjalla sijaitsisi ydinpolttoaine: metrin mittaisia sauvoja, noin muutaman kuution tilavuudelta.
”Paineastian tekeminen onnistuu helposti Suomessa. Suomalaisessa teollisuudessa on jo itsessään hyvä laadunvalvonta”, Tulkki kertoo.
”Iso kysymys on viranomaisten vaatima ydintekninen luvitus eli mitä kaikkea se vaatii.”
Se vaatii paljon, kun katsoo Säteilyturvakeskus Stukin valvoman ydinenergialain vaatimuksia ydinvoimalan eri rakenteille.
Rakenteet täytyy suunnitella erittäin tarkasti. Niitä pitää testata, valvoa ja tarkistaa moneen kertaan ennen käyttöönottoa ja myös käyttöönoton aikana. Kaikki työvaiheet ovat tarkasti valvottuja.
Lakiin perustuvat seikat eivät ole kotimaisen ydinvoimateollisuuden luomisen ainoat hidasteet.
Energia-alan yhtiöitä kiinnostaa etenkin kaukolämpöydinvoimassa sen kannattavuus. VTT:n suunnittelema 50 megawatin pienydinvoimala maksaisi 150–200 miljoonaa euroa. Investointipäätökseen vaikuttaa vahvasti myös ilmastopolitiikka.
Energiateollisuuden mukaan vuosien 2011–2021 aikana kaukolämmössä on siirrytty polttamaan yhä enemmän puuta, haketta, risuja ja muuta biomassaa. Vastaavasti turpeen, kivihiilen, maakaasun ja öljyn poltto ovat vähentyneet jo ennen Venäjän aloittamaa sotaa.
Venäjän hyökkäyssodan takia maakaasun käyttö kaukolämmössä on vähentynyt merkittävästi. Hetkellisesti voidaan lisätä turpeen ja kivihiilen käyttöä, mutta pidemmän päälle ne eivät ole ilmastopolitiikan kannalta kestäviä ratkaisuja. Hiili ja turve ovat myös kalliita, sillä fossiilisen energian hintaa ohjaa päästökauppa.
Katse kaukolämmön tuotannossa kääntyykin puuaineksen energiakäyttöön. Suomessa ja EU:ssa on pohdittu ja kiistelty jo vuosia, kuinka hyväksyttävää puun polttaminen on energiantuotannossa.
Euroopan unionin parlamentin kannan mukaan metsästä otettavan puuraaka-aineen käytölle energiantuotannossa pitäisi luoda jonkinlainen katto, jolla pyrittäisiin rajoittamaan käytön lisäämistä. Runkopuulle, juurille tai oksille ei saisi ohjata uusiutuvan energian tukia.
Poliittisesti linjaus jakaa keskustaa, vihreitä ja vasemmistoa.
Ydinfyysikko Ville Tulkki on seurannut poliittista keskustelua tarkasti työnsä puolesta, mutta myös luottamustehtävänsä kautta. Tulkki on vihreiden varavaltuutettuna Espoossa.
”Käytännössä ydinvoima, pienikin, kilpailee bioteollisuuden ja sähköteollisuuden kanssa”, Tulkki sanoo.
Kilpailutekijät herättävät useita kysymyksiä, joihin ei ole suoria vastauksia. Mikä on sähkön hinta tulevaisuudessa? Ja onko tuuli- ja aurinkovoima vain yksinkertaisesti halvempaa energiaa kuin pienydinvoima?
”Nämä ovat kysymyksiä, jotka osaltaan määrittävät pienydinvoiman tulevaisuutta. Näkisin, että biomassaa poltetaan jatkossakin kaukolämmössä, mutta missä määrin, on se iso kysymys.”
VTT:n pari vuotta kestänyt kehitystyö on edistynyt niin hyvin, että tutkijat ovat alkaneet etsiä energia- ja rakennusalan kumppaneita ydinvoimalaitosprojektiin.
Tulkki kutsuu hanketta demonstraatiolaitokseksi. Rahaa tarvittaisiin ensi alkuun ainakin 30 miljoonaa euroa.
”Tavoite on, että laitoksen konkreettinen suunnittelu alkaa vuonna 2023.”
