Kuopion Energia on edelläkävijä pienydinvoimassa

Kuopion Energia on aloittanut selvityksen, jossa kartoitetaan pienydinvoiman käyttömahdollisuuksia Kuopiossa.

– Vanhempi Kuopion Energian kaukolämpölaitoksista on käytössä vuoteen 2035 asti. Sen korvaamiseksi mietimme erilaisia vaihtoehtoja, joista pienydinvoima on yksi. Pienydinreaktori menee pieneen tilaan ja on todella energiatehokas, joten kyllähän se kiinnostaa, summaa Kuopion Energian kehityspäällikkö Petri Turtiainen.

Turtiainen korostaa, että selvitys on alustava. Tällä hetkellä kaupallinen pienydinvoima on vasta haave. Kuopion Energian lisäksi Fortum on ilmoittanut aloittavansa selvityksen pienydinvoiman käytöstä Torniossa. Kuopio on joka tapauksessa etulinjassa edistäessään uudenlaisen teknologian käyttöä suomalaisten kotien lämmityksessä.

– Olemme ensimmäisiä kaupunkiyhtiöitä, jotka ryhtyvät selvittämään pienydinvoiman soveltuvuutta kaukolämmön lähteeksi. Kuopion Energia on tilannut selvityksen konsulttiyhtiö Afrylta. Jos mahdollisuuksia nähdään, jatketaan tutkimista tarkemmin. Tulemme antamaan tietoa myös muiden käyttöön, jotta muutkin hyötyvät, Turtiainen kertoo.

 

Kuopion Energian kehityspäällikkö Petri Turtiainen kertoo, että Kuopiossa ollaan edelläkävijöitä Suomessa. – Olemme ensimmäisiä kaupunkiyhtiöitä, jotka ryhtyvät selvittämään pienydinvoiman soveltuvuutta kaukolämmön lähteeksi, hän sanoo. Kuva: Kuopion Energia

 

Pienydinreaktoreita on monenlaisia

Pienydinreaktorilla ei ole yhtä tiettyä mallia, vaan sen koko ja käyttötarkoitus voivat vaihdella. Yleisesti puhutaan kirjainlyhenteestä SMR (Small Modular Reactor). SMR:t käsittävät monenkokoisia reaktoreita. Suurimmat voivat olla jopa lähellä nykyisen pienen ydinvoimalan, kuten Loviisan kokoa. Loviisa tuottaa 1500 MW lämpötehoa ja 500 MW sähkötehoa.

SMR onkin sateenvarjotermi, jonka alla on monenlaista teknologiaa. Kokoluokassa pysytään useimmiten joissakin sadoissa megawateissa sähköä laitosyksikköä kohden.

Maailmalla on käynnissä useita kehityshankkeita. Kuopion kokoiselle kaupungille sopisivat mikrokokoiset reaktorit, MMR:t (Micro Modular Reactor). MMR on SMR:ää suppeampi käsite ja tarkoittaa pienempiä reaktoreita, jotka tuottavat tyypillisesti muutamia kymmeniä megawatteja lämpötehoa.

Pienydinvoimala soveltuu moneen erilaiseen käyttötarkoitukseen. Sillä voidaan tuottaa höyryä sähkön tuotantoon tai pelkkää lämpöä esimerkiksi kaukolämpöön. Suomessa keskitytään kehittämään pienydinreaktoreita kaukolämmön tarpeisiin. Tämä ei ole maailmalla yleistä, koska laajalle levinnyttä kaukolämpöverkkoa ei ole monessakaan maassa.

LUTin energiatekniikan professori Juhani Hyvärinen näkee mahdollisuuksia pienentää Suomen päästöjä tuntuvasti, jos kaukolämmössä korvattaisiin polttamiseen perustuvaa energiantuotantoa pienydinvoimalla. Ydinvoima voisi olla osaratkaisu ilmastonmuutokseen, koska se on radioaktiivista jätettä lukuunottamatta puhdasta.

– Suomessa sähköntuotanto on aika puhdasta, eikä päästöjä kohta enää pystytä pienentämään, kun taas viime vuonna lämmöntuotannosta 40 % tuli suoraan fossiilisista polttoaineista, hiilestä, turpeesta ja maakaasusta. Voisimme hyvin korvata fossiilisten polttoaineiden käytön lämmöntuotannossa päästöttömällä ydinvoimalla, Hyvärinen sanoo.