Tutkijat tarvitsevat tuekseen rakennus- ja metallialan ammattilaisia – käytännössä insinööriosaamista. Myös pienydinvoimaloita koskevaa ydinenergialainsäädäntöä pitää päivittää pikaisesti.
Kunnalliset energiayhtiöt ovat potentiaalisia yhteistyökumppaneita. Tulkki arvioi, että ideaalitilanteessa Suomessa voisi olla kymmenkunta pienydinvoimalaitosta 2030-luvun lopulla.
VTT käy neuvotteluja energiayhtiöiden ja insinööritoimistojen kanssa projektin jatkosta.
Esimerkiksi Helenillä on noin 15 600 kaukolämpöliittymäasiakasta pääkaupunkiseudulla, ja Helsingin lämmöntarpeesta peräti 90 prosenttia katetaan kaukolämmöllä.
Toisaalta kaukolämmöntuottajat kilpailevat markkinoista koko ajan tiukemmin maalämmön ja ilmavesilämpöpumppujärjestelmien kanssa. Moni kuluttaja pohtii tarkasti, mikä lämmitysmuoto tulee edullisimmaksi. Helenkin on joutunut nostamaan kaukolämmön hintoja pitkin vuotta.
Helenistä kerrotaan, että yhtiö aikoo lisätä polttoon perustumattoman lämmöntuotannon osuutta ensi vuosikymmenen aikana. On todennäköistä, että biomassan osuus vähenee.
”Pienydinvoimalla tuotettu kaukolämpö olisi toimitusvarmaa ja saatavilla ympäri vuoden”, kehuu Helenin tuotannon ja omaisuuden johtaja Timo Aaltonen.
Myös Fortum on tutkinut jo vuosien ajan pienreaktorien teknologiaa. Yhtiön tutkimus- ja kehitysprojektin vetäjän Antti Rantakaulion mukaan Fortum ei kuitenkaan ole VTT:n mahdollisessa pilottihankkeessa mukana.
Pelkkä lämmöntuotanto on rajattu Fortumin strategian ulkopuolelle, eikä kaukolämpö ole Fortumille ykkössijoituskohde. Yhtiö on myynyt muutaman vuoden aikana kaukolämpöverkostoaan parin miljardin euron arvosta Suomessa, Norjassa ja Baltiassa.
Fortum keskittyykin isompiin ydinvoimaprojekteihin. Niissä ydinvoimalla tuotettaisiin lämmön lisäksi sähköä ja mahdollisesti vetyä.
Fortum tiedotti 17. lokakuuta käynnistävänsä kaksivuotisen selvityksen pienydinvoimaloiden ja suurten reaktoreiden mahdollisuuksista ja tarpeesta. Selvitys keskittyy Suomen ja Ruotsin markkinoille.
Vuoden 2022 aikana on kuultu useita ydinvoimaan liittyviä poliittisia päätöksiä.
Ruotsin uusi hallitus linjasi vastikään edistävänsä ydinvoimahankkeita. Ruotsissa työtä eteenpäin vie Fortumin kilpailija Vattenfall. Ranskalaiset päättivät investoida useita miljardeja euroja ydinvoimaloihin jo ennen Ukrainan sotaa.
Ydinvoimaa alas ajava Saksa antoi lisäaikaa kolmelle ydinvoimalaitokselleen, koska maahan ei enää virtaa juuri lainkaan venäläistä maakaasua. Maakaasun käytön tulevaisuus näyttää epävarmalta ja kalliilta. Alun perin Saksan ydinvoimalat piti ajaa alas vuoden 2022 loppuun mennessä.
Poliittisesti tilanne on edelleen kiistanalainen, koska Saksan vihreille ydinvoiman hyötyjen tunnustaminen vaikuttaa lähes mahdottomalta.
Saksalaiset omistavat nykyään myös ruotsalaista ydinvoimaa. Voimalat päätyivät saksalaisten haltuun, kun maa kansallisti itselleen Fortumin suuromistuksessa olleen energiajätti Uniperin 500 miljoonalla eurolla. Fortum kirjasi kaupasta lähes kuuden miljardin euron tappion.
Eurooppa ja suuret energiayhtiöt laittavat energiastrategioitaan kiivaasti uuteen uskoon: ydinvoiman kannatus on noussut päättäjien pöydissä, vaikka pienenkin ydinvoimalaitoksen rakentaminen vie vuosia.