 

LUTin energiatekniikan professori Juhani Hyvärinen kertoo, että ydinvoiman turvallisuutta on tutkittu yliopistossa jo pitkään. Lappeenrannassa pienydinvoiman toimintaa voi testata turvallisesti tutkimusolosuhteissa. Kuva: LUT

VTT:n tutkija ja projektipäällikkö Ville Tulkki kuvailee pienydinvoimaa yhdeksi suureksi mahdollisuudeksi matkalla kohti vähäpäästöistä tulevaisuutta.

– Tämä on työkalu, jota tulemme tarvitsemaan, jotta päästötavoitteet saavutetaan. Se ei ole ainoa keino, mutta paikallisesti tärkeä, Tulkki tiivistää.

Molemmat tutkijat muistuttavat, että yksi teknologinen ratkaisu ei ole vastaus kaikkeen, varsinkaan kun se on vasta suunnitteluvaiheessa. Ei olisi myöskään viisasta laskea energiantuotantoa ainoastaan yhden raaka-aineen varaan.

Kuopion Energialla onkin ajatuksena korvata nykyisen kaukolämpölaitoksen tuottamasta lämmöstä pienydinvoimalla vain osa.

– Loppu voitaisiin tuottaa polttamalla, lämpöpumpuilla, sähkökattilalla tai mahdollisilla hukkalämmöillä, Turtiainen kertoo.

 

Tarve uudenlaiselle energiantuotannolle on nostanut esiin vanhan idean

Tulkki muistuttaa, että pienreaktorit eivät ole aivan uusi keksintö. Ydinvoiman käyttäminen paikallisesti kaukolämmön tuottamiseen on hänen mukaansa luontainen sovellus Suomessa, koska pienydinvoimala yhdistyisi vaivattomasti vanhaan kaukolämpöverkkoon. Idea ydinvoiman käytöstä kaukolämmössä on esitetty ensimmäisen kerran jo vuosikymmeniä sitten.

– VTT:llä suunniteltiin pientä lämpöreaktoria jo vuonna 1974, ja ajateltiin että se olisi kustannustehokas tapa tuottaa kaukolämpöä. Siitä ei kuitenkaan tullut silloin mitään ja kaasu voitti siinä vaiheessa, Tulkki sanoo.

Pienydintekniikkaa on käytetty lisäksi sotateknologiassa esimerkiksi sukellusveneissä jo 1950-luvulla. Niissä ydinvoima tuotti energiaa alusten liikkumiseen ja sähkön tarpeeseen.

Hyvärinen kertoo, että pienydinvoimaa on alettu tutkia vakavammin 2010-luvulta lähtien, kun valmistajien suunnitelmat alkoivat olla päteviä. Miksi pienydinvoima kiinnostaa niin paljon juuri nyt?

Tulkin näkemyksen mukaan vastaus on yksinkertaisesti tarve uudenlaiselle energiantuotannolle. Hyvärinen taas kuvaa pienydinvoiman käyttöä “matalalla roikkuvaksi hedelmäksi” – se on helpoin keino vähentää Suomen hiilidioksidipäästöjä.

Kuopion Energian Petri Turtiainen uskoo, että päästötavoitteita ei saavuteta ilman ydinvoimaa.

– Hiilivapaaseen energiantuotantoon ei ole kovin montaa vaihtoehtoa. Peruslämmöntuotannon näkökulmasta käytännössä vain ydinvoima tai polttava tekniikka tuottavat energiaa vakaasti koko ajan. Emme voi ratkaista Kuopion energiantuotannon tarvetta vain hukkalämmöllä, koska täällä ei ole riittävästi suurteollisuutta, Turtiainen sanoo.

Tällä hetkellä näyttää siltä, että pienydinreaktorit voisivat tulla kaupallisille markkinoille 2030-luvulla.

 

VTT:n tutkija Ville Tulkki uskoo, että pienydinvoima on yksi monesta tärkeästä työkalusta matkalla kohti vähäpäästöistä tulevaisuutta. – Tulemme tarvitsemaan pienydinvoimaa, jotta päästötavoitteet saavutetaan. Se ei ole ainoa keino, mutta paikallisesti tärkeä, hän tiivistää. Kuva: VTT

 

Tutkimusympäristössä pienydinreaktoria voi testata turvallisesti

Ydinvoiman turvallisuus on asia, joka saattaa huolestuttaa. LUTin Hyvärinen kertoo, että yliopistossa on tehty nimenomaan ydinvoiman turvallisuuteen liittyvää tutkimusta 1970-luvun puolivälistä lähtien.

– Tutkimusta tehtiin ja tehdään länsimaisten sääntöjen mukaan. Suomessa on pitkä historia sillä, että tutkimme itse, miten asiat toimivat. Näin voimme myös luottaa siihen, että ne myös todellisuudessa toimivat, Hyvärinen sanoo.

VTT:llä Otaniemessä taas keskitytään tutkimaan materiaaleja ja tehdään laskennallista mallinnusta.

Reaktoreiden suunnittelussa ei tarvitse olla ainoastaan teorian varassa. Ensinnäkin matemaattiset mallit perustuvat koetuloksiin, joita saadaan eri puolilta maailmaa. Lisäksi Lappeenrannan yliopistossa on käytössä pienen ydinreaktorin sähköllä toimiva malli. Sillä voi testata pienreaktorin toimintaa muun muassa turvallisuuden osalta.

– Voimme tutkimusolosuhteissa altistaa koelaitteita rajuille olosuhteille. Voimme niin sanotusti antaa asioiden mennä pieleen ja kokeilla, saadaanko tilanne pelastettua, Hyvärinen selittää.

Hyvärisen mukaan tutkimuksissa paljastuu yleensä aina jotakin yllättävää. Hän pitääkin erityisen tärkeänä sitä, että tutkimuksia voidaan tehdä turvallisessa ympäristössä, kuten yliopistossa, ja ilman radioaktiivisia aineita.

– Reaktoreiden valmistajien on todistettava, että turvallisuus on sitä mitä luvataan, hän lisää.

Suuriin ydinvoimaloihin verrattuna pienet reaktorit ovat lähtökohtaisesti turvallisempia, sillä niiden lämpöteho on murto-osa suurten ydinvoimaloiden tehosta ja käytettävän radioaktiivisen aineen määrä on vähäinen.

Moni saattaa miettiä myös jätteen loppusijoitusta. Tutkijat eivät ole huolissaan asiasta, kuten ei Turtiainenkaan.

– Pienydinvoiman käyttö tuo vastuuta ja vaatii yhteistyökumppaneita. Suomessa on siihen jo hyviä ratkaisuja olemassa. Jätettä tulee myös hyvin pieni määrä verrattuna isoon laitokseen. Näitäkin asioita selvitellään vielä tarkemmin, Turtiainen sanoo.

Radioaktiivinen jäte voidaan Suomessa loppusijoittaa hallitusti Posivan Onkaloon Olkiluodossa. Hyvä uutinen Kuopion asukkaille on myös raaka-aineen kuljetusten väheneminen.

– Polttoaineen latausväli on todella pitkä, pari vuotta tai vielä pidempi. Pienydinvoiman myötä rekkaralli pienenisi merkittävästi. Nykytekniikalla kylmällä säällä meille tulee pahimmillaan 100 rekkaa vuorokaudessa, Turtiainen sanoo.

 

Säännöstön muutoksia tarvitaan

Pienydinvoimalat tarvitsevat pienemmän suoja-alueen kuin täysikokoinen ydinvoimala. Suoja-alueen koon määrää Säteilyturvakeskuksen määräys, joka tällä hetkellä ei ota huomioon pienydinvoimalan ominaisuuksia. Ensimmäiset pienydinvoimalat voidaan rakentaa nykyisen ydinenergialain puitteissa, mutta lakimuutoksia tarvitaan mahdollistamaan sarjatuotannon edut.

Kuopion Energian selvityksessä, kuten muussakin kehitystyössä, täytyy tehdä olettamuksia säännöstön asettamista rajoista.

– Oletetaan, että säännöstö sallii tiettyjä suojaetäisyyksiä. Isolla voimalalla on valtavan isot suoja-alueet, jotka estäisivät sellaisenaan pienreaktorihankkeiden toteutumisen. Lainsäädännön ja määräysten päivittäminen on olennainen osa pienydinvoiman kehittämistä, Kuopion Energian Turtiainen sanoo.

Selvitystyötä jatketaan, jotta löydetään paras mahdollinen vaihtoehto kuopiolaisten kotien lämmittämiseksi myös tulevaisuudessa.

Teksti: Aino Soutsalmi
Kuvat: Jape Tiitinen